Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

стниковосахарная меласса, соковые воды крахмальных заводов, рафинадная патока и др. Наиболее широко для производства дрожжей применяется свеклосахарная меласса, или кормовая па­ тока, — отход свеклосахарного производства. Меласса является концентрированным раствором сахаров, различных минеральных и органических веществ, часть которых находится в коллоидном со­ стоянии. По внешнему виду она представляет собой сиропообраз­ ную жидкость темно-бурого цвета, иногда с зеленоватым оттенком, плотностью 1,3 — 1,4 г/см3. Главной составной частью мелассы яв­ ляется сахароза, количество которой составляет 45—50%. Кроме сахарозы, в ней содержится небольшое количество инвертного са­ хара (0,25—2%) и трисахарид рафиноза (0,2—3,0%). В состав мелассы входят также несахара: аминокислоты (аспарагиновая, глютаминовая, лейцин, изолейцин), органические кислоты (уксус­ ная, масляная, муравьиная, пировиноградная, молочная)и их соли, спирты (этиловый), органическое основание бетаин, минеральные элементы (калий, натрий, кальций, магний, железо), микроэлемен­ ты, а также некоторые витамины (тиамин, рибофлавин, никотино­ вая кислота, панто4еновая кислота, пиридоксин, биотин). Сахара мелассы являются главным источником энергетического и строи­ тельного материала,, необходимого для жизнедеятельности дрож­ жей. Источником углерода являются также этиловый спирт, молоч­ ная, пировиноградная и другие кислоты.

Сахара, за исключением рафинозы, усваиваются дрожжами полностью, а рафиноза — на Ѵз- К усвояемым соединениям азота относятся аминокислоты.

Дрожжевые заводы получают мелассу в вагонах-цистернах гру­ зоподъемностью 12—50 т. Хранят ее в течение 3 месяцев в закры­ тых железных цистернах емкостью от 500 до 2000 м3. Для выращи­ вания кормовых дрожжей применяют неочищенную мелассу. Ее разбавляют в дрожжерастильном чане теплой водой в отношении 1 : 30 или 1 : 25 при размешивании мешалкой. Оптимальными усло­ виями для размножения дрожжей являются слабокислая реакция среды (pH 5,0 — 5,8) и температура 29—31° С. В качестве источ­ ников азота и фосфофа в мелассовое сусло добавляют раствор сульфата аммония и суперфосфата. Мелассовое сусло, содержащее около 0,03% аминного азота, может быть использовано для раз­ множения дрожжей без внесения дополнительного азотистого пи­ тания. Дрожжерастильные чаны снабжены воздухораспределитель­ ными устройствами. Процесс выращивания дрожжей ведется в ус­ ловиях энергичной непрерывной аэрации. В присутствии кислорода, растворенного в среде, и при наличии питательных веществ дрож­ жи быстро размножаются и растут.

В производстве кормовых дрожжей на пищевых средах обычно пользуются бесспоровыми дрожжевыми грибами, не способными к накоплению спирта, физиологически активными, свободными от посторонних микроорганизмов и быстро накапливающими био­ массу. Так, на мелассе для выращивания кормовых дрожжей ис­ пользуются дрожжеподобные грибы вида Torulopsis utilis и Monilia

301

murmanica. Чистая культура в производстве вырабатывается пе­ риодически, по мере загрязнения засевных дрожжей.

Выращивание дрожжей происходит непрерывным способом. Оно состоит в том, что часть жидкости, содержащей дрожжи, непре­ рывно удаляется из дрожжерастильного чана в количестве, равном количеству приливаемого сусла. Скорость притока среды обуслов­ лена также количеством нарастающей массы дрожжей.

Отобранная дрожжевая бражка поступает на сепараторы. Затем дрожжевая суспензия промывается водой и подвергается повтор­ ному сепарированию. Сгущенная дрожжевая суспензия плазмолизуется при температуре 80—90° С и направляется на вальцовые или распылительные сушилки. Дрожжи, высушенные до содержа­ ния 8— 10% влаги, упаковывают в мешки и направляют на склад готовой продукции.

