Cтраница 4
В варочном процессе заполнение макромолекулярной системы древесного вещества сульфитным щелоком протекает практически без набухания. Проникновение же варочной жидкости в микрокапиллярную систему вызывает ограниченное набухание клеточных стенок. Оно реализуется при пропитке и в начальном периоде сульфитной варки. Делигнификация и гидролиз гемицеллюлоз в древесном веществе происходят при повышенных температурах на последующих стадиях варки, приводят к распаду древесного композита и образованию волокнистой целлюлозной массы. [46]
Часть гемицеллюлоз, находясь в толще трудногидро-лизуемой целлюлозы, гидролизуется одновременно с ней. Аморфная фракция целлюлозы гидролизуется также легко, как и основная масса гемицеллюлоз. По этой причине при гидролизе гемицеллюлоз разбавленными кислотами часть глюкозы образуется из целлюлозы. [47]
Нейтрально-сульфитный щелок представляет несомненный интерес с точки зрения биохимической переработки, так как до половины органических веществ в нем - это углеводы и соли низкомолекулярных органических кислот. Однако возможность индивидуального использования нейтрально-сульфитного щелока для выращивания дрожжей является в настоящее время проблематичной. Во-первых, в щелоке отсутствуют моносахариды. Во-вторых, расход кислоты для гидролиза гемицеллюлоз будет значительно больше, чем для инверсии олигосахаридов бисульфитного и сульфитного щелоков, так как в нейтрально-сульфитном щелоке содержится много солей, обладающих большой буфер-ностью. В-третьих, содержание непосредственно титруемых соединений SO2 в виде сульфита и гидросульфита в десятки раз превышает их уровень в сульфитном щелоке. В-четвертых, свое отрицательное влияние могут оказать экстрактивные вещества щелока. Положительной особенностью нейтрально-сульфитного щелока является отсутствие в нем фурфурола и оксиметилфур-фурола. Перспективны варианты совместной биохимической переработки сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков. [48]
Реакционная способность Сахаров, участвующих в различных химических процессах переработки сульфитного щелока, не одинакова. Поэтому для создания научно обоснованной технологии следует знать причину такого их поведения. Моносахариды в сульфитном щелоке ( как и в других растворах, если величина рН ниже 7) находятся в равновесии циклической и открытоцепной форм. Для структуры трех образующихся при гидролизе гемицеллюлоз мономеров - маннозы, глюкозы и ксилозы - характерен пиранозный цикл, для структуры двух других - арабинозы и галактозы - два цикла: пиранозный и фуранозный. [49]
Гидролиз с участием растворов кислот сопровождается образованием моносахаридов ( простых углеводов типа глюкозы, фруктозы и т.п.), неспособных к дальнейшей гидролиэации. Крупную их фракцию предварительно измельчают в щепу толщиной до пяти и длиной 5 - 35 мм. В автоклав подают водный раствор серной кислоты и пар. При 140 - 160 С происходит гидролиз гемицеллюлозы, при 180 - 190 С и более - гидролиз целлюлозы. Одновременно с подачей раствора серной кислоты производят отбор гидролизата - водных растворов простых Сахаров. В конце варки вместо раствора кислоты подают горячую воду для отделения гидролизного лигнина. [50]
Наиболее быстро протекает реакция /, в процессе которой в водный раствор переходят крупные обломки макромолекул гемицеллюлоз. Последние в результате реакции / /, протекающей несколько медленнее, постепенно превращаются в соответствующие моносахариды, которые с течением времени в результате реакции / / / распадаются, образуя фурфурол и другие продукты разрушения. В соответствии с этой схемой для получения моносахаридов из гемицеллюлоз растительной ткани необходимо не только получить растворимые декстрины, но и полностью их про-гидролизовать до моносахаридов. Так как в этих условиях начинает оказывать влияние вредная реакция / / /, процесс гидролиза гемицеллюлоз ведут так, чтобы не допустить заметного развития этой реакции. Для этого гидролиз останавливают на стадии, когда реакция / протекает полностью, а реакция / / проходит не до конца. [51]
Одни исследователи предполагают, что вместе с остатками лигнина в раствор переходят связанные с ним гемицеллюлозы. Другие считают, что причиной появления в растворе гемицеллюлоз является трение волокон во время перемешивания массы в аппаратуре для хлорирования и щелочения. Третьи высказывают предположение о том, что в процессе хлорирования в волокнах возникает высокая концентрация соляной кислоты и поднимается температура, что способствует гидролизу гемицеллюлоз, обломки макромолекул которых легко переходят в раствор. [52]
Большое значение имеет использование отдувочных газов и щелоков сульфитного способа производства. Из газов отбирают смесь цимола и терпеновых углеводородов и получают сульфитное масло. Затем варочной кислотой из газов абсорбируется SOg. Сульфитный щелок, отделяющийся от целлюлозы после варки, в количестве 10 - 12 т на 1 т целлюлозы содержит свыше половины органического вещества исходной древесины: лигпосульфоновые кислоты различной степени сульфирования и полимеризации, сахара - продукты гидролиза гемицеллюлоз, муравьиную и уксусную кислоты, цимол, фурфурол и пр. Полученный при этом слабый раствор называют бражкой, из которой можно выделить 80 - 90 л спирта на каждую тонну целлюлозы. В оставшейся после отгонки спирта барде содержатся несбраживающиеся пентозные сахара, из которых могут быть получены кормовые дрожжи. Барда после упаривания до 50 % - ной концентрации используется для выработки литейных крепителей. [53]