Вся электронная библиотека >>>

 Древесина >>>

 

 

Комплексное использование древесины


Раздел: Учебники

 

Раздел первый БИОМАССА ДЕРЕВА И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Глава 2 ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

2.5. ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ В ГИДРОЛИЗНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

  

 

Древесина содержит целлюлозу и гемицеллюлозы — естественные высокомолекулярные полимеры — полисахариды, которые путем реакции присоединения воды можно опять превратить в простые сахара. Эта реакция, называемая гидролизом, позволяет перерабатывать древесину в пищевые и кормовые продукты.

Реакция гидролиза древесины в чистой воде и обычной температуре по существу не происходит. Необходимыми условиями гидролиза являются повышенная температура и присутствие катализатора, в качестве которого используют серную или соляную кислоту. Различают гидролиз разбавленными и концентрированными кислотами. Для гидролиза разбавленными кислотами, который проводят при температуре 175—190 °С и соответствующем давлении, применяют серную кислоту концентрации 0,4—6,0%. В качестве сырья используют опилки и специально измельченную древесину в виде щепы. При гидролизе образуются редуцирующие вещества, представляющие сумму моносахаров и других веществ, содержащихся в гидролизате. Выход редуцирующих веществ достигает 46—50 % абсолютно сухой древесины [2]. Гидролиз разбавленными кислотами характеризуется большим расходом тепла, потерями Сахаров вследствие распада и некоторым загрязнением гидролизатов различными примесями.

Для гидролиза концентрированными серной или соляной кислотами характерны низкие затраты тепла. В качестве сырья используют древесину хвойных и лиственных пород, предварительно измельченную в щепу. Выход редуцирующих веществ здесь близок к теоретическому и достигает 55—68 %. Гидролиз концентрированной соляной кислотой применяют для производства глюкозы. Способ гидролиза концентрированной серной кислотой более сложен, требует больших капитальных затрат и имеет более высокую себестоимость продукции. Возможность варки влажного древесного сырья, сравнительно простая аппаратура, малый расход химикатов обеспечили широкое промышленное распространение гидролиза древесины разбавленной серной кислотой. Частицы древесины, называемые твердой фазой, в процессе гидролиза могут находиться в состоянии покоя или движения. Отсюда различают периодический и непрерывный способы гидролиза. Раствор кислоты — жидкая фаза также может находиться в покое или движении. По взаимодействию твердой и жидкой фаз различают стационарный, оросительный и перколяционный гидролиз. В стационарном способе обе фазы неподвижны, в оросительном жидкая фаза распыляется и, орошая древесные частицы, каплями стекает по их поверхности вниз. В перколяционном способе частицы неподвижны и полностью погружены в жидкость, которая непрерывно фильтруется через слой гидролизуемого материала. Процесс пер кол я- ции — это непрерывная подача в гидролизуемое сырье раствора кислоты при одновременном отборе образующегося гидролизата [21]. Большинство заводов работает с применением периодического перколяционного гидролиза, с движением жидкой фазы сверху вниз.

Технологическая схема гидролизного производства включает предварительное измельчение древесного сырья в щепу, процесс гидролиза, частичное охлаждение полученного гидролизата, инверсию или дополнительный гидролиз. Технологический процесс гидролиза осуществляется в вертикальном цилиндрическом сосуде сварной конструкции, называемом гидролизаппара- т о м. Его изготавливают из толстой листовой стали с внутренней кислотостойкой футеровкой 2 ( 13) или коррозионно- стойких титановых сплавов. Для уменьшения теплопотерь наружная поверхность аппарата покрывается теплоизоляцией. В промышленности применяют гидролизаппараты объемом 18— 80 м , которые имеют одинаковые конструктивные решения, исключая лишь некоторые узлы и детали [3, 21]. Верхняя сферическая горловина (см.  13) предназначена для загрузки аппарата щепой или опилками. Она закрывается герметичной крышкой 1 с дистанционным управлением. В верхней части аппарата имеются штуцеры для подачи раствора кислоты, сдувки паров, воздуха и газов, а также для присоединения контрольно-измерительных приборов.

В середине цилиндрической части к корпусу аппарата приварены две лапы сварной конструкции, при помощи которых он устанавливается на опорные балки. Конструкция одной из лап приспособлена для установки контрольного весомера 3. Другая лапа краями опирается на две неподвижные шарнирные опоры. Благодаря такой конструкции гидролизаппарат опирается на три точки, две из которых неподвижны. В нижней части аппарата имеются штуцеры для отбора гидролизата, подачи пара и присоединения контрольно-измерительных приборов. Нижняя горловина предназначена для выгрузки лигнина.

Внутри аппарата смонтирована система перфорированных труб 4, предназначенных для отбора и фильтрации гидролизата.

