Комплексная химическая переработка древесины - Ковернинский И.Н.
ISBN 5-261-00054-3
Скачать (прямая ссылка):
При сульфитной варке целлюлозы нормального выхода из древесины ели в щелоке присутствуют пять моносахаридов в следующем примерном соотношении, %: гексозы - манноза 50, галактоза 15, глюкоза 5; пен-тозы - ксилоза 25, арабиноза 5. Концентрация PB в сульфитном щелоке от варки еловой древесины находится в пределах 2,5...3,0 %, концентрация уксусной кислоты 0,3.. .0,4 %.
Задачей подготовки сульфитных щелоков к биохимической переработке, как и подготовки гидролизата, является полное превращение Сахаров в моносахариды — питательные продукты для микроорганизмов — и создание среды, обеспечивающей возможность их активной жизнедеятельности. Сюда включаются операции по удалению избытка диоксида серы из щелока, его нейтрализации и обогащению питательными солями.
Подготовка щелока осуществляется следующим образом: щелок с целлюлозного завода собирается в сборнике сырого щелока. Затем, подогретый в теплообменнике до 95...97 °С, он подается в специальную колонку, где продувается паром. Обработкой щелока паром достигается извлечение SO2 (до 50 % общего содержания SO2 в щелоке) и одновременное его облагораживание за счет удаления летучих компонентов (фурфурола и др.). Расход пара составляет 40...5O кг/м3 щелока. Для удаления избытка сульфата в щелоках на растворимых основаниях после обработки паром щелок окисляют кислородом воздуха, продуваемым через него в окислительном баке. Затем щелок поступает в нейтрализатор, где нейтрализуется известковым молоком вначале до pH 3,5. В емкостях-выдерживателях завершается процесс нейтрализации и происходит укрупнение частиц CaCO3
314
(шлама), которые затем легче осаждаются и удаляются при осветлении щелоков в отстойниках. Минеральные питательные вещества - раствор хлористого калия и вытяжку суперфосфата, необходимые для жизнедеятельности дрожжей, добавляют в выдерживатель. Осветленный щелок до температуры 35...37 0C охлаждается в теплообменниках, нейтрализуется 25 %-ным раствором аммиака до pH 4,0...5,5, одновременно обогащаясь азотным питанием, и поступает в сборник щелока. Подготовленный таким образом щелок, имеющий указанные параметры и обогащенный питательными солями, готов к биохимической переработке. Подобно гидролизату, в гидролизном производстве его называют суслом или субстратом.
Биохимическая переработка гидролизата и сульфитных щелоков ведется одинаково и заключается в использовании микроорганизмов для получения кормовых белковых дрожжей, этилового спирта и углекислоты, средой жизнедеятельности которым служит сусло.
4.2.1. Производство белковых дрожжей Понятие о строении дрожжевой клетки. В основе производства кормовых белковых дрожжей лежит процесс выращивания одноклеточных микроорганизмов - дрожжеподобных грибков, или дрожжей. Клетки имеют овальную или удлиненную форму размером 5...8 мкм в поперечнике. Дрожжевая клетка ограничена оболочкой, состоящей из грибковой клетчатки. Внутренность клетки заполнена протоплазмой, представляющей собой коллоидный раствор белковых соединений, синтезированных из аминокислот. В центре клетки расположено ядро, отделенное тонкой оболочкой и содержащее ядерный сок. Особенностью этих микроорганизмов является многообразие процессов их жизнедеятельности (метаболизма), а в зависимости от этого и многообразие продуктов, получающихся в результате обмена веществ (продуктов метаболизма). Дрожжи могут расти и накапливать биомассу, 50...60 % которой составляет белок - ценный питательный продукт для животных и человека; могут бродить, и тогда в среде их обитания будет накапливаться спирт; могут только дышать, и тогда они будут только поддерживать свою жизнь, «сжигая» (окисляя) исходные продукты питания до углекислоты. Определенная направленность метаболизма дрожжей зависит от условий их культивирования и внешней среды.
При достаточном снабжении кислородом (воздухом) дрожжи продуцируют биомассу, белок; при недостатке кислорода они бродят; при большом избытке воздуха и недостаточном отборе приросших дрожжей они перестают расти, выделяя в основном углекислоту.
315
В производстве кормовых дрожжей используется первый из названных здесь типов метаболизма - обмен, при котором наращивается биомасса с большим содержанием белка. Процесс наращивания дрожжей непрерывный. В качестве продуцентов белка применяют насколько видов микроорганизмов рода Candida: Candida scottii, Candida tropicalis, Candida utilis. Эти дрожжи отличаются друг от друга типом метаболизма и условиями, необходимыми для развития. Candida scottii - небродящие дрожжи, они не образуют спирта из Сахаров даже при недостатке кислорода; Candida utilis могут накапливать биомассу, если кислорода достаточно, и сбраживать сахара на спирт, если не хватает воздуха. Все они различаются по оптимуму температур, по способности расти при отсутствии биостимуляторов в среде.
Важные показатели производства дрожжей - выход их от исходных продуктов и производительность аппаратуры. Наиболее урожайные расы дрожжей при правильном ведении процесса могут давать выход биомассы 50...8O % от сахара; при несоблюдении некоторых условий выращивания дрожжей выход может падать до 30...2O %.
