Аппарат для гидролиза полисахаридного сырья — SU 962310 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оо 962310(22) Заявлено 27.11, 80 (21) 3229024/28-13 151)М.Кп з с присоединением заявки Мо -С 13 К 1/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий, .036.1(088,8) Опубликовано 300982,. Бюллетень Йо; 36 Дата опубликования описания 30,09.82 И.В,Березин, К.А,Калунянц, М.Л.Рабинович, А,А,фесовЛ.И,Голгер, Л.С.Лосякова, Б.Н.федоренко, Э.М,Т)ефилов,В.М.Серебренников и Т.В.Полянская(72) Авторы изобретения Московский государственный университет (71)Заявители им, М,В.Ломоносова и Всесоюзный научноисследовательский биотехнический инстит 4) АППАРАТ ДП ЛИЗА ПОЛИСАХАРИДНОГО СЫРЬ асго Изобретение относится к гидролиэной промышленности, в частности к аппаратам для гидролиэа полисахаридного сырья, и может быть использованов целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой, крахмало-паточнойпромышленностях и в сельском хозяйстве для гидролиза различных видов сырьяИзвестен аппарат для гидролиза полисахаридного сырья, содержащий корпус с камерой для гидролиза, бункердля подачи сырья и патрубками вводагидролизующего агента, вывода гидролизата и непрогидролиэонанного сырья,и расположенные н корпусе, соответственно, н зонах загрузки сырья и выгрузки непрогидролизонанного сырья полое и имеющее перфорацию прессующееустройство и ныполненное н ниде поршня подпрессонынающее устройство 1).Недостатками известного аппаратаявляется большой расход гидролизующего агента на единицу сырья, а также попадание гидролиэующего агента нгидролизат, содержащий продукты реакции, что йри использовании в качестве гидролизующего агента для полисахаридного сырья растворов ферментов,знечительно удорожает процесс гидролиэа,Пель изобретения - сокращение рхода гидролизующего агента путем ерегенерации н процессе гидролиэа, 5 Для достижения укаэанной цели аппарат для гидролиза полйсахаридногосырья, содержащий корпус с камеройдля гидролиза, бункер для подачисырья и патрубками ввода гидролиэую"щего агента, нынода гидролизата инепрогидролизонанного сырья, и рас"положенные н корПусе, соответственно,н зонах загрузки сырья и выгрузкинепрогидролизонанного сырья полови имеющее перфорацию прессующее устройство и выполненное в виде поршняподпрессонынающее устройство, снабжентеплообменниками,расположенными навнешней стороне камеры гидролиза собразованием зоны адсорбции, размещенной перед зоной гидролиза по ходу движения сырья, при этом патрубок вывода гидролиэата подсоединенк полости прессующего устройства, аперфорация последнего выполнена наего рабочей поверхности, контактирующей с зоной адсорбции. Кроме того, поршень псдпрессовы" вающего устройства выполнен полым,О. его рабочая поверхность перфориро 962310вана, а полость сообщается с патруб;ком ввода гидролйэующего агента.При этом аппарат снабжен уовчвнным перфорированным конусом, распо ложенным между зоной гидролиэа и зоной выгрузки непрогидролизованного 5сырья, обращенным большим основанием к зоне гидролиэа и образующим зо"ну десорбции и полость между наружнойповерхностью конуса и стенкой корпусас подключенным к ней патрубком ввода 10гидролизующего агента.Прессующее устройство выполнено ввиде шнека или поршня, причем вал шнв.ка снабжен твплообменником.Соотношение длин эон адсорбции, 15гидролиза.и десорбции составляет1:3:0,5,На фиг, 1 изображен аппарат длягидролиэа полисахаридного сырья нафиг. 2 - прессующее устройство в виде поршня, вариант.Аппарат для гидролиза полисахаридного сырья имеет корпус 1, бункер 2для.