ПРЕДИСЛОВИЕ
Редакторы Л. Жеребое и Е. Шапиро
Техн. редактор К. М. Кованое
Сдано в набор 17/1 1934 г.
Подписано к печати 2/VI 1934 г.
Формат бумаги 62 X 94у,6
Количество п. л. 5»/4
Количество зн. в листе 47200
Тираж 3150 экз.
Индекс X-I-3
. Уполн. Главлита № В—83293
ния спирта как горючего и как сырья для синтетического каучука,
выдвигает проблему гидролиза древесины в первые ряды,
особенно если учесть, что объектом для гидролиза является непищевое
сырье.
Перед научно-исследовательскими институтами открывается шиза
древесины. Строящиеся два опытных завода будут пущены
к началу 1934 г., но с пуском их проблема использования отходов
лесопильных заводов являющихся как известно большой
помехой в производстве, не разрешается.
Индустриализация страны, вызвавшая бурный рост потреблеспирта
на русском языке почти нет. Иностранная же литература
представляет собой по большей части или описание патентов или
рефераты и отдельные небольшие заметки в журналах. Между
тем за границей велась и ведется интенсивная работа по этому
вопросу. На Западе результаты этих работ уже нашли себе промышленное
применение. Так, нам известно, что например в Германии
во время империалистической войны работали заводы по
получению спирта из древесных отходов. В настоящее время там
же изучается новый метод этого получения (Шоллер, Торнеш).
В СССР еще нет поставленного в заводском масштабе гидролиЛитературы
по гидролизу древесины в целях получения винного
рокое поприще для работ по разработке новых методов гидролиза,
по увеличению выходов и по уточнению методов, которые
будут применяться на опытных заводах.
" Первым выпуском по гидролизу является II выпуск ЦНИЛХИ
«Лиственница как химическое сырье».
Издаваемый сборник является вторым выпуском научно-исследовательских
работ ЦНИЛХИ по гидролизу древесины.
В первой статье дается описание предложенного проф.
Калужская типография Мособлполиграфа
яению лимонной кислоты из древесных гидролизатов. Освоение
этого метода в заводском масштабе^ освободит СССР от импорта
лимонной кислоты и избавит от* необходимости потреблять такое
дорого стоящее сырье как сахар и меласса.
Л. П. Жеребовым и разработанного в институте метода гидролиза
в три фазы, повышающего выхода спирта по сравнению
с методами, известными в литературе.
Вторая статья приводит данные лабораторной работы по полу
Стр.2
ститута по получению фурфурола из древесины путем водного
гидролиза.
Наконец последняя статья показывает, что выхода уксуснокислого
натра, получаемого методом гидролиза, значительно выше
получаемых до настоящего времени при сухой перегонке дерева.
Кроме того оставшаяся после гидролиза щепа представляет собой
вполне годное сырье для получения крафтцеллюлозы.
Настоящий сборник не исчерпывает всех ведущихся работ
ЦНИЛХИ !по гидролизу. К печати подготовляется третий сборник,
включающий ряд работ за 1933 г., лаборатории осахаривания древесины
и биохимической лаборатории.
Необходимость использования древесины как яолноце шого
сырья я внедрения новых производств ставит перед ЦНИПХИ
в 1934 г., наряду с другими проблемами лесохимии, задачу углубления,
работ по гидролизу, что находит свое отражение в плане
исследовательских работ наступающего года.
Проф. Л. П. Жеребов, С. Р. Зубкова-Гитлер,
1'. 0. Залланзон, и Л. Н. Юкина
ПОЛУЧЕНИЕ ВИННОГО СПИРТА ИЗ ОТХОДОВ ДРЕВЕСИНЫ
Идея получения спирта из древесины зародилась еще в XIX веке,
и первые попытки осахаривания целлюлозы производились
концентрированной серной кислотой (Braconnot *). Работая в этом
направлении, целый ряд авторов достиг очень высоких, близких
к теоретическим, выходов сахара.
В условиях технологического процесса эти методы потерпели
неудачу, связанную главным образом с трудностями, возникающими
при разрешении вопроса регенерации кислоты.
Это последнее обстоятельство явилось предпосылкой для разработки
методов осахаривания кислотами слабой концентрации.
Классические работы (Simonsen2
, Neumann3
, Kressmann4
) установили,
что однократное осахаривание древесины идет до определенного
предела (до 22»/о).
Дальнейшее изменение условий осахаривания не влечет обычно
за собой увеличения общего выхода Сахаров. Однако уже этим
авторам удалось доказать, что последовательный гидролиз остатка,
при условии удаления образовавшегося сахара фильтрованием,
может увеличить количество получаемого сахара. Одна из
основных причин таких низких выходов сахара, по более поздний
работам Крессмана, заключалась в том, что различные компоненты
древесины дают продукты гидролиза, имеющие различные
«критические точки» в отношении температуры гидролиза.
Так, на основании данных Крессмана, при температуре выше
175° ксилоза разлагается быстрее глюкозы. Таким образом, неоднородность
углеводного состава древесины и различная устойчивость
этих углеводов в отношении целого ряда химических и физических
факторов предопределяют фракционированный гидролиз.
Применение общего режима гидролиза для всех углеводных компонентов
древесины создает условия, при которых древесный
гидролизат будет смесью веществ, являющихся продуктами разложения
как целлюлозы, декстринов, гемицеллюлоз, так и гек3
Simonsen, Zeltsch. fur angew. Chem., (1898), S. 195.
4 Neumann, Kjitische Studlen fiber Hydrolyse der Cellulose und des Jiolzes.
Kressmann, The manufacture of Ethyl Alkohol from Wood Waste (1922).
