Тест на поглощение D-ксилозы (или абсорбционный тест) – это тест, при котором измеряется уровень особого сахара в крови или моче. Абсорбционный тест помогает диагностировать проблемы, которые не позволяют питательным веществам всасываться в тонком кишечнике.

D-ксилоза, как правило, легко всасывается кишечником. Если существуют проблемы с усваиванием питательных веществ, то уровень D-ксилозы в моче и крови становится низким.

Зачем проводится тест на поглощение D-ксилозы?

Абсорбционный тест D-ксилозы делается для того, чтобы:

• Диагностировать синдром мальабсорбции, который может быть причиной диареи, потери веса и слабости. При синдроме мальабсорбции организм не всасывает питательные вещества, витамины и минералы;
• Выяснить, почему ребёнок не набирает вес или плохо растёт.

2. Как подготовиться и как проводится анализ?

Как подготовиться к тесту на поглощение D-ксилозы?

За 24 часа до абсорбционного теста не ешьте с высоким содержанием пентозы (фрукты, варенье, мармелад и пирожки). За 8-12 часов до теста не ешьте и не пейте ничего кроме воды. Детям моложе 9 лет допускается уменьшить это время до 4 часов. Тест на поглощение D-ксилозы требует много времени, поэтому возьмите что-нибудь с собой, чтобы не скучать.

Как проводится тест на поглощение D-ксилозы?

Уровень D-ксилозы в моче и крови измеряется до и после того, как вы выпьете специальную жидкость в составе которой есть D-ксилоза. D-ксилоза – это сахар, который должен полностью усваиваться организмом. Если вы сдаёте кровь на анализ, то её нужно сдавать через 2 часа (для детей – через 1). Кровь на анализ забирается из вены. Если вы сдаёте мочу на анализ, то нужно собрать всю мочу, выделенную за 5 часов, после сдавать через два часа, после того, как вы выпили жидкость.

3. Каковы риски и что может помешать тесту?

Абсорбционный тест на D-ксилозу имеет только риски, сопряжённые с взятием крови из вены. В частности, появление синяков на месте пункции и воспаление вены (флебит). Тёплые компрессы по нескольку раз в день избавят вас от флебита. Если вы принимаете разжижающие кровь препараты, то возможно кровотечение в месте пункции.

Что может помешать тесту на поглощение D-ксилозы?

Причины, которые могут помешать абсорбционному тесту D-ксилозы:

• Рвота, после того, как вы выпьете жидкость с D-ксилозой;
• Обезвоживание перед началом теста;
• Большое количество бактерий в кишечнике;
• Болезни почек или мочевого пузыря, которые мешают нормальному мочеиспусканию;
• Приём антибиотиков, аспирина и сердечных препаратов;
• Болезни, которые мешают нормальному продвижению пищи и жидкости по кишечнику.

О чём стоит знать?

Если у вас повышенное количество бактерий в кишечнике, то несколько дней перед тестом может потребоваться принимать антибиотики.

У детей младше 12 лет анализ крови на D-ксилозу считается более надёжным, чем анализ мочи.

100 мл препарата содержат

активные вещества: ксилитола 5.00 г, натрия ацетата 0.26 г, натрия хлорида 0.60 г, кальция хлорида 0.01 г, калия хлорида 0.03 г, магния хлорида 0.01 г,

вспомогательное вещество – вода для инъекций.

Ионный и мольный состав препарата:

Теоретическая осмолярность около 610 мОсм/л

Описание

Прозрачная бесцветная жидкость

Фармакотерапевтическая группа

Плазмозамещающие и перфузионные растворы. Добавки к растворам для внутривенного введения. Электролитные растворы. Электролиты в комбинации с другими препаратами.

Код АТХ В05ХА31

Фармакологические свойства" type="checkbox">

Фармакологические свойства

Фармакокинетика

Натрия ацетат на протяжении 1,5-2 часов полностью метаболизируется в эквивалентное количество натрия гидрокарбоната, не вызывает явлений внутриклеточного интерстициального отека головного мозга и повышения агрегации тромбоцитов и эритроцитов. Важно, что потребление кислорода при метаболизме ацетата значительно меньше, чем при метаболизме лактата, что имеет важное значение для лечения тяжелого шока различного происхождения.

Ксилитол – пятиатомный спирт, который при внутривенном введении быстро включается в общий метаболизм, 80% усваивается в печени и накапливается в виде гликогена.

Натрия хлорид быстро выводится из сосудистого русла, лишь временно увеличивая объем циркулирующей крови. Усиливает диурез. Натрий преимущественно выводится почками, небольшое количество с фекалиями и потом.

Введенный магний всасывается быстро. В организме не метаболизируется. Выводится исключительно почками в количестве, пропорциональном концентрации в сыворотке и клубочковой фильтрации.

Внутривенно введенный калий достигает равновесия между внеклеточной жидкостью и межклеточным пространством. Калий является динамическим, постоянно перемещается между внутриклеточным и внеклеточным пространством в соответствии с потребностями организма. Калий выводится преимущественно через почки, также в небольших количествах через кожу и с калом, при этом большинство калий в кишечнике реабсорбируется.

При внутривенном введении кальция хлорида в крови, кальций находится в соединениях и в ионизированном состоянии (активный и ионизированный кальций). Депонируется в костной ткани, где находится около 99% всего кальция организма. Выводится из организма в основном кишечником, частично с мочой.

Хлорид является самым важным анионом внеклеточного пространства. Хлорид-ионы составляют треть всех осмотически активных частиц и, являются вторыми по влиянию на объем внеклеточного пространства. Он также отвечает за мембранный потенциал.

