Промышленное производство пищевого кристаллического ксилита из непищевого растительного сырья впервые организовано в СНГ и применен этот продукт для питания больных сахарным диабетом [1]. В дальнем зарубежье ксилит применяется в основном в пищевой промышленности. Так в США разрешено употребление ксилита для специального диетического питания, а также он применяется при приготовлении джемов конфитюров и мармеладов. Пищевая промышленность СНГ выпускает большой ассортимент кондитерских изделий с применением ксилита-шоколад, зефир, пастилу, мармелад, печенье, консервы, варенье, фруктовые воды. Ксилит рекомендуется применять как заменитель сахара для людей страдающих ожирением. Он также довольно широко используется для медицинских целей. Являясь физиологически активным продуктом, ксилит применяется в качестве желчегонного послабляющего препарата и улучшающего функцию печени.

Ксилит стимулирует выделение пузырной и печеночной желчи, выделение панкреотических ферментов способствует лучшей перисталтике кишечника. Он обладает также гликонезирующим действием на функцию печени, широко применяется при диагностике заболеваний желчевыводящих путей и кишечника, антикариесным действием, дает освежающий эффект.

На сегодняшний день масштабы производства ксилита далеко не удовлетворяют возросшие потребности, в связи с этим, в настоящее время исследователями изучаются различные возможности их производства из пищевого и непищевого сырья с использованием и микробиологических методов.

Промышленным сырьем для производства ксилита являются растительные отходы сельского хозяйства, в основном шелуха хлопковых семян.

Для гидролизной промышленности основное значение имеет содержание в сырье полисахаридов [2].

С целью изучения возможности расширения ассортимента растительного сырья нами исследован процесс гидролиза полисахаридов дармины-Artemisia cina Berg. Следует отметить, что дармина и мак широко используются в химико-фармацевтической промышленности для получения лекарственных препаратов. При этом в отходах их переработки присутствует значительное количество полисахаридов.

Измельченное растительное сырье для удаления нежелательных примесей обрабатывали 10%-ным раствором H2SO4 в течение 2-х часов при соотношении исходное сырье: растворитель равном 1:10. Неполный гидролиз проводили 2%-ным раствором H2SO4 при температуре 110˚С в течение 3-х часов. В полученных гидролизатах содержание редуцирующих веществ определяли методом Бертрана. Индивидуальные моносахариды анализировали бумажной хромотографией с использованием бумаги Filtrak FN-3, 11 и 14 в системах растворителей бетанол-уксусная кислота-вода (4:1:5). Вещества обнаруживали опрыскиванием сначала первым проявителем K2SO4, затем смесью бензидина, ацетона и соляной кислоты в соотношении 10:2:1.

Содержание моносахаридов в ксилозном гидролизате приведено в таблице 1. Полученные данные свидетельствуеют о пригодности выбранного вида растительного сырья для получения моносахаридов.

Гидролизат дармины, после соответствующей очистки на ионообменных смолах подвергали гидрированию в присутствии сплавных медных катализаторов, модифицированных ферросиликохромом (ФСХ).

Сплавы готовили в высокочастотной плавильной печи марки ОКБ - 8020 по разработанной ранее технологии [3]. В кварцевый тигель помещали расчитанное количество Al в виде слитков и постепенно нагревали до 1000 – 1100 0С, затем вводили необходимое количество Cu и добавку ферросплава в виде стружки или порошка.

Таблица 1

Содержание моносахаридов в гидролизате.

В результате экзотермической реакции температура расплава поднималась до 1700-1800 0С, перемешивание индукционным полем длилось 3-5 мин. В графитовых изложницах сплав охлаждали на воздухе и измельчали до зёрен 0,25 мм. Активацию сплавов проводили следующим образом: 1,0 сплава выщелачивали 20%-ным раствором едкого натра, взятом в объёме 40 см3, на кипящей водяной бане в течение 1 часа, после чего катализатор отмывали от щёлочи водой до нейтральной реакции по фенолфталеину.

Изучение кинетических закономерностей проводили в видоизменённом реакторе системы ЛенНИИХиммаш (ёмкость 0,5 л) перодического действия. Аппарат снабжён герметическим приводом мощностью 0,6 кВт, число оборотов мешалки 2800 об/мин.

Полный анализ продуктов реакции заключался в определении редуцирующих сахаров по методу Макэна-Шоорля и многоатомных спиртов методом бумажной хроматографии [4].

Из результатов экспериментов, приведенных в таблице 2, видно, что наибольшую активность проявляет катализатор из сплава с 10 мас. % ФСХ. Выход ксилита на нем при 100 0С и МПа на 60 минуте гидрирования составляет 67,2%.

Известно [5], что добавки ферросплавов увеличивают удельные поверхности и объемы пор с относительно высокими размерами за счет диспергирования частиц скелетной меди оксидами металлов, одновременно уменьшая долю микро- и супермикропор в катализаторах Все эти изменения в структуре и адсорбционных свойствах разработанных нами катализаторов и определяют, в конечном счете, их высокую каталитическую активность при восстановлении гидролизатов дармины.

Таблица 2

Гидрирование гидролизата дармины на модифицированном ферросиликохромом медном катализаторе, PH2 =6 МПа, Топ.=100˚ С.

Таким образом, в результате проведенных исследований показана возможность использования альтернативного вида сырья для получения ксилита – отходов переработки дармины. В процессе каталитической переработки гидролизатов дармины предложены эффективные сплавные медные катализаторы, модифицированные ферросиликохромом. Полученный ксилит по органолептическим, фармацевтическим и медико-биологическим свойствам соответствует требованиям ТУ-64-10-40-89 и может быть использован для нужд фармацевтической и медицинский промышленности.

Литература

1. Надиров Н.К., Слуцкин Р.Л. Каталитическое гидрирование и

2. гидрогенолиз углеводов, М. «Химия», 1976,192 с.

3. Шарков В.И., Куйбина Н.И. Химия гемицеллюлоз, М. «Лесная промышленность»,1972,440с.

4. Бижанов Ф.Б. Исследование процесса гидрирования на никелевых катализаторах под давлением. –Дисс. докт.хим.наук. – Алма-Ата, 1976, 305 с.

5. Кедельбаев Б.Ш., Аширов А.М., Керимбаева К.З. Ксилит из растительного сырья. ХПС, №3, 1997, с.458

6. Кедельбаев Б.Ш., Шертаева Н.Т., Уразбаева К.А. Разработка метода синтеза катализаторов для получения промышленно важных продуктов. Поиск, №1,2002 г. С 8-10.