> Braconnot, Dingl Polytech. Journ., (1820), Bd. I, S. 312.
2
достаток в сырье. Таким сырьем может служить фуофуюл.
Третья статья настоящего сборника дает описание работ инРазвитию
новой промышленйости пластмасс препятствует не
Стр.3
ссз и пентоз. Такое многообразие продуктов разложения, большая
часть которых редуцирует фелингов раствор, затемняет динамику
процесса гидролиза. Форма учета сбраживаемых Сахаров
не выясняет количественных соотношений отдельных групп углеводов
в гидролизатах и даже не выявляет истинного количества
сбраживаемого на спирт сахара, так как процесс брожения
в среде, имеющей вещества, тормозящие брожение, не всегда протекает
количественно, и некоторая часть сахара, различная для»
разных гадролизатов, тратится при этом на образование побочных
продуктов и на podt и размножение дрожжей.
Экспериментальные данные Scholler i дали возможность Luers 2
математически обосновать законы глюкозообразования, которые
в дальнейшем и получили подтверждение на практлхе. В основном
эти законы сводятся к тому, что в каждый данный момент
количество образующегося сахара слагается из двух величин,
из количества образовавшегося из целлюлозы сахара и количества
разложившейся глюкозы, и что чем выше конста 1та осахаривания,
тем выше и константа разложения глюкозы.
Скорость разложения глюкозы зависит, с одной стороны, от
температуры, времени и степени кислотности; с другой стороны,
она прямо пропорциональна количеству сахара, находящегося в
реакционном пространстве. Scholler в своем методе предотвращает
разложение образующихся Сахаров непрерывным удалением
их (по мере образования) из реакционной среды, где они могут
подвергнуться дальнейшему разложению.
ство сахара, и поэтому процесс распада значительно сокращается.
Это влечет за собой приближение кривой перколяцноннсго
осахаривания к кривой идеального осахаривания.
нению с прежними методами подтверждает правильность предпосылки
этого метода.
та в основу метода, разработанного нами еще в б. Институте
древесины.
Идея фракционированного разложения углеводов была приняСогласно
этой идее были выдвинуты следующие положения:
1. Все вещества, получающиеся при гидролизе древесины, сопутствующие
осахариваемой целлюлозе (гемицеллюлозы, ггенто•Liters,.
Angew. Chem, (1932) J« 22,
2 S с h о И е г, Dissert, (1923) Munchen.
Luers, Zeitsch. fur angeay. Chera, № 43 (1930)
1
Согласно этим выводам, нужно было бы ожидать в результате
перколирующего оса.харисаиия теоретических или близких к ним
выходов сахара, «Процесс разложения сахара настолько уменьшается,
что его можно не принимать во внимание» (Luers"); тем
не менее получение лишь 43о/о редуцирующих веществ, из которых
сбраживается только 88°Д>, с одной стороны, и отброс
осахаривания в виде чистого лигнина, с другой, говорит за то,,
что при этом процессе некоторая часть углеводов разрушается.
Однако получение таких высоких выходов спирта по сравВ
реакционном пространстве находится незначительное количезаны)
и вредящие дальнейшему процессу сбраживания сахара
(•фурфурол, муравьиная кислота), должны быть предварительно
удалены из древесины.
2. По удалении их, древесина с ослабленной связью между
лигнином и целлюлозой деполимеризуется кислотами в условиях,
позволяющих регенерацию употребленной кислоты.
3. Продукты деполимерации целлюлозы гидролизуются слабыми
кислотами в условиях, дающих максимальные выхода сбраживаемого
сахара.
'. i •
ной фракции таких веществ, как уксусная кислота, муравьиная
кислота, фурфурол, метиловый спирт, — продуктов, которые найдут
промышленное применение и тем самым повысят рентабельность
технологического процесса.
Все вышепоименованные положения укладываются в следуюЭтот
способ гидролиза предусматривает получение в отдельщую
схему: а) гидролиз гемицеллюлоз; б) деполимеризация и:
в) осахаривание.
Укснериментальная часть
В качестве исходного материала брались еловые опилки следующего
состава:
Зольность
Лигнин
Целлюлоза по Кроссу
Пентозаны в целлюлозе
Целлюлоза без пентозанов
Смола
Пентозаны
27,18 „
10,75 „
60,18 „
9,53 „
54,45 ,
2,25 „
0,47%
Первые ориентировочные опыты были поставлены следующим
образом: в каждую эрленмейеровскую колбочку отвешивали 1 'г
воздушно-сухих опилок и прибавляли 25 см3
ной кислоты, концентрации 1,25, 2,5 и 5о/о; колбочки закрывали
пришлифованными пробками, кончающимися узкой изогнутой
трубкой, и ставили в автоклав на 15 минут. Опыт велся при
разных температурах.
Содержимое колбочек отфильтровывали, опилки количественфосфорной
или серно
промывали, и редуцирующие вещества в фильтрате определяли
по методу Бертрана; пересчет велся на абсолютно-сухую
древесину (табл. 1.).
,
s
CQ
120
140
j 160
Концентр, кислоты
Наименование кислоты
Количество редуцирующих ]
веществ в % к абс.-сух. V
древесине
;
J
1,25
фосфорн.
14,7
18,6
серная
16.4
18.3
22,0
фосфорн.
10,5
17,7
19,6
Таблица
1
5
серная
18,6
21,4
24,3
фосфорн.
13,7
18.»
21,1
серная
21,0
2»,9
23,3
Стр.4