В канальцах почек хлорид-ионы обмениваются на гидрокарбонат-ионы и, таким образом, участвуют в регуляции кислотно щелочного баланса. Хлориды из организма выводятся в основном с мочой (90%), а также с потом и калом.

Фармакодинамика

Основными действующими веществами препарата являются ксилитол и натрия ацетат.

Ксилат относится к группе многокомпонентных полифункциональных гиперосмолярных растворов, обладает антикетогенным, гемодинамическим, дезинтоксикационным, реологическим, энергетическим, защелачивающим и осмодиуретическим действием.

Ксилитол проявляет антикетогенное действие, является источником энергии с независимым от инсулина метаболизмом.

Ксилитол – это природный промежуточный продукт углеводного обмена у человека, поэтому имеет низкую токсичность и хорошую переносимость.

В отличие от фруктозы, не вызывает снижения в печени нуклеотидов (АТФ, АДФ, АМФ), а также безопасен для введения больным, которые не переносят фруктозу или имеют дефицит фермента фруктозо-1,6-дифосфатазы.

Натрия ацетат относится к подщелачивающим средствам замедленного действия. Он вызывает накопление основ за счет метаболизма забуференного препарата и показан при тех видах метаболического ацидоза, при которых накопление излишка Н+ происходит медленно (например, при почечном и дефицитном недыхательном ацидозе). При использовании натрия ацетата, в отличие от раствора натрия гидрокарбоната, коррекция метаболического ацидоза происходит медленнее, поэтому не вызывает резких колебаний рН.

В отличие от раствора бикарбоната, коррекция метаболического ацидоза при помощи натрия лактата проходит медленнее по мере включения его в обмен веществ, не вызывая резких колебаний рН. Действие натрия лактата проявляется через 20-30 мин после введения.

Натрия хлорид – проявляет регидратационное действие, восполняет дефицит ионов натрия и хлора при различных патологических состояниях.

Кальция хлорид восполняет дефицит ионов кальция. Ионы кальция необходимы для осуществления процесса передачи нервных импульсов, сокращения скелетных и гладких мышц, деятельности миокарда, формирования костной ткани, свертывания крови. Снижает проницаемость клеток и сосудистой стенки, предотвращает развитие воспалительных реакций, повышает стойкость организма к инфекциям.

Калия хлорид восстанавливает водно-электролитный баланс. Проявляет отрицательное хроно - и батмотропное действие, в высоких дозах – отрицательное ино-, дромотропное и умеренное диуретическое действие. Принимает участие в процессе проведения нервных импульсов. Повышает содержание ацетилхолина и вызывает возбуждение симпатичного отдела вегетативной нервной системы. Улучшает сокращение скелетных мышц при мышечной дистрофии, миастении.

Внутри- и внеклеточное соотношение ионов калия, магния, кальция и натрия оказывает влияние на сократительную способность миокарда. Низкий уровень ионов калия и/или магния во внутренней среде способен оказывать проаритмогенное действие, предрасполагает к развитию артериальной гипертензии, атеросклероза коронарных артерий и возникновению метаболических изменений в миокарде.

Одной из наиболее важных физиологических функций калия является поддержание мембранного потенциала нейронов, миоцитов и других возбудимых структур ткани миокарда. Нарушение баланса между внутри- и внеклеточным содержанием калия приводит к снижению сократимости миокарда, возникновению аритмии, тахикардии и повышению токсичности сердечных гликозидов.

Магний является кофактором более 300 ферментативных реакций энергетического метаболизма и синтеза белков и нуклеиновых кислот. Магний снижает напряжение сокращения и ЧСС, приводя к снижению потребности миокарда в кислороде. Магний оказывает противоишемическое действие на ткани миокарда. Снижение сократимости миоцитов гладких мышц стенок артериол, в том числе коронарных, приводит к вазодилатации и к усилению коронарного кровотока.

Сочетание ионов калия и магния в одном препарате обосновано тем, что дефицит калия в организме часто сопровождается дефицитом магния и требует одновременной коррекции содержания в организме обоих ионов. При одновременной коррекции уровней этих электролитов наблюдается аддитивный эффект, кроме того, калий и магний снижают токсичность сердечных гликозидов, не оказывая влияния на их положительный инотропный эффект.

Полиэлектролитный сбалансированный инфузионный раствор Ксилат - плазмозамещающий раствор, содержащий ионы в физиологически оптимальном соотношении. Действие препарата направлено на коррекцию водно-электролитного баланса, кислотно-щелочного состояния и содержания воды. Дисбаланс данных факторов является тяжелым патофизиологическим синдромом, вызывающим нарушение процессов метаболизма и приводящим к тяжелым угрожающим жизни последствиям.

Показания к применению

Для уменьшения интоксикации, улучшения микроциркуляции при травматическом, геморрагическом и ожоговом шоках (с учетом осмолярности крови и мочи)

Для частичного покрытия потребности в углеводах, возникающей при сахарном диабете и других нарушениях утилизации глюкозы

Послеоперационный период

Острая кровопотеря

Ожоговая болезнь

Способ применения и дозы

Взрослым вводят внутривенно капельно, со скоростью 50-70 капель в минуту, то есть 2.1- 3.0 мл/кг/ч или 150-210 мл/ч.

Максимальная доза: взрослым – 2100 мл в сутки или 1.5 г ксилитола/кг массы тела/сутки.

Максимальная скорость инфузии – 210 мл/ч (70 капель в минуту) = 0,15 ксилитола/кг массы тела/ч.

Взрослым

Для парентерального питания больных, в том числе сахарным диабетом

по 600- 1000 мл (10-15 мл на 1кг массы тела больного), однократно и повторно в течение суток.

