UA121229C2 - Спосіб одержання твердих сахаридів з водного розчину сахаридів - Google Patents

Abstract

Винахід належить до способу одержання твердих сахаридів з водного розчину сахаридів, в якому водний розчин сахаридів змішують з рідиною-носієм, в якій сахариди є нерозчинними, і яка має температуру кипіння вище, ніж температура кипіння води, для одержання водної суміші, і в якому водну суміш піддають стадії випаровування, в якому тепло для випаровування принаймні частково постачають нагрітою поверхнею, щоб одержати парову фракцію, що містить воду, залишкову фракцію, що містить тверді сахариди, і рідину-носій, причому рідина-носій має температуру кипіння щонайменше 175 °C.

Description

Наданий винахід належить до способу одержання твердих сахаридів з водного розчину сахаридів. Зокрема, він належить до способу витягування сахаридів з гідролізату біомаси, наприклад, з гідролізату деревини.

Багато років відомо, як гідролізувати і розчиняти органічні речовини з деревини. Як правило, існує два способи гідролізу і розчинення вуглеводних речовин в деревині; використовування розведених кислот при високій температурі і тиску або використовування концентрованої кислоти при низьких температурах і тиску. В способі Бергіуса-Райнау деревину подрібнюють до стружки, яку обробляють концентрованою соляною кислотою. Під час обробки дві третини деревини розчиняються кислотою у формі моно- і олігосахаридів, одна третина залишається у вигляді лігніну. Сахариди відокремлюють від розчину соляної кислоти у наступній фазі.

Відокремлення досягається шляхом випарювання у трубчастому випарнику під вакуумом при температурі близько 36 "С. Після випарювання одержаний сироп, що містить від 55 до 65 ваг. 90 сахаридів, сушать розпиленням. Одержаний твердий продукт містить від 1 до 2 ваг. 95 соляної кислоти, близько 8 ваг. 95 води і близько 90 ваг. 95 сахаридів (див. Р. Вегаїйв5, Ситепі Зсієпсе, 1937, 632 - 637) . Отже, тверда речовина не була дуже чистою. Крім того, як зазначено у О5 2944923, випарювання для вилучення води вимагає великої подачі тепла. Щоб подолати ці недоліки, у патенті США Мо 2944923 пропонується пропускати розчин сахаридів від гідролізу деревини в одному проході при атмосферному тиску вверх через випарні трубки з зовнішнім нагріванням, в яких він частково випаровується. Під час випарювання особливо вилучається соляна кислота. Температура в трубах випарника становить приблизно від 140 до 150 С.

Продукт такого способу являє собою більш концентрований розчин сахаридів. З наведених прикладів виявилося, що розчин все ще містив близько 7 95 всієї соляної кислоти, яка вводилася у випарник. Крім того, хоча в патенті США 2944923 згадується, цей процес майже не має втрат сахаридів, добре відомо, що при таких температурах вуглеводи розкладаються, особливо у кислому водному середовищі.

Інший спосіб вилучення леткої соляної кислоти з гідролізату цукорвмісної деревини описаний у СЕ 362230. Згідно з описаним вище способом гарячий рідкий теплоносій, який не змішується з водним гідролізатом, змішують з водним гідролізатом. Прикладами теплоносіїв є сланцеве масло, рафінат і рафіноване парафінове масло. Нагріта рідина-носій виводить летку

Зо соляну кислоту з деревного гідролізату, що містить цукор. Оскільки теплоносій нагрівається, то температура одержаної суміші збільшується, а соляна кислота і деяка кількість води випаровуються. Однак у СЕ 362230 було також вказано, що для щогодинної обробки 100 літрів водного гідролізату потрібно 10000 літрів теплоносія, що рециркулюється. Крім того, припускається, що теплоносій поглинає деяку кількість води і соляної кислоти. Тому у ОЕ 362230 пропонується, щоб для того, щоб зробити теплоносій придатним для рециркуляції після відокремлення від гідролізату, його необхідно обробити над хлоридом кальцію, щоб вилучити будь-яку абсорбовану соляну кислоту і воду. Таким чином, запаси теплоносія у цьому способі величезні. Крім того, продукт цього відомого способу являє собою не твердий сахарид, а водний розчин сахариду.