подачи сырья, прессующве устройатво 3 с теплообмейником 4, зону 5 ад-,сорбции с теплообменником 6, зону 7гидролиза с теплообменником 8, зону9 десорбции Фермента и непрсгидролизованного сырья, полый подпрессовывающий поршень 10 для выгрузки непро,гидролизованного сырья, патрубок 11для отвода гидролизата, подключенныйк полости прессующего устройства 3,патрубок 12 для ввода в аппарат гидролиэующего агента или буферного раствора, патрубок 13 для ввода. в аппарат десорбирующего или буферногораствора, или гидролиэующего агентаи патрубок 14 для отвода непрогидролизованного сырья.Прессующее устройство 3 может быть 40выполнено в виде шнека или поршня. Рабочая поверхность 15 прессующего устройства 3, контактирующая с зоной 5адсорбции, выполнена перфорированной,а вал 16 прессующего устройства выполнен полым в виде теплообменникатруба в трубе, причем внутренняя труба вала теплоиэолнрована, Конец полого вала 16 соединен с патрубком 11для отвода гидролиэата, Зона 9 десорбции образована усеченным перфорированным конусом 17, установленнымбольшим основанием в сторону эоны 7)гидролиэа, причем между стенкойкорпуса 1 и наружной поверхностьюусеченного конуса 17 образована по"лость 18, к которой подключен патрубок 12. Полый подпрессовывающийпоршень 10 имеет перфорированную рабочую поверхность 19, при этом шток20 поршня 10 выполнен полым, а патрубок 13 ввода гидролиэующего агентаили десорбирующего раствора подключен к штоку 20.Предлагаемый аппарат работает Слвдующим образом, 65 В бункер 2 загружают измельченное полисахаридное сырье. Далее с помощью прессующего устройства 3 оно првссувтся, нагревается паром, подававмым в теплообменники 4, расположенные на ;корпусе 1 аппарата или на преооующем устройстве 3, и при этом стврилиэувтся. Стерилизованное сырье передвига.- ется в эоны 5 и 7 до их заполнения, В начальный период поступившее сырьеохлаждают до 1-20 ф с помощью: теплообменников 6 и 8, что соответству-, ет оптимальному режиму адсорбции гидролизующего агента (фермента) на сырье, Затем через патрубки 12 и 13 подают раствор фермента. Последний при этом температурном режиме практически полностью адсорбируется сырьем, не вызывая его заметного гидролиза, Лишенный гидролизующего агента.раствор выводят через перфорацию 15, полость 16 и патрубок 11. После насыщения сырья адсорбированным Ферментом, через патрубки 12 и 13 начинают подавать буферный раствор, соответствующий оптимуму гидролитического действия фермента, и с помощью теплообменника 8 устанавливают в зоне 7 оптимальную температуру действия фермента (30-50 С), При этом в зоне 7 происходит гидролиз сырЬя до растворимых сахаров с освобождением адсорбирован" ного на сырье фермента, который а гидролиэатом попадает в зону 5 Теплообменника 6, где сохраняется оптимальная температура адсорбции (на 10-50 С ниже, чем в зоне 7) . Противотоком гидролизату в зону 5 подают свежее сырье с помощью прессующего устройства 3 со скоростью, равной суммарной скорости. удаления иэ аппарата растворимых сахаров и непрогидролиэованного сырья. В зоне 5 происходит Фильтрация гидролиэата, содержащего сахара и освобожденный фермент, через свежее сырье и выделение фермента иэ гидролизата. При этом фермент вновь адсорбируется на сырье (поскольку в условиях зоны 5 гидролиз не идет, но происходит полная.адсорбция фермента) и в адсорбированной форме снова поступает в зону 7, где снова осуществляется гидролиз сырья, а профильтрованный гидролиэат с сахарами, не содержащими фермента, удаляется из процесса через перфорацию 15, полость 16 и патрубок 11.