Для уменьшения интоксикации, улучшения микроциркуляции при травматическом, геморрагическом и ожоговом шоках

по 600-1000 мл (10-15 мл на 1кг массы тела больного), однократно и повторно в течение суток.

При острой кровопотере

по 1000- 1400 мл (до 20 мл/кг). В этом случае инфузии препарата Ксилат рекомендуется также проводить на догоспитальном этапе, в специализированной машине "Скорой помощи".

Послеоперационный период

по 400- 600 мл (6-10 мл/кг), капельно, однократно или повторно, ежедневно, на протяжении 3-5 дней.

Побочные действия" type="checkbox">

Побочные действия

Аллергические реакции (зуд, крапивница)

Тахикардия

Тошнота, вздутие кишечника, понос, боль в животе

Повышение температуры тела

Раздражение периферических вен в месте введения

Противопоказания

Гиперосмолярная кома

Кровоизлияние в мозг

Тромбоэмболия

Сердечно-сосудистая декомпенсация

Артериальная гипертензия Ш степени

Беременность и период лактации

Детский и подростковый возраст до 18 лет

Лекарственные взаимодействия" type="checkbox">

Лекарственные взаимодействия

Препарат нельзя смешивать с фосфат- и карбонатсодержащими растворами. Ксилат не должен быть раствором-носителем для других препаратов. Добавление препаратов может привести к физико-химическим изменениям.

Особые указания" type="checkbox">

Особые указания

Для достижения гемодинамического эффекта Ксилат вводят взрослым внутривенно капельно со скоростью 40-60 капель/мин.

При необходимости допускается струйное введение препарата после проведения пробы путем капельного введения со скоростью 30 капель/мин. После введения 15 капель введение препарата прекращают, а через 3 мин, при отсутствии реакции, вводят струйно.

Антикетогенные свойства препарата проявляются при скорости введения, равной скорости утилизации ксилитола.

Русское название

Гаксилоза

Латинское название вещества Гаксилоза

Gaxylosum (род. Gaxylosi)

Брутто-формула

C 11 H 20 O 10

Фармакологическая группа вещества Гаксилоза

Нозологическая классификация (МКБ-10)

Код CAS

14087-31-1

Фармакология

Фармакологическое действие - диагностическое .

Фармакодинамика

Гаксилоза представляет собой дисахарид (4-галактозил-ксилоза), который подвергается в кишечнике гидролизу с участием лактазы с образованием галактозы и ксилозы. Галактоза с током крови поступает в печень, где превращается в глюкозу.

Фармакокинетика

После приема внутрь гаксилоза подвергается гидролизу кишечной лактазой с образованием галактозы и ксилозы, которые всасываются в тонком кишечнике. Негидролизованная гаксилоза выводится кишечником в неизмененном виде.

Клинические исследования показали, что после перорального приема гаксилозы в диапазоне доз 113-5400 мг D-ксилоза обнаруживается в крови и моче. Минимальная доза гаксилозы для надежного обнаружения D-ксилозы в моче составляет 450 мг.

Применение вещества Гаксилоза

Диагностика лактазной недостаточности.

Противопоказания

Повышенная чувствительность к гаксилозе; резекция желудка и/или ваготомия в анамнезе; пациенты с нарушением функции почек с СКФ менее 90 мл/мин/1,73 м 2 ; нарушение функции печени, портальная гипертензия (асцит, цирроз); сахарный диабет; микседема (выраженный гипотиреоз); пентозурия; галактоземия; дети и подростки до 18 лет (в связи с отсутствием достаточных клинических данных).

Ограничения к применению

Беременность и период грудного вскармливания.

Применение при беременности и кормлении грудью

Данные по безопасности применения во время беременности и в период грудного вскармливания отсутствуют. Применение возможно, когда потенциальная польза для матери превышает возможный риск для плода или ребенка.

Побочные действия вещества Гаксилоза

При применении гаксилозы отмечались следующие побочные эффекты: тошнота, рвота, боль в животе, диарея, вздутие живота, мигрень, зуд, крапивница.

Взаимодействие

Изучение взаимодействия гаксилозы с другими ЛС не проводилось. Поскольку ацетилсалициловая кислота и индометацин способны уменьшать экскрецию ксилозы, необходимо исключить применение препаратов, содержащих данные вещества, как минимум за 48 ч до применения гаксилозы.

Передозировка

При применении гаксилозы в дозе 0,45 г передозировка не отмечалась.

Пути введения

Внутрь.

Меры предосторожности вещества Гаксилоза

Применение возможно только под строгим наблюдением врача. Перед применением необходимо провести оценку функции почек. Гаксилоза противопоказана пациентам с нарушением функции почек с СКФ менее 90 мл/мин/1,73 м 2 .

Ксилоза является главной составной частью пентозанов, вхо­дящих в состав одревесневших клеточных стенок различных рас­тительных тканей. Она представляет собой моносахарид следую­щего строения:

Но — с — н о I

H - С — он I

At — нсилолиммза

Из водных растворов она выделяется в виде кристаллов с тем­пературой плавления в пределах 145-148°. Сладость ксилозы составляет примерно 50% сладости сахарозы. Организмом чело­века она практически не усваивается. Эта особенность позволя­ет использовать ее в качестве сладкого вещества для больных диабетом. Организм травоядных животных усваивает ксилозу полностью. Она восстанавливает Фелингову жидкость приблизи­тельно в такой же степени, как и глюкоза. Благодаря этому для количественного определения ксилозы в водных растворах обыч­но применяют методы восстановления меди, используемые при анализах глюкозных растворов.