У китайській патентній заявці СМ 1936025 також описано одержання рідкого розчину полідекстрози, де виробництво може включати різні обробки неочищеного розчину полідекстрози. Такі обробки включають зворотний осмос, обробку шляхом іонного обміну, фільтрацію і знебарвлювання активним вуглецем. В одному варіанті способу здійснення наданого винаходу розчин глюкози обробляється в трикорпусному випарному апараті, в який масло вводиться як непрямий теплоносій. У результаті виходить більш концентрований розчин глюкози.

Тверді сахариди одержують способом згідно з 05 2013/0168226. В цьому способі контейнер заповнений гарячим теплоносієм, який змішується з водним гідролізатом біомаси. Гідролізат, що складається з води, соляної кислоти і вуглеводів, розпиляється у гарячому теплоносії, так що відбувається випарювання води і соляної кислоти. Оскільки гідролізат повинен розпилятися прямо з під поверхнею теплоносія, потрібна соплова гребінка, щоб забезпечити гарне розподілення гідролізату над площею поперечного перерізу контейнера. Сахариди осаджуються у вигляді твердих частинок, і ці частинки витягуються з гарячого носія. Це викликає ризик того, що дно буде забруднено накипом, що ускладнює процес витягування осаду сахаридів. Хоча цей спосіб дає тверді сахариди, очевидно, що температура теплоносія не може бути дуже високою, щоб уникнути розкладання сахаридів. Тому кількість теплоносія має бути дуже високою, щоб забезпечити достатню енергію для випарювання соляної кислоти і води. Процес згідно з 5 2013/0168226 має той самий недолік, що і процес згідно з ОЕ 362230, а саме у тому, що потрібна велика кількість теплоносія, щоб викликати достатнє випарювання соляної кислоти і (516) води.

У цей час встановлено, що відмінне вилучення соляної кислоти і води може бути досягнуто з використовуванням розумної кількості рідкого носія, якщо стадія випарювання застосовується до суміші носія і водного розчину сахариду, де теплота для випарювання забезпечується нагрітою поверхнею. Відповідно, наданий винахід належить до способу одержання твердих сахаридів з водного розчину сахариду, де водний розчин сахариду змішують з рідиною-носієм, в якій сахариди є нерозчинними і яка має температуру кипіння вище, ніж у води, щоб одержати водну суміш, і в якій водна домішка піддається стадії випаровування, в якому тепло для випаровування, принаймні частково, поставляється нагрітою площею поверхні, щоб одержати парову фракцію, що містить воду, і залишкову фракцію, що містить тверді сахариди і рідину- носій.

Стадію випарювання проводять за допомогою обладнання, яке містить нагріту площу поверхні. Відмінності між процесом згідно з наданим винаходом і процесами згідно з ОЕ 362230 і 05 2013/0168226 полягають, зокрема, у тому, що випарювання води відбувається при контакті з нагрітою поверхнею обладнання, а не при контакті з рідиною-теплоносієм. Процес згідно з СМ 1936025 не включає змішування водного розчину сахариду з рідиною-носієм. Крім того, продукт відрізняється.

Хоча спосіб згідно з наданим винаходом відмінно підходить для обробки гідролізату деревини або іншої біомаси, він може бути переважно застосований до множини сахаридних розчинів. Він може придатним чином застосовуватися до водних розчинів сахаридів, що включають щонайменше одну сполуку з групи, вибрану з глюкози, фруктози, манози, арабінози, ксилози, сахарози, целобіози, мальтози, целотриози, мальтотриози, целодекстринів, декстринів, ксилан-олігосахаридів, манан-олігосахаридів, арабінан-олігосахаридів, олігофруктанів, крохмалю і целюлози. Деякі сахариди частково розчиняються у воді. Таким чином, розчин сахариду може також містити тверді сахариди, очевидними прикладами яких є целюлоза і крохмаль. Переважно водний розчин являє собою прозорий розчин без якої-небудь значної кількості нерозчинного матеріалу. Тому водний розчин переважно має концентрацію сахаридів, яка нижче їх концентрації насичення. Рівень насичення відрізняється для різних вуглеводів. У той час як глюкоза дуже добре розчиняється у воді, наприклад, близько 910 г/л при кімнатній температурі, інші моносахариди також добре розчинні, але целобіоза вже менш розчинна, а

Зо саме близько 120 г/л. Як правило, водний розчин сахариду має концентрацію сахаридів від 10 до 90 ваг. 95, переважно від 10 до 60 ваг. 9о, у розрахунку на вагу розчину.

