ГИДРО́ЛИЗ РАСТИ́ТЕЛЬНЫХ МАТЕРИА́ЛОВ

ГИДРО́ЛИЗ РАСТИ́ТЕЛЬНЫХ МАТЕ­РИА́ЛОВ, ос­но­ван на ре­ак­ции гид­ро­лити­че­ско­го рас­ще­п­ле­ния гли­ко­зид­ных свя­зей по­ли­са­ха­ри­дов рас­тит. сы­рья (от­ходов ле­со­пи­ле­ния, де­ре­во­об­ра­бот­ки и пе­ре­ра­бот­ки с.-х. куль­тур и др.) под дей­ст­ви­ем вод­ных рас­тво­ров ки­слот. Об­ра­зую­щие­ся мо­но­са­ха­ри­ды под­вер­га­ют­ся био­хи­мич. или хи­мич. пе­ре­ра­бот­ке ли­бо вхо­дят в со­став то­вар­ной про­дук­ции. Г. р. м. – ос­но­ва гид­ро­лиз­ных про­из­водств кор­мо­вых дрож­жей, эта­но­ла, глю­ко­зы, кси­ло­зы, кси­ли­та, фур­фу­ро­ла и пр. Впер­вые ис­сле­до­ва­ния по ки­слот­но­му гид­ро­ли­зу рас­тит. по­ли­са­ха­ри­да (крах­ма­ла) про­вёл К. С. Кирх­гоф в 1811. В СССР тех­но­ло­гия по­лу­че­ния эта­но­ла из дре­ве­си­ны бы­ла раз­ра­бо­та­на в 1932 В. И. Шар­ко­вым и в 1935 Г. р. м. был осу­ще­ст­в­лён в пром. мас­шта­бе.

Г. р. м. обыч­но про­во­дят в при­сут­ст­вии раз­бав­лен­ной сер­ной или кон­цен­три­ров. сер­ной ли­бо со­ля­ной ки­слот, ре­же под дей­ст­ви­ем со­лей (напр., гид­ро­фос­фа­тов). Ско­рость про­цес­са и вы­ход про­дук­та за­ви­сят от тех­но­ло­гич. ха­рак­те­ри­стик сы­рья, тех­нич. приё­мов гид­ро­ли­за и кон­ст­рук­ции обо­ру­до­ва­ния. Так, ус­ло­вия гид­ро­ли­за и со­став об­ра­зую­щих­ся про­дук­тов в зна­чит. сте­пе­ни оп­ре­де­ля­ют­ся на­ли­чи­ем в рас­тит. сы­рье лег­ко­гид­ро­ли­зуе­мых (ге­ми­цел­лю­ло­зы) и труд­но­гид­ро­ли­зуе­мых (цел­лю­ло­зы и не­боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва ге­ми­цел­лю­лоз) по­ли­са­ха­ри­дов; ско­рость гид­ро­ли­за труд­но­гид­ро­лиз­уе­мых ком­по­нен­тов в неск. со­тен раз мень­ше. С по­вы­ше­ни­ем темп-ры про­цес­са, кон­цен­тра­ции ки­сло­ты ско­рость гид­ро­ли­за по­ли­са­ха­ри­дов воз­рас­та­ет. Об­ра­зую­щие­ся при Г. р. м. мо­но­са­ха­ри­ды под­вер­га­ют­ся мно­го­сту­пен­ча­тым пре­вра­ще­ни­ям (ко­то­рые обыч­но на­зы­ва­ют рас­па­дом са­ха­ров) с об­ра­зо­ва­ни­ем по­боч­ных про­дук­тов – фур­фу­ро­ла, 5-гид­ро­кси­ме­тил­фур­фу­ро­ла, ле­ву­ли­но­вой и му­равь­и­ной ки­слот и др. Вы­ход це­ле­вых про­дук­тов за­ви­сит от со­от­но­ше­ния ско­ро­стей об­ра­зо­ва­ния и рас­па­да мо­но­са­ха­ри­дов. Для то­го что­бы со­кра­тить про­дол­жи­тель­ность пре­бы­ва­ния мо­но­са­ха­ри­дов в зо­не ре­ак­ции, был пред­ло­жен пер­ко­ля­ци­он­ный ме­тод гид­ро­ли­за (про­цесс Шол­ле­ра; раз­ра­бо­тан в 1926–28), при ко­то­ром по­да­ча рас­тво­ра ка­та­ли­за­то­ра и уда­ле­ние рас­тво­ра мо­но­са­ха­ри­дов из зо­ны ре­ак­ции про­из­во­дят­ся пу­тём не­пре­рыв­но­го фильт­ро­ва­ния рас­тво­ра, а за­груз­ка ап­па­ра­та для гид­ро­ли­за осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пе­рио­ди­че­ски (вы­ход мо­но­са­ха­ри­дов до 50% от мас­сы аб­со­лют­но су­хо­го сы­рья).