Промышленное использование ксилозы основано на способно­сти ее давать ряд ценных производных. Так, при восстановлении ксилозы водородом получается пятиатомный спирт ксилит, ис­пользуемый наравне с глицерином для пластификации и регули­рования влажности продукции в производстве некоторых сортов бумаги, целлофана, линолеума, тканей, табачных изделий, а так­же для синтеза ксилитана, сложных и простых эфиров, алкидных смол (ксифталей), поверхностноактивных веществ, пластифика­торов и т. д.

При окислении ксилозы азотной кислотой образуется двухос­новная ксилотриоксиглутаровая кислота, используемая в пище­вой промышленности наравне с лимонной кислотой, а также в качестве комплексообразователя при производстве редких ме­таллов и т. д.

Ксилозу для получения указанных выше производных восста­навливают и окисляют в водном растворе, поэтому выделять кристаллическую ксилозу в качестве промежуточного продукта нет необходимости. Для указанных выше производств обычно ис­пользуется водный раствор ксилозы, получаемый путем гидроли­за пентозанов растительной ткани с последующей очисткой пен — тозного гидролизата от примесей. Пентозные гидролизаты долж­ны содержать минимальное количество примесей: белков, пекти­новых веществ, декстринов, дубильных веществ, кислот, зольных веществ и т. д. К посторонним примесям к ксилозе условно могут быть отнесены также и другие моносахариды, образующиеся при гидролизе гемицеллюлоз растительных тканей. Условными эти примеси можно назвать потому, что при восстановлении ксилозы они вместе с ней превращаются в многоатомные спирты (арабит, сорбит, дульцит), которые могут быть использованы для после­дующей переработки вместе с ксилитом без заметного ухудшения качества последнего.

При производстве триоксиглутаровой кислоты эти примеси, наоборот, являются вредными, так как расходуют на себя часть окислителя и образуют при этом продукты, являющиеся отходом основного производства. При получении кристаллической ксило­зы эти примеси мешают ее кристаллизации, уменьшают выход продукта, следовательно, также являются вредной примесью.

К вредным примесям необходимо отнести и органические кис­лоты, образующиеся при гидролизе гемицеллюлоз. Это -уксус­ная кислота, уроновые кислоты и, особенно, ксилобиуроновые кислоты. При производстве ксилита эти кислоты должны быть удалены перед гидрированием пентозных гидролизатов. Чем больше кислот, тем дороже обходится очистка гидролизатов.

Перечисленные примеси в исходном растительном сырье содержатся в различном количестве, поэтому для получения ксилита желательно применять такие виды растительного сырья, которые, помимо высокого содержания ксилозы, содержали бы минимальное количество связанных органических кислот, а для производства триоксиглутаровой кислоты - также и других моносахаридов. В табл. 37 приведен состав продуктов гидролиза гемицеллюлоз из различных растительных тканей.

Из таблицы видно, что наиболее богаты ксилозой редуцирую­щие вещества, получаемые гидролизом гемицеллюлоз овсяной шелухи, кукурузной кочерыжки и хлопковой шелухи. Несколько меньше содержится ксилозы в гемицеллюлозных гидролизатах подсолнечной лузги и дубовой древесины (одубины). Эти же гидролизаты содержат наибольшее количество органических кислот.

Как указывалось выше, к посторонним примесям в гидроли­затах гемицеллюлоз относятся и зольные вещества, белки, ду­бильные вещества, пектины и т. д. Чтобы эти вещества не попали в гемицеллюлозный гидролизат, растительное сырье перед гид­ролизом очищают или облагораживают, т. е. последовательно обрабатывают измельченное сырье горячей водой и разбавленной

Таблица 37 Продукты гидролиза гемицеллюлоз Наименование сырья Выход редуциру — ю цих ве цеств в % от веса сухо­го сырья И1 и X X Уроновых кислот Галактозы Кукурузная кочерыжка. . Хлопковая шелуха. . . Подсолнечная лузга Тростник…………………………………………….. Овсяная шелуха…. Дубовая древесина (оду- Бина) ……………………………………………….

Серной кислотой в условиях, исключающих заметный гидролиз полисахаридов гемицеллюлоз. Обработка горячей водой позволя­ет удалить из растительного сырья значительную часть азотистых веществ, дубильные и пектиновые вещества, часть жиров и кра­сящих веществ. Обрабатывая разбавленной серной кислотой, удаляют большую часть зольных веществ. Однако даже после предварительного облагораживания растительного сырья при по­следующем гидролизе гемицеллюлоз, кроме полисахаридов, в раствор переходит ряд примесей, к которым относятся органи­ческие кислоты, лигниновые коллоиды и часть зольных элемен­тов. Эти примеси являются вредными. Для определения количе­ства их применяется показатель доброкачественности гемицел — люлозного гидролизата:

При хорошей предварительной очистке растительного сырья доброкачественность гемицеллюлозного гидролизата (после уда­ления серной кислоты) обычно составляет около 80, т. е. на каж­дые 100 кг сухих веществ гидролизата в нем содержится только 80 кг моносахаридов. Поскольку химической переработке подвер­гаются пентозные гидролизаты с доброкачественностью не ниже 90-95, то органические вещества гидролизата должны быть подвергнуты дополнительной очистке от посторонних примесей.

Схема технологического процесса получения чистых ксилоз — ных сиропов, пригодных для последующей химической перера­ботки, представлена на рис. 89. По этой схеме богатое пентоза­нами растительное сырье со склада (через бункер) подается в гидролизаппарат 1 емкостью около 35 м3. Изображенный на рис. 89 гидролизаппарат периодического действия представляет со. бой вертикальный стальной цилиндр с верхним и нижним ко. нусами, переходящими в горловины. Внутренняя поверхность гидролизаппарата покрыта кислотоупорными плитками. В ниж­нем конусе устроен фильтр для отбора жидкости.