Під час гідролізу біомаси можна одержати прозорий водний розчин сахариду. Гідроліз біомаси може бути здійснений у вигляді процесу Бергіуса-Райнау вздовж ліній, описаних вище.

У той час як в процесі Бергіуса-Райнау використовується концентрована соляна кислота, також відомо використовування інших кислот для розчинення органічного матеріалу у деревині.

Спосіб Шоллера або Медісона, наприклад, також використовується для розчинення біомаси, і ці процеси використовують розведену сірчану кислоту (порів. ОЕ 640775 і ОЄЕ 1567335). Однак даний процес не обмежується гідролізатом деревини, одержаним в процесі Бергіуса-Райнау або в процесі Шоллера. Його можна використовувати для будь-якого водного розчину сахаридів. Є також водні сахаридні розчини, одержані в процесах гідролізу деревини, де кислота не використовується. Двостадійні процеси гідролізу, в яких використовували тільки воду для гідролізу біомаси при високих температурах і тиску, описані, наприклад, в ЕР 2622127 і 005 2013/0239954. Однак звичайно водний розчин сахаридів включає кислоту, переважно вибрану з групи, що складається з соляної кислоти, бромистоводневої кислоти, азотної кислоти, мурашиної кислоти, сірчаної кислоти і їх комбінацій, зокрема соляної кислоти.

Вихідний процес Бергіуса-Райнау проводять тільки з використовуванням концентрованої соляної кислоти. За минулі роки відбулися подальші зміни в цьому процесі. У патенті США 2305833 описаний спосіб Бергіуса-Райнау з використовуванням розчину концентрованої соляної кислоти. Спосіб згідно з 05 2305833 спрямований на покращення у порівнянні з таким способом, в якому покращення полягає в тому, що біомаса не тільки контактує з дуже сильно концентрованим розчином соляної кислоти, але і що гідроліз досягається за дві стадії, причому біомаса на першій стадії контактує з розчином соляної кислоти з дуже високою концентрацією, а саме так що щільність становить щонайменше 1,16, і одержана суміш потім контактує з менш концентрованим розчином соляної кислоти на другій стадії. Цей процес ілюструє, що, коли водний розчин сахариду містить кислоту, концентрація кислоти може знаходитися у широкому діапазоні концентрацій. Відповідно водний розчин сахариду містить кислоту з концентрацією кислоти від 1 до 45 ваг. 95 у розрахунку на вагу розчину.

Наданий спосіб особливо підходить для обробки гідролізату біомаси, одержаного способом, подібним до описаного вище методу Бергіуса-Райнау. Біомаса, що використовується у такому 60 процесі, звичайно являє собою деревину, але для цього процесу може бути використаний будь-

який матеріал, що містить вуглевод. Такий матеріал включає в себе біомасу, вибрану з дерева, соломи, кори, іншого листя, трави, інших стебел, порожніх пучків фруктів і з їх комбінації.

Деревина є переважною сировиною. Деревини можуть походити з усіх видів дерев, у тому числі включаючи ялину, вербу, дуб, березу, тополя, евкаліпт і інші дерева. Сировина біомаси може бути піддана гідролізу у різних формах, включаючи стружку, гранули, порошок, подрібнені частинки, перемелені частинки або частинки грунту. Коли вихідний матеріал біомаси містить деревину, вихідна сировина може бути у вигляді деревного порошку, деревної стружки, деревних гранул, деревних брикетів, деревних шматків і їх комбінацій. Результатом таких процесів є гідролізат біомаси. Інші придатні сахаридні розчини включають сік цукрової тростини, і сік цукрового буряка, і водні розчини глюкози і фруктози, такі як сиропи з високою фруктозою, наприклад кукурудзяний сироп з високим вмістом фруктози (НЕС5) і інвертний цукровий сироп від гідролізу сахарози. Можуть також використовуватися комбінації інших таких сахаридних розчинів.

Розчин сахариду є водним. Це не обов'язково означає, що єдиною леткою сполукою є вода.

У деяких випадках при виробництві розчину сахаридів у водний розчин можуть бути включені інші компоненти, включаючи розріджувачі. Таке включення може бути зроблено навмисно, наприклад, для впливу на розчинність одного або декількох сахаридів. Коли у водному розчині є присутнім органічний розріджувач, він переважно вибирається зі спиртів, альдегідів, кетонів, амідів, сульфоксидів і карбонових кислот, які мають температуру кипіння не більше 150 "С, бажано не більше 100 "С. Розріджувачі належним чином змішуються з водою. Оскільки точка кипіння у атмосфері цих розріджувачів становить менше 150 "С, переважно 100 "С, їх можна зручно вилучити разом з водою на стадії випарювання. Оскільки розчинність сахаридів звичайно знижується шляхом введення органічних розріджувачів, кількість розріджувачів переважно становить не більше 10 ваг. 95 від маси розчинника і, більш переважно, не більше 5 ваг. Уюо. Найбільше переважно водний розчин сахариду не містить жодного зі згаданих розріджувачів.