Для со­кра­ще­ния про­дол­жи­тель­но­сти гид­ро­ли­за, что осо­бен­но важ­но для не­пре­рыв­ных про­цес­сов, раз­ра­бо­тан вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ный ма­ло­мо­дуль­ный гид­ро­лиз, в ча­ст­но­сти «взрыв­ной» ме­тод гид­ро­ли­за (про­дол­жи­тель­ность со­став­ля­ет неск. се­кунд). Пер­спек­ти­вен пром. фер­мен­та­тив­ный Г. р. м., по­зво­ляю­щий до­сти­гать вы­хо­да мо­но­са­ха­ри­дов, близ­ко­го к тео­ре­ти­че­ско­му.

В ре­зуль­та­те Г. р. м. об­ра­зу­ет­ся ре­акци­он­ная смесь ко­рич­не­во­го цве­та со спе­ци­фич. за­па­хом – т. н. гид­ро­ли­зат, на 95% со­стоя­щий из во­ды (су­хие про­дук­ты со­став­ля­ют 5%). Мо­но­са­ха­ри­ды (глю­ко­за, ман­но­за, кси­ло­за и др.) со­став­ля­ют 2,8–3,3%. По­лу­чае­мый гид­ро­ли­зат не при­годен для про­ве­де­ния био­хи­мич. про­цес­сов, т. к. име­ет вы­со­кие темп-ру и ки­слот­ность, зна­чит. кон­цен­тра­цию ток­сич­ных ком­по­нен­тов и не­дос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ис­точ­ни­ков минер. пи­та­ния для нор­маль­ной жиз­не­дея­тель­но­сти мик­ро­ор­га­низ­мов.

Тех­но­ло­гич. схе­мы по­лу­че­ния суб­стра­та для био­хи­мич. пе­ре­ра­бот­ки в дрож­же­вом и спир­то-дрож­же­вом про­из-ве близ­ки и вклю­ча­ют ста­дии ох­ла­ж­де­ния гид­ро­ли­за­та, ней­тра­ли­за­ции ки­слот, от­стаи­ва­ния об­ра­зо­вав­ше­го­ся осад­ка, обо­га­ще­ния суб­стра­та пи­тат. со­ля­ми, а так­же (в дрож­же­вом про­из-ве) аэра­ции и раз­бав­ле­ния суб­стра­та. В спир­то-дрож­же­вом про­из-ве гид­ро­ли­зат, про­шед­ший все ста­дии под­го­тов­ки, на­зы­ва­ют сус­лом. Вхо­дя­щие в со­став сус­ла мо­но­са­ха­ри­ды (гек­со­зы) сбра­жи­ва­ют­ся спир­то­об­ра­зую­щи­ми дрож­жа­ми для по­лу­че­ния спир­то­вой браж­ки (со­дер­жит 1–2% эта­но­ла), ко­то­рая на­прав­ля­ет­ся на рек­ти­фи­кац. кон­цен­три­ро­ва­ние и очи­ст­ку от при­ме­сей; вы­ход тех­нич. эта­но­ла 120–140 кг из 1 т аб­со­лют­но су­хо­го сы­рья. В дрож­же­вом про­из-ве под­го­тов­лен­ный гид­ро­ли­зат ис­поль­зу­ют для куль­ти­ви­ро­ва­ния дрож­жей, вы­ход ко­то­рых – 200–220 кг из 1 т аб­со­лют­но су­хо­го сы­рья.

В ре­зуль­та­те Г. р. м. в со­че­та­нии с био­тех­но­ло­гич. про­цес­са­ми по­лу­ча­ют кор­мо­вые и пи­ще­вые про­дук­ты, био­ло­ги­че­ски ак­тив­ные и ле­кар­ст­вен­ные пре­па­ра­ты, мо­но­ме­ры и син­те­тич. смо­лы, то­п­ли­во для дви­га­те­лей внутр. сго­ра­ния, сы­рьё для разл. тех­нич. це­лей.