После заполнения гидролизаппарата сырьем верхняя крышка закрывается и в него подается горячая вода с температурой 100-120°. Вода растворяет примеси, после чего водный экстракт по трубе 2 направляется в приемники для последующей перера­ботки или сбрасывается в канализацию. При этой обработке, в зависимости от состава исходного сырья, в раствор переходит от 4-5 до 10% сухих веществ. После водной обработки сырье отмывают от остатков экстрактивных веществ и заливают 0,3%-ной серной кислотой при 50-60°. Это необходимо для уда­ления зольных веществ, не растворяющихся при водной обработ­ке растительного сырья.

После кислотной обработки растительное сырье опять промы­вают для удаления растворившихся зольных элементов, затем подвергают легкому гидролизу для превращения полисахаридов гемицеллюлоз в соответствующие моносахариды (табл. 37). Эту операцию производят в гидролизаппарате 3. Для этой цели обла­гороженное растительное сырье заливают разбавленной серной кислотой (например, 2%) и нагревают острым паром до темпе­ратуры 100-120°. При этом протекает гидролиз гемицеллюлоз по следующей схеме:

Гемицеллюлозы растворимые продукты распада

В растительной -> в воде -> моносахариды -» моносахаридов ткани декстрины

Реакция I реакция II реакция 111

Наиболее быстро протекает реакция I, в процессе которой в водный раствор переходят крупные обломки макромолекул ге­мицеллюлоз. Последние в результате реакции II, протекающей несколько медленнее, постепенно превращаются в соответствую­щие моносахариды, которые с течением времени в результате реакции III 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 III, процесс гидролиза гемицеллюлоз ведут так, чтобы не допустить заметного развития этой реакции. Для этого гидролиз останавливают на стадии, ког­да реакция I протекает полностью, а реакция II проходит не до конца. В таком состоянии гемицеллюлозный гидролизат отбира­ют из гидролизаппарата 3 (см. рис. 89) через испаритель 5 в при­емник 7. Образующиеся в испарителе 5 водяные пары конденси­руются в решоферах 6, где они нагревают воду, поступающую

На гидролиз. Остатки гемицеллюлозного гидролизата вытес­няются водой из гидролизаппарата в приемник 7. Чтобы промывная вода меньше разбавляла гидролизат, применяют раз­бавленную промывную воду от предыдущей варки. В каждом гидролизаппарате (/, 3, 4) описанный процесс последовательно повторяется.

Кислый гемицеллюлозный гидролизат выдерживают 6-10 ча­сов в приемнике 7 при температуре около 100° для превращения всех растворенных декстринов в соответствующие моносахариды. Этот процесс в производственных условиях называется инверси­ей, а приемник 7, в котором протекает последняя стадия гидро­лиза, инвертором. Подготовленный таким образом гемицеллюлоз­ный или пентозный гидролизат, содержащий около 5% редуци­рующих веществ и свободную серную кислоту, насосом 10 пере­качивают в нейтрализатор 8, куда одновременно из мерника 9 Поступает известковое молоко, содержащее в 1 л около 100-150 г СаО. Количество извести должно быть таким, чтобы нейтрализо­вать всю свободную серную кислоту. В результате конечная кис­лотность нейтрализованного гидролизата должна быть около рН = 2,8-^-3,0. В связи с этим условием необходимо удалять из гидролизата всю серную кислоту в виде мало растворимого гип­са, но оставлять свободной летучую уксусную кислоту, которую при дальнейшем упаривании гидролизата можно отогнать.

Нежелательна также нейтрализация нелетучих уроновых кис­лот, соли которых при дальнейшей очистке гидролизата удалять труднее. Кроме того, слабокислая среда предохраняет пентозные сахара от разложения при упаривании гидролизатов.

Одновременно с известковым молоком в нейтрализатор 8 из лотка 19 поступает отработанный активированный уголь. При соприкосновении со свежим гемицеллюлозным гидролизатом активированный уголь поглощает дополнительное количество примесей, повышая его качество. По окончании нейтрализации, протекающей при 85-90°, суспензия насосом 11 перекачивается в фильтр-пресс 12, где отделяется выпавший гипс, отработанный активированный уголь и часть органических коллоидов, выделив­шихся из раствора при изменении его кислотности. Отфильтро­ванный осадок 13 сбрасывается в отвал. Фильтрат из фильтр — пресса поступает в промежуточный сборник 14, снабженный ме­шалкой. Туда же подают 5% от Сахаров свежего активирован­ного угля, который поглощает часть посторонних примесей из гидролизата. Суспензия угля из сборника при помощи вакуума засасывается в батарею вакуум-выпарных аппаратов 15, где упа­ривается до содержания в растворе около 40% моносахаридов. При упаривании гидролизата содержащийся в нем гипс выпадает на стенках нагревательных элементов выпарных аппаратов, что вызывает необходимость их периодической чистки. Для умень­шения гипсации выпарных аппаратов в гидролизат перед выпар­кой вводят небольшое количество мелких кристаллов гипса, кото-

24 А. К. Славянский
рые, образуя центры кристаллизации его в растворе, уменьшают количество гипса, оседающего на стенках нагревательных эле­ментов. Упаривание гидролизата в присутствии активированного угля способствует более полному удалению из него посторонних веществ. Упаренный гидролизат собирается в вакуум-сборнике 16, Откуда насосом 17 перекачивается в смесительный бачок 28, куда добавляется 1-2% активированного угля, после чего раствор поступает на второй фильтр-пресс 18, где полученный сироп от­деляется от взвешенных частиц угля. Отфильтрованный осадок угля из лотка 19, как уже говорилось выше, передается в ней­трализатор <5, где он вторично используется для осветления ги­дролизата. Осветленный пентозный сироп с доброкачественностью 85-87 единиц собирается в промежуточном сборнике 20, откуда насосом 21 перекачивается на очистительную ионообменную установку. На этой установке с помощью ионообменных смол из пентозного сиропа удаляются свободные органические кислоты и соли.