Тепло для випарювання, щонайменше частково, забезпечується нагрітою поверхнею. Вся теплота для випарювання може бути забезпечена нагрітою площею поверхні. Таким чином, коли рідину-носій змішують з водним розчином сахариду, він переважно не нагрівається.

Температура рідини-носія переважно знаходиться у діапазоні від 10 до 110 "С, переважно від 15 до 50 "С, найбільш переважно, при кімнатній температурі, наприклад від 17 до 25 "С. Вона може мати таку саму температуру, при якій стає доступним водний розчин сахариду. Такі умови відвертають передчасне випарювання будь-якої доступної кислоти. Це також відвертає термічне розкладання сахаридів у водному розчині сахариду.

Рідина-носій має точку кипіння вище температури кипіння води. Для полегшення розділення рідини-носія від води і, за необхідністю, від кислоти, рідина-носій переважно має температуру кипіння, принаймні на 60 "С, більш переважно на 75 "С вище, ніж у води. Отже, рідина-носій переважно має температуру кипіння щонайменше 175 "С. Для більшого полегшення розділення температура точки кипіння при атмосферному тиску рідини-носія переважно становить щонайменше 200 "С, більш переважно щонайменше 240 "С. Верхня границя діапазону температури кипіння рідини-носія не є критичною. Єдина вимога для рідини-носія полягає в тому, що вона знаходиться у рідкій фазі, коли вона домішується до водного розчину і коли вона виділяється у вигляді залишкової фракції, що містить тверді сахариди.

Рідину-носій вибирають з рідин, в яких сахариди нерозчинні У цьому описі під "нерозчинним" розуміється, що речовина, що розглядається, розчиняється менше 1 г/100 мл при 25 "С. Рідина-носій може змішуватися з водою до тих пір, поки сахариди нерозчинні в ній.

Коли рідина-носій не змішується з водою, сахариди, як правило, нерозчинні у такій рідині-носії.

Отже, рідина-носій переважно не змішується з водою. У цьому описі під "незмішуваним" розуміється, що коли об'єм води і об'єм рідини-носія додають для утворювання суміші, об'єм рідких шарів, що утворюються, відхиляються менше ніж на 5 95 об./об. від об'ємів, які початково додавали для одержання суміші.

У відомому рівні техніки були запропоновані придатні несучі рідини. Такі рідини-носії є переважно вуглеводневими маслами. Прикладами таких масел є сланцеве масло, рафінат і рафіноване парафінове масло, як вже розкрито у ОЕ 362230. Також придатними маслами є поліїізобутилен, полі-альфа-олефіни, інші розгалужені поліолефіни і інші нафтові рідини з достатньо високою температурою кипіння. Масла також характеризуються своєю в'язкістю.

Придатні масла мають кінематичну в'язкість у діапазоні від ї до 200 сантистокс (ттг"/в5) при 100 "С, визначену згідно з АБТМ О 445.

Альтернативним типом масла є полімери і олігомери алкіленгліколю. Зміщуваність таких 60 полімерів залежить від довжини ланцюга - як від кількості мономерів алкіленоксиду, так і від кількості атомів вуглецю у самому алкіленоксидному мономері. Вже димер етиленгліколю, що має температуру кипіння близько 245С, є придатною рідиною-носієм. Отже, коли поліалкіленоксид є полімером етиленоксиду, кількість ланок етиленоксиду може бути, відповідно, дорівнювати тільки двом. Більш високі полімери звичайно характеризуються середньою молекулярною масою. Поліетиленоксиди одержують з дуже високою молекулярною масою, наприклад, до 10 000 000. Однак звичайно верхня границя молекулярної маси поліетиленоксиду, яка може бути використана у наданому способі, звичайно становить близько 25000. На додаток до поліетиленгліколевих полімерів можуть бути використані полімери інших алкіленоксидів, зокрема полімери алкіленоксидів з 2-6 атомами вуглецю, такі як поліпропіленгліколь, полібутиленгліколь і їх суміші.