Глава XIII

ПРОИЗВОДСТВО ФУРФУРОЛА

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Как было сказано, пентозаны, входящие в состав гемицеллюлоз, при нагревании в присутствии разбавленных сильных кислот гид­ ролизуются-с образованием пентоз, которые в тех же условиях, отщепляя три молекулы воды, образуют непредельный гетероци­ клический альдегид фуранового ряда фурфурол

Фурфурол, обладая большой реакционной способностью, легко образует различные производные, получившие широкое распрост­ ранение как сырье для многочисленных синтезов различных орга­ нических соединений. На его основе получаются фуриловые, фурфуролкарбамидные, фурфуролацетоновые, полиэфирные и по­ лиамидные полимерные материалы. Фурфурол используется непос­ редственно как селективный растворитель при очистке смазочных масел, канифоли и т. д. Он легко превращается в такие производ­ ные, как фурфуриловый и тетрагидрофурфуриловый спирты, фуран, широко используемые как растворители. На его основе синтезиро­ ван большой ряд фармацевтических препаратов, ядохимикатов и пленкообразующих материалов.

Чистый фурфурол представляет собой прозрачную бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом и молекулярной массой 96,08. Его плотность при 20° С равна 1,1598 г/см3, темпера­ тура Замерзания — 36,5° С; температура кипения при давлении

302

образует взрывоопасные смеси (нижний предел содержания воздуха 2,1% объемных). Обладает довольно высокой термоустойчивостью. Так, при нагревании в течение 280 ч при 140° С разлагается фур­ фурола 0,28%, а при нагревании при 230° С в течение 75 ч — 5%.

Фурфурол хорошо растворим в спирте, эфире и многих других органических веществах. Неорганические соли в нем практически нерастворимы. Хорошая растворимость в фурфуроле ароматиче­ ских углеводородов и ограниченная растворимость в нем алифати­ ческих насыщенных углеводородов используется для их разделе­ ния и селективной очистки смазочных масел. При хранении на воздухе фурфурол постепенно темнеет вследствие окисления и осмоления.

Фурфурол и вода при нормальных температурах обладают огра­ ниченной взаимной растворимостью. Так, при 20° С растворимость фурфурола в воде равна 5,9%, а растворимость воды в фурфуроле 4,5%. При повышении температуры взаимная растворимость фур­ фурола и воды возрастает. В табл. 24 приведены некоторые значе­

Содержание фурфурола в парах и жидкости, а также темпера­ туры кипения растворов, содержащих фурфурол и воду, представ­ лены в табл. 25.

Приведенные в таблице данные показывают, что температура кипения водно-фурфурольных смесей ниже температуры кипения каждого из компонентов. Высокое содержание фурфурола в парах указывает на то, что он ведет себя при отгонке из водных раство­ ров как низкокипящий компонент. Это связано с образованием

303

Таблица 25

Температура кипения и состав паров водно-фурфурольных растворов

нераздельнокипящей смеси. В табл. 25 приведена наивысшая кон­ центрация фурфурола в растворе, равная 18,4%. При дальнейшем увеличении Концентрации фурфурола в исходном растворе содер­ жание его в дистилляте остается постоянным, равным 35%, и только в области больших концентраций фурфурола в исходном растворе концентрация его в парах начинает снова увеличиваться. Отсюда следует, что при укреплении водно-фурфурольных раство­ ров до концентрации фурфурола выше 18,4% конденсирующиеся пары содержат постоянное количество фурфурола, равное 35%. При конденсации этих паров должен был бы получиться водный раствор такого же состава. Однако, как видно из табл. 24, при нормальной температуре содержание фурфурола в воде не превы­ шает 5,9%. Это означает, что образующийся дистиллят расслаи­ вается с образованием двух несмешивающихся растворов: фурфу­ рола в воде и воды в фурфуроле. Соотношение этих слоев и их состав зависят от температуры конденсата. При расслаивании верхний слой жидкости образует раствор фурфурола в воде, а нижний — воды в фурфуроле. Эта особенность водно-фурфуроль­ ных дистиллятов используется для выделения фурфурола из его водных растворов.

Процесс выделения фурфурола из разбавленных водных раство­ ров разделяется на два этапа. Первый этап состоит в концентриро­ вании водного раствора на ректификационной колонне до содер­ жания в дистилляте 35% фурфурола, а второй — в охлаждении такого дистиллята, в разделении его на два слоя и отделении методом декантации нижнего слоя, содержащего около 94% фур­ фурола. Верхний слой, содержащий 4—5% фурфурола, возвраща­ ется в ректификационную колонку для дальнейшего укрепления.

На практике такой процесс осложняется присутствием в воднофурфурольных растворах других летучих компонентов, мешающих выделению фурфурола. К числу таких компонентов относятся: ме­ танол, уксусный альдегид, уксусная и муравьиная кислоты, аце­ тон, диметилацеталь, метилглиоксаль, муравьинометиловый, уксус­

304