Ионообменные смолы представляют собой нерастворимые в воде высокополимерные органические вещества, содержащие большое количество активных групп, способных связывать катио­ны или анионы. Ионообменные смолы, связывающие катионы, называются катионитами, а связывающие анионы - анионитами. На рис. 90 изображено расположение активных групп в ионооб­менных смолах.

Аниош/л

Рис. 90. Строение зерен ионообменных смол - катионита и анионита

При соприкосновении с водным раствором кислот аниониты своими аминогруппами, имеющими щелочную реакцию, связы­вают свободные кислоты и таким образом извлекают их из раст­вора. После того как анионит будет насыщен кислотными ради­калами, его заменяют свежим, а отработанный поступает на регенерацию, состоящую в том, что анионит, насыщенный кислот­ными радикалами, обрабатывают водным раствором соды или едкого натра. В этих условиях связанные ионитом органические или минеральные кислоты переходят в водный раствор в виде натриевых солей. Благодаря этому анионит восстанавливает свою способность поглощать анионы из раствора.

Аналогичным образом действует и катионит: при наличии в растворе солей, он отнимает у них катионы, связывая их сво­ими кислыми сульфогруппами. В растворе накапливается свобод­ная кислота. Отсюда следует, что раствор, содержащий соли, для очистки должен быть обработан вначале катионитом для удале­ния катионов, а затем анионитом для удаления освободившихся анионов. Пентозные сиропы в качестве примесей содержат сво­бодные органические кислоты и различные соли. Для очистки такого раствора обычно применяется трехкратная обработка ио — нитами: вначале анионитом для удаления свободных кислот, за­тем катионитом для удаления катионов и снова анионитом для удаления освободившихся из солей анионов.

Этот процесс осуществляется путем пропускания пентозного сиропа (см. рис. 89) из сборника 20 через анионитовую колон­ку 22 в сборник 23. Освобожденный от свободных кислот сироп насосом 24 перекачивается в две последовательно установленные колонки, из которых колонка 25 заполнена катионитовой смолой, а колонка 26 - анионитовой смолой. Очищенный от кислот и со­лей пентозный сироп собирается в сборнике 27, откуда направ­ляется на последующую переработку. Доброкачественность та­кого сиропа обычно составляет 95-97%.

В таком виде пентозный сироп, богатый ксилозой, можно использовать для получения кристаллической ксилозы или про­дуктов ее химической переработки.

Для получения кристаллической ксилозы очищенный пентоз­ный сироп (после ионообмена) подвергается дополнительному сгущению в вакуум-выпарных аппаратах при температуре 35-40° до содержания сухих веществ 70-75%- Густая пентозная патока медленно охлаждается в горизонтальных барабанах, снабженных мешалками. Для ускорения кристаллизации к охлаждаемому сиропу прибавляют кристаллическую ксилозу. По окончании кри­сталлизации густую массу (утфель) загружают в центрифуги, где кристаллы ксилозы отделяются от маточника. Кристаллы ксило­зы очищают окончательно в тех же центрифугах, промывая их небольшим количеством холодной воды. Промытые кристаллы ксилозы высушивают в токе сухого горячего воздуха и упаковы­вают в бумажные мешки.

Маточник после повторного выделения ксилозы используется для получения фурфурола, кормовых дрожжей или других про­дуктов.

Пентозный сироп, предназначенный для получения ксилита, или смеси многоатомных спиртов, перерабатывают по схеме, при­веденной на рис. 91.

Из сборника 1 пентозный сироп насосом 2 подается в смеси­тель 13, куда одновременно из сборника 16 через насос 17 посту­пает водный раствор щелочи, повышающий рН сиропа с 5,5-б до 7-8. Это необходимо потому, что в слабо щелочной среде моносахариды восстанавливаются до многоатомных спиртов зна-

НгС-ОН Н С-ОН ■ нс-он нс-он

Ццн/шческаа Открытая Нсили/п форма форма

Ксилозы ксилозы

Подщелоченный пентозный сироп с концентрацией сухих ве­ществ около 15-20% поступает в смеситель 3 (рис. 91), где сме­шивается с газообразным водородом в соотношении 1:7, после чего нагревается до 120-125° в трубчатом подогревателе 4. Го­рячая газожидкостная смесь подается под давлением 60-100 атм В батарею реакторов 7, заполненных скелетным никелевым ката­лизатором. Его получают сплавлением никеля и алюминия в определенных соотношениях с добавкой небольших количеств других металлов. Полученный сплав разбивают на небольшие куски, загружают в реакторы и там обрабатывают водным раст­вором едкого натра для растворения алюминия. При прохожде­нии газожидкостной смеси через реакторы содержащиеся в ней моносахариды восстанавливаются до соответствующих много­атомных спиртов.

Водород, необходимый для восстановления моносахаридов, получают из воды на специальных электролизерных установках. Возникающий одновременно кислород является побочным про­дуктом производства. Водород из электролизеров поступает в газгольдер 6 и далее в компрессор высокого давления, где он сжимается до 100 атм, после чего направляется в смеситель 3. По окончании восстановления реакционная смесь с непрореаги — ровавшим водородом поступает в сепаратор 18, где водород отде­ляется от жидкости и возвращается в компрессор или газгольдер, откуда его снова используют для восстановления.