Отже, рідина-носій за наданим винаходом переважно являє собою вуглеводневе масло або полімер алкіленоксиду.

Одна з переваг наданого винаходу у порівнянні з відомими способами полягає в тому, що необхідно використовувати відносно невеликий запас рідини-носія. Згідно з ОЕ 362230 потрібно 10 000 літрів рідини-носія для обробки годинного потоку у 100 літрів гідролізату. В способі, описаному у 05 2013/0168226, ніякого співвідношення не згадується, але опис способу дає зрозуміти, що потрібний великий надлишок. У способі згідно 3 наданим винаходом співвідношення сахаридного розчину і рідини-носія може варіюватися у широких границях. З економічної точки зору, також з погляду енергопостачання кількість рідини-носія має бути як можна меншою. Нижня границя кількості рідини-носія визначається ефективністю транспортування твердих осаджених сахаридів зі стадії випарювання. Як правило, було виявлено, що співвідношення водного розчину сахариду до рідини-носія знаходиться у діапазоні від 5:1 до 1:10, більш переважно від 271 до 1:5, виражене як вага/вага. Співвідношення може становити всього лише 1:1. Така зменшена кількість рідини-носія відносно до кількості водного розчину сахариду являє собою значну економію для запасу масла і призводить до зменшеного розміру обладнання і більш легкого витягування твердих сахаридів, і таким чином, забезпечує значну перевагу у порівнянні з відомими способами.

Суміш рідини-носія і водного розчину сахариду піддають стадії випарювання. Випарювання відбувається на поверхні і може здійснюватися при температурі, яка може бути нижче точки

Зо кипіння води. Випарювання також може проводитися при зниженому тиску. Це означає не тільки те, що необхідно нагрівати відносно невелику кількість рідини-носія, але також і те, що температура може бути низькою, а це означає, що відвертається будь-яке можливе розкладання сахаридів. Крім того, випарювання з плівок на нагрітій поверхні дозволяє скоротити час перебування. Це являє собою перевагу у порівнянні з використовуванням способу згідно з О5 2013/016826, в якому час перебування сахаридів у контейнері, заповненому гарячим теплоносієм, значно більше. Короткий час перебування, який тепер став можливим, ще більше знижує ризик термічного розкладання сахаридів.

Випарювання, в основному, являє собою метод розділення, який використовує передачу тепла окремим компонентам, які мають різні точки кипіння і відносну леткість, причому один або декілька компонентів випаровуються з поверхні. Оскільки випарювання є поверхневим явищем, випарювання часто застосовується до рідких плівок. Є багато комерційних видів обладнання для випарювання. Таке придатне обладнання включає в себе випарник з мішалкою, випарник з плівкою, що піднімається, випарник з природною циркуляцією, випарник з примусовою циркуляцією, випарник з падаючою плівкою, випарник з плівкою, що піднімається і падає, тонкоплівковий випарник (також відомий як плівковий випарник) або випарник з молекулярною перегонкою, випарник з молекулярною перегонкою з падаючою плівкою, випарник з псевдозрідженим шаром, протитечійний струминний випарник з падаючою плівкою або спірально-трубчастий випарник. Один або декілька з цих типів обладнання можуть переважно вибиратися для застосування у способі за наданим винаходу.

Плівкові випарники є переважними, оскільки вони мінімізують час перебування суміші на нагрітій поверхні і також мінімізують запаси рідини-носія. Таким чином, стадію випарювання переважно проводять в одному або в декількох пристроях, вибраних з випарника з плівкою, що піднімається, випарника з падаючою плівкою, випарника з плівкою, що піднімається і падає, випарника з молекулярною перегонкою і протитечійного струминного випарника з падаючою плівкою.

Альтернативно, також переважні випарники, які можуть вмістити присутність твердих речовин, оскільки вони зводять до мінімуму експлуатаційні проблеми, пов'язані з руйнуванням плівок за допомогою осадження твердих частинок і забруднення поверхонь теплообміну. Таким чином, стадію випарювання переважно проводять в одному або в декількох пристроях, 60 вибраних з випарника з примусовою циркуляцією або випарника з мішалкою.

Більш переважно випарювання проводять у дві стадії, причому перша стадія включає плівковий випарник, а друга стадія містить випарник, який може вміщувати присутність твердих речовин, щоб уникнути утворювання твердих частинок у плівковому випарнику, при цьому мінімізуючи час перебування на другій стадії випарника. Тому у найбільш переважному варіанті способу здійснення наданого винаходу випарювання спочатку проводять у випарнику з падаючою плівкою, за яким іде примусовий рециркуляційний випарник.

