химический каталог




Переработка сульфатного и сульфитного щелоков

Автор Б.Д.Богомолов С.А.Сапотницкий

этилового спирта

Для получения этилового спирта используют щелок сульфитной варки еловой древесины, в котором не менее % моносахаридов представлено гексозами. Процесс биосинтеза осуществляется в анаэробных условиях культурами дрожжей Saccha-romyces и Schizosaccharomyces. Ферментативный распад молекулы моносахарида с образованием в качестве конечных продуктов двух молекул этилового спирта и двух молекул диоксида углерода суммарно описывается уравнением

265

CeHlaOe + 2АДФ + 2H3P04 -*? 2QH5OH + 2C02 + 2АТФ,

где АДФ — аденозин-5'-дифосфат; АТФ — аденозин-5'-трифо-сфат.

Распад моносахаридов в этом процессе протекает по пути Эмбдена-Мейергофа-Парнаса, основные этапы которого состоят в следующем. Глюкоза под действием АТФ через ряд промежуточных соединений превращается в глюкозо-1,6-дифосфат. В результате его ретроальдонового расщепления возникают триозы: диоксиацетонфосфат и 3-фосфоглицериновый альдегид. Эти триозы находятся в равновесном состоянии, причем наиболее биохимически активной из них является глицериновый альдегид. Пройдя ряд ступеней превращений, он в конечном счете переходит в пировиноградную кислоту, которая, декарбоксилируясь, продуцирует ацетальдегид. Последний, как это было описано в 8.1.1, подвергается гидрированию, приводящему к образованию этилового спирта. Все процессы сложного пути превращения сахара в спирт катализируются соответствующими ферментами.

Из приведенной схемы следует, что в процессе биосинтеза появляются карбонильные соединения,— отличающиеся высокой реакционной способностью. Ацетальдегид может практически мгновенно связаться с молекулярно растворенным диоксидом серы и с ионами гидросульфита и сульфита, а триозы — с первыми двумя из них. Эти карбонилгидросульфитные соединения, как уже описано в 8.1.1, весьма стойки и недоступны для ферментативного воздействия. Таким образом, по мере их накопления в субстрате биохимический процесс будет заторможен или прекращен. Аналитическим показателем этих отрицательных реакций является повышение в бродящем растворе содержания альдегидов при одновременном снижении концентрации спирта. При этом определенное время еще продолжается потребление Сахаров, создающее впечатление о нормальном течении процесса. Наряду с этими карбонильными соединениями в процессе брожения накапливаются в небольшой массе валерьяновый и изовалерьяновый альдегиды и в следах — пропионовый альдегид и некоторые другие.

Из представленной выше суммарной реакции спиртового брожения следует, что из 100 кг гексоз может быть получено 51,14 кг этилового спирта или с учетом его плотности, равной при 15 °С 0,79245 кг/дм3,—64,1 дм3. Однако не менее 5% Сахаров расходуется на жизнедеятельность дрожжей и побочные реакции. Следовательно, максимально достижимый выход спирта из 100 кг гексоз составит 61,1 дм3, а при их содержании в общей массе Сахаров сульфитного щелока равном 65 %, из 100 кг всех присутствующих Сахаров: 61,1-0,65 = 39,5 дм3 (по

266

бродильному чану, без учета потерь на последующих операциях). При средней массовой доле РВ щелоке 2,8% массовое содержание этилового спирта в сульфитно-спиртовой бражке будет равно: 2,8-0395=1,1 %.

Помимо связывания альдегидов соединениями диоксида серы, на выход спирта влияет еще ряд факторов. Так, при варке свежесрубленной древесины в сульфитном щелоке накапливаются смоляные вещества, способные частично сорбироваться на дрожжевых клетках. Это приводит к угнетению клеток из-за возникающих затруднений их контакта с субстратом и, как следствие, к понижению выхода спирта. Частичное угнетение дрожжевых клеток имеет место и при использовании сульфитного щелока варки с кислотой на аммониевом основании. В этом случае проявляется синергизм действием соединений диоксида серы и ионов аммония. При наиболее неблагоприятных условиях снижение выхода спирта по сравнению с достигнутым на натриевом сульфитном щелоке доходит до 8— 10%. Описанные отрицательные явления могут быть в значительной мере снижены, вплоть до полного исключения, при строгом соблюдении режимно-технологических параметров подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке.

Кроме этих факторов естественное понижение выхода спирта будет иметь место по мере возрастания добавки к древесине ели древесины лиственных пород, гемицеллюлозы которых почти полностью представлены пентозансодержащими углеводами. С другой стороны, на выход спирта оказывает влияние степень делигнификации целлюлозы. Чем глубже при сульфитной варке происходит извлечение из древесины нецеллюлозных компонентов, тем больше доля гексоз в массе Сахаров и тем выше кислотность щелока, способствующая более полному извлечению из него на стадии десульфитации серы и других ингибиторов.

Протекающие при спиртовом брожении ферментативные процессы не ограничиваются утилизацией моносахаридов, но затрагивают также присутствующие в субстрате азотсодержащие соединения. В результате биохимических превращений этих веществ образуется комплекс полиолов, получивший название «сивушное масло». Его количество в сульфитно-с

страница 104
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142

Скачать книгу "Переработка сульфатного и сульфитного щелоков" (2.54Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда тв на выставкумосква
Компания Ренессанс: лестница для дома на второй этаж цена - оперативно, надежно и доступно!
кресло t 9908
Удобно приобрести в КНС Нева HP EliteBook Folio G1 - от товаров до интеграции в Санкт-Петербурге!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)