Полученный водный раствор многоатомных спиртов из сбор­ника 8 насосом 9 перекачивается через холодильник 10 в батарею катионитовых ионообменников для удаления катиона натрия, введенного в начале процесса при подщелачивании пентозного сиропа. Очищенный раствор ксилита собирается в промежуточ­ном сборнике 12, откуда засасывается’ в вакуум-выпарной аппа­рат 14, где упаривается до густоты сиропа. В таком виде техни­
ческий ксилит с примесью других многоатомных спиртов (арабит, дульцит и сорбит) используется в промышленности. До­брокачественность такого продукта достигает 97-99 единиц. Иногда ксилит выпускается в твердом кристаллическом виде. В этом случае сироп сильно упаривается, а затем кристалли­зуется при медленном охлаждении, а выпавшие кристаллы кси­лита отделяют на центрифугах.

Если восстановление моносахаридов вести в более жестких условиях, протекает их частичный гидрогенолиз с образованием глицерина, пропиленгликоля и этиленгликоля:

TOC o "1-3" h z СНрОН СН2ОН СН2ОН

Глицерин Пролиленг/1ико/)ь Зтиленглинолй

В настоящее время разрабатывается технология получения этих продуктов из гемицеллюлозных моносахаридов.

По описанной выше технологии восстановлению до гекситов могут быть подвергнуты также гексозные моносахариды (глюко­за, манноза), получаемые в качестве побочного продукта при производстве кристаллической глюкозы из растительных гидро — лизатов (маточник глюкозного производства или моносахариды из гемицеллюлоз хвойных пород).

Пентозные сахара с целью получения триоксиглутаровой кислоты обычно окисляют концентрированной азотной кислотой. По этой реакции содержащаяся в пентозных сиропах а-ксилоза окисляется и образуются ксилотриоксиглутаровая и отчасти кси — лоновая и щавелевая кислоты:

СН2ОН

Ксилотриокси — Нейлоновая Щаве/геЗан И — аработрионси — глутароЗае кислота нислота глутароваа

Ни слота. нис/>ита

Присутствующая в относительно небольших количествах б пентозных сиропах арабиноза в этих же условиях образует аработриоксиглутаровую кислоту.

Из этих веществ практическое значение имеет пока только ксилотриоксиглутаровая кислота и отчасти (как побочный про­дукт) щавелевая кислота. Ксилоновая кислота практического значения не имеет и поэтому в качестве товарного продукта не выделяется. То же относится и к /-аработриоксиглутаровой кислоте.

Поскольку ксилоновая кислота является промежуточным про­дуктом окисления ксилозы, наиболее рационально окислять ее дальше до ксилотриоксиглутаровой кислоты. Но эта реакция протекает с трудом вследствие легкого перехода ксилоновой кис­лоты в устойчивый к окислению ее v-лактон. Поэтому ксилоно — вую кислоту рекомендуется вначале превратить в ее соль, а за­тем подвергнуть соль окислению до ксилотриоксиглутаровой кислоты.

Ксилотриоксиглутаровая кислота представляет собой двуос — ковную кислоту с молекулярным весом 180. Она образует безвод­ные мелкие ромбовидные пластинчатые кристаллы, легко раство­римые в воде, труднее в этиловом спирте и нерастворимые в серном эфире. Температура плавления этой кислоты 136,7°.

Представляют интерес ее кальциевые соли, различием свойств которых пользуются на практике для отделения триоксиглута­ровой кислоты от ее спутников. Так, кислая кальциевая соль ксилотриоксиглутаровой кислоты сравнительно легко растворима в холодной воде. При нагревании водного раствора этой соли из него выпадает весьма трудно растворимая средняя соль.

Схема технологического процесса получения ксилотриоксиглу­таровой кислоты из пентозных сиропов представлена на рис. 92. Пентозный сироп предварительно упаривается в вакуум-выпар­ных аппаратах до содержания 73-75% сухих веществ (или 66,5% редуцирующих веществ), что отвечает доброкачественно­сти около 90%.

Для окисления сиропа применяют 48:-50%-ную азотную кис­лоту удельного веса 1,3. Пентозный сироп (рис. 92) из сборника I и азотная кислота из сборника 2 по соответствующим трубопро­водам поступают в смеситель 3 и далее в батарею последова­тельно соединенных окислителей 4. В последних азотная кислота раскисляется до окиси и двуокиси азота по следующим урав­нениям:

4 НМ03 = 4 NOo + 2 Н30 — f 20;

2 HN03 = 2 NO + Н,0 + 30.

Освобождающийся кислород окисляет сахара в соответствую­щие кислоты. В процессе этой реакции выделяется значительное

2 э а т

Количество тепла, которое приходится частично отводить через стенки реакторов. Потоки азотной кислоты и пентозного сиропа регулируют так, чтобы на 1 кг пентозных Сахаров (РВ) прихо­дилось 1,8 кг азотной кислоты в пересчете на 100%-ную, или 3,6-3,7 кг кислоты удельного веса 1,3. Из этого количества азот­ной кислоты 62% используется на окисление органических ве­ществ сиропа, 32% остается в растворе вместе с продуктами окисления Сахаров и 6% выделяется в виде окислов азота.

Окисление в реакторах идет непрерывно в условиях постепен­ного повышения температуры смеси. В соответствии с этим в пер­вом реакторе поддерживается температура 60-65°, во втором 70-72°, в третьем 80-82° и в последнем, четвертом, 88-90°. Об­щая продолжительность окисления сиропа около 2 часов.

К концу окисления получается раствор, содержащий в 1 л 120-160 г ксилотриоксиглутаровой кислоты, 25-35 г щавелевой и 140-170 г азотной кислоты, а также примесь ксилоновой, ара- боновой, аработриоксиглутаровой и других продуктов окисления Сахаров.