Випаровування належним чином здійснюється при температурах у діапазоні від 50 до 120 "С, більш переважно у діапазоні від 80 до 110 "б. Нижня границя є належним чином такою, що випаровування води, і, за необхідністю, кислоти, такої як соляна кислота, відбувається з достатньо високою швидкістю. Верхня границя може бути вибрана такою, щоб ризик термічного розкладання кожного з сахаридів був мінімальним. Для забезпечення відносно швидкого випаровування води і, опціойно, кислоти, випарювання доцільно проводити при зниженому тиску, переважно нижче 100 мбар. Придатний тиск знаходиться у діапазоні від З до 80 мбар, переважно від 5 до 60 мбар.

Одна з переваг випаровування полягає у можливості застосовувати короткочасний час перебування. Залежно від обладнання і складу продукту час перебування домішки у випарнику може бути визначений фахівцем. Відповідно, цей час перебування короткий і звичайно може знаходитися в інтервалі від 5 до 40 хв., переважно від 0,1 до 30 хв., більш переважно від 0,25 до хв. Фактичний час контакту складу продукту з нагрітою поверхнею у випарнику може 20 становити порядку секунд, так що вода випаровується, а комбінація рідини-носія з сахаридами протікає вниз. Потім парову фракцію витягують з випарника. Інша фракція, що містить більшість, якщо не всі, сахариди, швидко скидається.

Парова фракція, що містить воду, може бути скинута або очищена і повторно використана.

Особливо, якщо водний розчин сахариду містить кислоту, і якщо кислота також випарюється, типово витягувати щонайменше кислоту з парової фракції Це може бути досягнуто конденсацією парової фракції з одержанням розчину кислоти у воді. Будь-яка додаткова обробка для одержання кислоти, придатної для подальшого використовування, наприклад, під час гідролізу біомаси, може бути виконана аналогічно обробці соляною кислотою в способі

Бергіуса-Райнау або сірчаною кислотою в способі Шоллера або Мідісона.

Відповідно, залишкову фракцію піддають розділенню на твердий потік, що містить тверді сахариди, і потік рідини, що містить рідину-носій. Для цього розділення може бути використаний будь- який традиційний метод розділення твердої/рідкої фаз. Таким чином, залишкову фракцію переважно розділяють за допомогою операції розділення твердої речовини і рідини, вибраної з осадження, фільтрації, розділення в гідроциклоні, центрифугування і з їх комбінації. Залежно від характеру рідини- носія і ефективності випарювання твердий матеріал містить дуже мало води.

За необхідністю потік твердих речовин може бути підданий очищенню. Одним з придатних способів очищення є промивання сахаридів. Придатні мийні рідини включають полярні органічні сполуки, такі як спирти і кетони. Можуть також використовуватися суміші води і цих органічних сполук. Перевага використовування цих рідин полягає у тому, що ці рідини можуть поглинати кислоту і воду, тоді як тверді сахариди нерозчинні в цих рідинах. Залежно від сахаридів промивальні рідини можуть містити воду до значної кількості. Переважно кількість води в мийній рідині не більше 20 ваг. 95, у розрахунку на об'єм промивальної рідини.

Тверді сахариди, одержані у потоці твердих речовин, також можна висушити, щоб вилучити воду, що залишилася. Оскільки бажано стримуватися від впливу на тверді сахариди високих температур, таких як температури вище 100 "Сб протягом значного часу, бажано висушити тверді сахариди при температурі від 50 до 90"С, наприклад, в печі. Тиск може бути атмосферним. Переважно сушіння проводиться при зниженому тиску, наприклад, у діапазоні від 1 до 900 мбар. Більш низькі тиски полегшують випаровування води, адсорбованої на твердих сахаридах.