Процесс переработки сырья в гидролизном производстве включает загрузку аппарата измельченной древесиной, подачу раствора кислоты, прогрев гидролизуемой массы, собственно гидролиз, отбор гидролизата, промывку лигнина водой, отжим остатка гидролизата и удаление лигнина. Щепа или опилки подаются в гидролизаппарат системой ленточных транспортеров. Одновременно в аппарат подают воду и кислоту в необходимом количестве и соотношении. Нагрев содержимого в аппарате и подъем давления осуществляют подачей пара по программе. В процессе прогрева порисходит гидролиз легкогидролизуемых полисахаридов. После достижения заданных значений температуры и давления начинается процесс перколяции, при котором выводится сахар, образовавшийся при подогреве, и гидролизу- ются трудногидролизуемые полисахариды. Эта операция включает подачу воды и серной кислоты через смеситель и одновременно отбор гидролизата. Изменения температуры, а также расхода кислоты и воды заданы соответствующим режимом. Отбор гидролизата осуществляют в зависимости от изменения массы в гидролизаппарате, определяемой весомером. Подачу раствора кислоты прекращают незадолго до окончания процесса гидролиза. Затем горячей водой промывают лигнин. Для его удаления из аппарата давление снижают до 0,6—0,7МПа и открывают клапан нижней горловины. Лигнин с большой скоростью устремляется в циклон, где отделяется от паров влаги и с помощью выгрузочного механизма поступает на выносной транспортер. По внешнему виду лигнин представляет собой однородную темно-бурую массу. Оборот гидролизаппарата вместимостью 70 м3 составляет 310 мин. Гидролизат, отбираемый в процессе перколяции и отжима, содержит 3—4 % простых Сахаров. Наличие в древесине двух типов полисахаридов — гексо- занов и пентозанов — обусловливает выход различных Сахаров. В процессе гидролиза гексозанов образуются гексозные сахара— глюкоза, манноза и галактоза (2,36%), а пентозанов — ксилоза и арабиноза (0,84%). Гексозный сахар подвергают биохимической переработке, в результате чего получают этиловый спирт. Пентозный сахар, не применяемый для получения спирта методом брожения, перерабатывают на кормовые дрожжи. По такой схеме комплексного использования древесного сырья работают многие гидролизные заводы.

Наряду с полезными веществами, гидролизат содержит ряд примесей, тормозящих процесс выращивания дрожжей. К таким веществам относятся серная кислота, фурфурол и другие продукты распада. Для дальнейшего использования гидролизата в процессах сбраживания или выращивания дрожжей требуется возможно полное удаление из него этих примесей. Процесс подготовки гидролизата для дальнейшей переработки включает нейтрализацию гидролизата, снижение температуры, уменьшение содержания фурфурола до минимальных значений, удаление коллоидных и других веществ.

Из гидролизаииарата полученный гидролизат по трубопроводу подается к коллектору и далее на охлаждение. Снижение температуры и давления осуществляется в две-три ступени в последовательно соединенных испарителях. После сброса давления и охлаждения гидролизат поступает в нейтрализатор, где обрабатывается известковым молоком и аммиачной водой. Полученный продукт называют нейтрализатом. После дополнительной очистки и дальнейшего охлаждения нейтрализат поступает в переработку в дрожжевой цех.

При гидролизе разбавленной серной кислотой из 1 т абсолютно сухой древесины можно получить 200—235 кг дрожжей и 7—8 кг фурфурола. При гидролизе концентрированной соляной кислотой считается возможным получить 200—260 кг глюкозы и 165—200 кг дрожжей [2].

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Комплексное использование древесины

 




Смотрите также:

        

Гидролиз при ферментации целлюлозы. Производство этанола...

Гидролиз субстрата. После измельчения субстрат подвергается гидролизу для образования ферментирующихся Сахаров из углеводных полимеров.

 

ПОЛИМЕРЫ. Кремнийорганические полимеры

Соединения кремния и углерода резко отличаются друг от друга по устойчивости к гидролизу. Соединения углерода с водородом, галогенами...

 

ПИЩЕВАРЕНИЕ. Типы пищеварения. Конвейерный принцип организации...

Симбионтное пищеварение — гидролиз питательных веществ за счет ферментов, синтезированных симбионтами макроорганизма...

 

Полостное и пристеночное пищеварение в тонкой кишке. Моторная функция...

Последующий их гидролиз происходит в зоне, прилегающей к слизистой оболочке, и непосредственно на ней.

 

Натриевое жидкое стекло для бетонов, обмазок и силикатизации грунтов....

Образующийся при гидролизе гель кремниевой кислоты Si(OH)4 обладает вяжущими свойствами. По мере испарения жидкой фазы концентрация коллоидного кремнезема...

 

...Пентозаны сахароколлоиды полисахариды дающие при гидролизе...

(хим.) — так называются сахароколлоиды (полисахариды), дающие при гидролизе пентозы. К последним они стоят в таком же точно отношении, как гексозаны (крахмал, клетчатка...

 

Всасывание — процесс транспорта компонентов пищи из полости...

В полости рта химическая обработка пищи сводится к частичному гидролизу углеводов амилазой слюны, при котором крахмал расщепляется на декстрины...

 

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ПОЛОСТИ РТА И ГЛОТАНИЕ Прием пищи Жевание...

Слюна содержит несколько ферментов: α-амилазу, α-глюкозидазу. Гидролиз углеводов, осуществляемый с помощью этих ферментов...

 

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ЖЕЛУДКЕ. Секреторная функция желудка

Гидролиз белков происходит в непосредственной близости от слизистой оболочки.
Эти белки подвергаются гидролизу пепсинами в более кислой среде.

 

ЭТАНОЛ. превращения субстрата в этанол

Поэтому крахмал перед ферментацией в этанол подвергают гидролизу, в результате которого образуются мальтоза и глюкоза.

 

Последние добавления:

 

Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов 

Калибровка инструментов Слесарные и сборочные работы