Окисленный раствор из последнего реактора через промежу­точный бачок 5 подается в холодильник 6 и далее в сборник 7. Газообразные окислы азота, образующиеся в реакторах, отво­дятся по сборному трубопроводу на регенерационную установку, где при участии кислорода воздуха снова образуется азотная кислота, возвращающаяся в сборник 2.

Охлажденный до 40° окисленный раствор из сборника 7 посту­пает в нейтрализатор 8, куда одновременно из напорного бачка 9 При сильном перемешивании подается известковое молоко и кис­лотность раствора доводится до рН = 2,8-^3.

В результате выделения тепла нейтрализации и подачи ост­рого пара температура жидкости в нейтрализаторе доходит до 85-90°.

В этих условиях при смешении известкового молока с окислен­ным раствором азотная кислота образует хорошо растворимый в воде азотнокислый кальций Са(1Юз)2. Щавелевая кислота об­разует в этих условиях практически нерастворимый щавелево­кислый кальций, выпадающий в осадок. Ксилотриоксиглутаровая кислота образует плохо растворимую среднюю кальциевую соль, которая тоже выпадает в осадок. Ксилоновая, арабоновая, ара- ботриоксиглутаровая, сахарная и другие кислоты в этих условиях образуют легко растворимые кальциевые соли. От растворенных веществ осадок отделяют в конусном промывателе 10 и затем на нутч-фильтре 11. Тщательно отмытый от растворимых солей оса­док переносят в реактор-расщепитель 13, где обрабатывают сер­ной кислотой, поступающей из мерника 14. Серная кислота, всту­пая в реакцию с кальциевой солыо триоксиглутаровой кислоты, образует почти не растворимый в воде гипс и свободную ксило — триоксиглутаровую кислоту. Количество серной кислоты берется из такого расчета, чтобы после вытеснения всей ксилотриокси — глутаровой кислоты в растворе еще оставалось 0,1-0,3% свобод­ной серной кислоты. В этих условиях кальциевая соль щавелевой кислоты остается нерасщепленной и вместе с гипсом остается в осадке.

К концу реакции в растворе находится вся свободная трио — ксиглутаровая кислота, избыток серной кислоты и небольшое ко­личество солей железа, возникающих вследствие коррозии аппа­ратуры, а также органические красящие вещества.

Для очистки раствора в него добавляется активированный уголь и из мерника 15 10%-ный раствор желтой кровяной соли, которая, вступая в реакцию с солями железа, образует с ними нерастворимый осадок берлинской лазури по уравнению 2 Fe (SOJ3 +- 3 K4Fe (CN)fi = Fe4 3 + 6 K2S04.

Полученную реакционную массу из расщепителя 13 направ­ляют в нутч-фильтр 12, где раствор отфильтровывается от осадка. Осадок промывается водой, а промывные воды смешивают с фильтратом и при помощи монжуса 16 сжатым воздухом пере­водят в промежуточный сборник 17. Раствор триоксиглутаровой кислоты из сборника 17 поступает на предварительное упарива­ние в вакуум-выпарной аппарат 18. В этом аппарате (при оста­точном давлении около 100 мм рт. ст.) раствор упаривают до концентрации ксилотриоксиглутаровой кислоты, равной 48-50%. Упаренный раствор сливают в отстойник 19, где он находится 20-30 часов. При этом из раствора выпадает выделившийся гипс и плохо растворимая слизевая кислота, образовавшаяся при окислении азотной кислотой галактозы, присутствующей в ис­ходных пентозных сиропах.

Отстоявшийся прозрачный раствор сливают в осветлитель 20. Там триоксиглутаровая кислота окончательно очищается от оставшегося в растворе гипса (0,6-0,7%) и небольших коли­честв тяжелых металлов (никель, хром), а также следов мышья­ка. Одновременно раствор для его обесцвечивания повторно обрабатывают активированным углем. Для удаления мышьяка и тяжелых металлов раствор обрабатывают сернистым барием (из сборника 21) и соляной кислотой (из сборника 22). Серни­стый барий реагирует с гипсом по уравнению BaS + CaS 04 = BaSO , + CaS .

Образовавшийся сернокислый барий выпадает в осадок, а сер­нистый кальций, реагируя с соляной кислотой по уравнению

CaS + 2НС1 = СаС12 + Н2 S ,

Выделяет свободный сероводород, который, реагируя с ионами мышьяка, образует нерастворимый сульфид мышьяка:

2 AsClaS + 3 H2S = As, S3 + 6 НС 1.

В этих же условиях осаждаются и ионы тяжелых металлов.

Осветленный раствор вместе с взвешенными частицами через монжус 23 подают на фильтр-пресс, где осадок отделяется, а чи­стый раствор через монжус 26 подается в напорный бак 27. Из него раствор поступает в вакуум-выпарной аппарат 28 на окон­чательное упаривание до концентрации триоксиглутаровой кис­лоты 74-78%. Упаренный раствор сливается в кристаллизатор29 И охлаждается там до 50°. Затем к раствору прибавляют кри­сталлы кислоты для затравки и начинается кристаллизация раст­воренной триоксиглутаровой кислоты.

Через 18-24 часа закристаллизовавшуюся массу переносят в центрифугу 30, где кристаллы отделяются от маточника, воз­вращающегося на переработку в осветлитель 20. Влажные кри­сталлы из центрифуги перегружают в сушилку 31, там они осво­бождаются от влаги горячим воздухом, и через бункер 32 гото­вый продукт поступает в бумажную тару.

Готовая триоксиглутаровая кислота, применяемая в пищевой промышленности, должна содержать кислоты не менее 98%. золы не более 1,2% и мышьяка не более 0,00014%.

Описанная технология позволяет вырабатывать ксилотриок- сиглутаровую кислоту указанных выше кондиций.

---