В іншому варіанті способу здійснення способу за винаходом залишок фракції піддають змішуванню з рідиною, в якій тверді сахариди можуть розчинятися. Одержаний розчин сахаридів потім відокремлюють від рідини-носія, переважно шляхом розділення рідкої і рідкої фаз. Відповідно, у наданому способі також передбачається, що залишкова фракція змішується з другим розчинником, який не змішується з рідиною-носієм, і в якому сахариди є розчинними, даючи дві рідкі фази, і в яких дві рідкі фази розділяють з одержанням другого потоку розчину, що містить сахариди, розчиненого у другому розчиннику, і другого потоку рідини, що містить рідину-носій. Цей варіант способу здійснення особливо корисний для ситуації, коли вихідний водний розчин сахариду містить кислоту, наприклад, коли розчин одержаний у вигляді гідролізату за способом Бергіуса-Рейнау або Шоллера. Оскільки кислота практично повністю бо вилучається з твердих сахаридів, другий одержаний потік розчину, по суті, не містить кислоти.

Очевидно, що можна відновити сахариди у вигляді твердих речовин. Це може бути досягнуто шляхом змішування другого розчинника з іншою рідиною, в якій сахариди нерозчинні, тим самим знижуючи розчинність сахаридів і викликаючи їх осадження. Таким чином, можливі домішки можуть бути утримані в суміші другого розчинника і іншої рідини, і можуть бути одержані більш чисті сахариди.

Коли рідина-носій не змішується з водою, другим розчинником переважно є вода. Вода звичайно буде розчиняти сахариди в залишковій фракції. Через взаємну незмішуваність рідкий носій і водно-сахаридний розчин утворюють дві фази, які можуть бути розділені звичайним розділенням рідина-рідина. Доцільно використовувати один або декілька сепараторів рідини/рідини, переважно вибраних з гравітаційного відстійника, посиленого гравітаційного відстійника, коагулятора, гідроциклону, центрифуги і їх комбінацій.

Рідкий потік, що містить рідину-носій, яка одержана з сепараторів твердої і рідкої фаз, або потік рідини, який одержаний після вилучення другого потоку розчину, по суті щонайменше частково рециркулюється для змішування з водним розчином сахариду. За необхідністю потік рідини може бути очищений або висушений. Переважно весь потік рідини рециркулюють. За необхідністю рідину-носій, що рециркулюється, можна доповнити рідиною-носієм для підживлення.

Весь процес може проводитися на окремих ступеневих стадіях. Однак, переважно, процес за наданим винаходом здійснюється у вигляді неперервного процесу.

Винахід далі ілюструється за допомогою наступного прикладу.

ПРИКЛАД

Щоб показати придатність способу обробки комерційного гідролізату Бергіуса-Рейнау за винаходом, модельний розчин одержували шляхом об'єднання 11 вагових одиниць целобіози і 43 вагових одиниць 37 95-вого розчину НОСІ у воді. Цю модельну суміш змішували з 46 ваговими одиницями діетиленгліколю.

Цю суміш піддавали випарюванню в установці для молекулярної перегонки, що складається, в основному, з циліндричного корпусу з нагрівальною оболонкою, ротора і конденсатора всередині. На роторі лопаті щітки встановлені так, що тонка плівка рідини створюється на внутрішній стінці корпусу, коли щітки обертаються. Внутрішня стінка корпусу

Зо нагрівається теплоносієм у кожусі, що оточує корпус. Парова фракція переходить у конденсатор і частково конденсується. Будь-які пари, що залишилися, вилучаються з верхньої частини корпусу і потрапляють у холодну пастку. Залишкова фракція витягується зі зливу в нижній частині корпусу.

Умови двох експериментів, наводяться в таблиці нижче, де швидкість подачі ("Б") є швидкістю, з якою суміш подається у блок, температура ("1") вказує температуру обігрівального кожуха, тиск ("Р") означає зниження тиску в пристрої, і час ("") вказує період, в ході якого було проведено випаровування. В таблиці також показані результати за допомогою парової фракції ("Пара"), що означає спільний вихід конденсованих парів з конденсатора і конденсованих сполук, що потрапили у холодну пастку, що працюють при -78 "С, і залишкової фракції ("Залишок"), яка являє собою кількість рідини і твердих речовин, витягнутих з дна установки.

Під час експериментів з парових фракцій були одержані прозорі і безбарвні рідини як у конденсаторі, так і в холодній пастці. У парових фракціях не було виявлено целобіози або якого- небудь іншого сахариду. Було виявлено, що залишкові фракції являють собою суспензії, що чітко демонструють осади. У суспензіях утворюються рідкі плівки, які легко стікають з випарника.

У залишкових фракціях визначали вміст води ("НгО"), виражений у ваг. 95 на основі залишкової фракції. Результати наведені в таблиці нижче.