По мере того как в зоне 9 накапливается непрогидролиэованное сырье, содержащее некоторую часть адсорбированного фермента, его промывают де" сорбирующим раствором, периодически подаваемым через патрубок 13 перед выгрузкой непрогидролизованного сырья. При этом адсорбированный на остатках, фермент переходит в раствор и вместе с ним возвращается в зону 7, где смешивается; с подаваемым через патформула изобретения 40 рубок 12, полость 18 и перфорацию конуса 17 буферным раствором с кислым значением рнсоздающим в зоне 7 оп" тимальные условия действия фермента на сырье. Таким образом осуществляют возвращение в процесс гидролиза фер-. 5 мента, уводимого иэ зоны 7,.с непро" гидролиэованным сырьем. Пробритоесырье, не содержащее гидролизующего агента, удаляют иэ процесса через патрубок 14, периодически отводя пор шень 10.Аппарат для гидролиза полисахаридного сырья позволяетосуществлять циркуляцию фермента внутри корпуса аппарата между зонами 5 и 9, таким обра-. 15 зом, обеспечивает возвращение в зону 7 гидролиэа практически всего гидролизующего агента, т,е. позволяет проводить его регенерацию в ходе процесса гидролиза, Потери гидролиэующего щ агента в предлагаемом аппарате могут происходить лишь в результате частичной термоинактивацни фермента при длительном функционировании аппарата в непрерывном режиме. При первоначаль ной зарядке известного н предлагаемого аппаратов ферментом в соотношении 100 ед. активности на 1 г сырья, для обеспечения непрерывного гидролиэа со скоростью 10 г/л.ч известный аппа- ЗО рат требует введения фермента в количестве 1000 ед/л,ч,тогда как предлагаемый аппарат только 50 ед,/л ч (для восполнения потерь, связанных с термоинактивацией Фермента), т,е. в 20 раз меньше.35 1. Аппарат для гидролиза полиса.харидного сырья, содержащий корпус с камерой гидролиза, бункером для подачи сырья и патрубком ввода гидролизующего .агента, вывода гидролизата и непрогидролизованного сырья, и расположенные в корпусе соответственно в зонах загрузки сырья и выгрузки непрогидролиэованного сырья полое и имеющее перфорацию прессующее устройство и выполненное в виде поршня подпрессовывающев устройство, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью сокращения расхода гидролизующего агента путем его регенерации в процессе гидролиза, он снабжен теплообменниками, расположенными на внешней стороне камеры гидролиза с, образованием зоны адсорбции, размещенной перед зоной гидролиэа по ходу движения сырья, при этом патрубок вывода гидролиэата подсоединен к по" лости прессующего 1 устройства, а пер" форация последнего выполнена на его рабочей поверхности, контактирующей с зоной адсорбции.2,. Аппарат по п, 1, о т л и ч а 4 о щ и й с я тем, что поршень подпрес" 1 совывающего устройства выполнен полым, его рабочая поверхность перфорирована, а полость сообщена с патрубком ввода гидролизующего агента,3. Аппарат по п, 1, о т ли ч аю щ и й с я тем, что он снабжен усеченным перфорированным конусом, расположенным между зоной гидролиза и зоной выгрузки непрогидролизованного сырья, обращенным большим основанием к зоне гидролнза и образующим зону десорбции и полость между наружной поверхностью конуса и стенкой корпуса с подключенным к ней патрубком ввода гидролиэующего агента.4. Аппарат по п. 1, о т л,и ч а - ю щ и й с я тем, что прессующее устройство выполнено в виде шнека илипоршня, причем вал шнека снабжен теплообм 6 нником.5. Аппарат по и, 1, о т л и ч а - ю щ н й с я тем, что соотношение длин зон адсорбции, гидролиэа и десорбцки составляет 11:3:0,5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 363747, кл . С 13 К 1/02, 1971.,962310 гСоставитель М. Рабиновичктор Л; Пчелинская Техред Т,фанта Корректор С. Шекма акаэ 7429/37 Тираж 371 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобрЕтений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 игл ПП Патентжгород, ул, Проектная