Таблиця

Екс. Ме Подача, Р, Ї, хв. Пара, Залишок, НгО, 95 г/година т,с мбар Г Г мас.

Наведені вище експерименти показують, що воду можна ефективно упарювати з розчинів водних сахаридів після змішування з висококиплячою рідиною-носієм, одержуючи суспензію головним чином рідких носіїв і твердих сахаридів.

Результати також показують, що парові фракції не містять сахаридів.

Claims (19)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб одержання твердих сахаридів з водного розчину сахаридів, в якому водний розчин сахаридів змішують з рідиною-носієм, в якій сахариди є нерозчинними і яка має температуру кипіння вище, ніж температура кипіння води, для одержання водної суміші, ії в якому водну суміш піддають стадії випаровування, в якому тепло для випаровування принаймні частково постачають нагрітою поверхнею, щоб одержати парову фракцію, що містить воду, залишкову фракцію, що містить тверді сахариди, і рідину-носій, причому рідина-носій має температуру кипіння щонайменше 175 "С.

2. Спосіб за п. 1, в якому водний розчин сахариду включає щонайменше одну сполуку з групи, вибраної з глюкози, фруктози, манози, арабінози, ксилози, сахарози, целобіози, мальтози, целотріози, мальтотріози, целодекстринів, декстринів, ксилан-олігосахаридів, манан- олігосахаридів, арабінан-олігосахаридів, олігофруктанів, крохмалю і целюлози.

3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому водний розчин сахариду має концентрацію сахариду від 10 до 90 ваг. 95 у розрахунку на вагу розчину.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому водний розчин сахариду містить кислоту, переважно вибрану з групи, що складається з хлористоводневої кислоти, бромистоводневої кислоти, азотної кислоти, мурашиної кислоти і їх комбінацій.

5. Спосіб за пп. 1-4, в якому водний розчин сахариду містить кислоту з концентрацією кислоти від 1 до 45 ваг. 95 у розрахунку на вагу розчину.

б. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, в якому водний розчин сахариду являє собою гідролізат біомаси, сік цукрової тростини, сік цукрового буряка, водний розчин глюкози і фруктози або їх комбінацію.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, в якому рідина-носій незмішувана з водою. Ко)

8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, в якому рідина-носій являє собою вуглеводневе масло або полімер алкіленоксиду.

9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, в якому стадію випаровування проводять в одному або декількох пристроях, вибраних з випарника з мішалкою, випарника з плівкою, що піднімається, циркуляційного випарника, випарника з примусовою циркуляцією, випарника з падаючою плівкою, випарника з плівкою, що піднімається і падає, плівкового випарника, спірально- трубчастого випарника, тонкоплівкового випарника і блока молекулярної перегонки.

10. Спосіб за п. 9, в якому стадію випарювання проводять в одному або декількох пристроях, вибраних з випарника з плівкою, що піднімається, випарника з падаючою плівкою, випарника з плівкою, що піднімається і падає, і блока молекулярної перегонки.

11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-10, в якому випаровування проводять при температурі у діапазоні від 50 до 120 76.

12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-11, в якому випарювання проводять при тиску нижче 100 мбар.

13. Спосіб за будь-яким з пп. 1-12, в якому залишкову фракцію розділяють на потік твердих речовин, що містить тверді сахариди, і потік рідини, що містить рідину-носій.

14. Спосіб за п. 13, в якому залишкову фракцію розділяють за допомогою операції розділення твердої і рідкої фази, вибраної з відстоювання, фільтрації, розділення за допомогою гідроциклону, центрифугування і їх комбінацій.

15. Спосіб за п. 13 або 14, в якому потік твердих речовин промивають.

16. Спосіб за будь-яким з пп. 1-12, в якому фракцію залишку змішують з другим розчинником, який не змішується з рідиною-носієм, в якому сахариди є розчинними, одержуючи дві рідкі фази, і в якому дві рідкі фази розділяють, щоб одержати другий потік розчину, що містить сахариди, розчинені у другому розчиннику, і другий потік рідини, що містить рідину-носій.

17. Спосіб за п. 16, в якому рідина-носій не змішується з водою, а другий розчинник являє собою воду.

18. Спосіб за п. 16 або 17, в якому дві рідкі фази розділяють за допомогою коагулятора, гідроциклону, центрифуги і їх комбінацій.

19. Спосіб за будь-яким з пп. 13-16, в якому потік рідини, що містить рідину-носій, щонайменше частково рециркулює для змішування з водним розчином сахаридів.