BE455798A

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Publication number: BE455798A
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Description

Procédé de fabrication de sucres cristallisés et de sirops de sucre à partir de matières de déohet contenant de la cellulose.

La présente invention concerne un procédé pour l'obtention de sucres cristallisés et également de sirops de sucre à par- tir de substances résiduaires oontenant dela cellulose.

Tandis que la plupart des procédés réalisés en grand ef- fectuent la saccharification de matières premières contenant de la cellulose au moyen de l'acide chlorhydrique concentré, on emploie suivant la présente invention de l'acide sulfurique industriel de concentration modérée . L' emploi- de cet acide of- fre par suite de la corrosion réduite en comparaison de l'acide chlorhydrique la possibilité de l'emploi d'appareils simples ' en matériaux peu ooûteux.

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Si on saccharifie les matières premières contenant de la cellulose avec de l'acide sulfurique industriel fortement con- oentré sans mesures spéciales de précaution, le développement de, chaleur lors de la dissociation est tellement grand qu'une partie de la substance organique est oarbonifiée et qu'il se produit de grandes pertes de sucre.

Le procédé suivant la présente invention consiste en ce que les matières premières cellulosiques contenant au maximum 15% d'humidité sont traitées par environ 1 1/2 fois la quanti- té en poids d'acide sulfurique à 75-90%,'un refroidissement étant éventuellement effectué. On a observé en effet qu'on se tire d'affaire également avec des concentrations d'acide aussi réduites, pourvu que la matière première à saooharifier ait été séchée au préalable à une teneur en eau allant jusqu'à 15% et moins. Le traitement par l'acide sulfurique à 75-90% est.ef- fectué pendant quelques heures.

On dilue alors la matière de réaction et on l'hydrolyse par cuisson dans une solution aus- si concentrée que possible à 10-25% de teneur en acide sulfu- rique. Immédiatement après on refroidit par exemple par addi- tion d'eau froide et on 'neutralise d'une manière connue le li- quide d'hydrolyse, on l'épure et on sépare éventuellement le, sucre par cristallisation.

Lors de la saccharifioation, les matières premières cel- lulosiques sont dissociées principalement en produits du gen- re deolysaocharides qui sont transformés par hydrolyse' -de la solution acide diluee en sucre monomère. Lors de cette hydrolyse on a travaillé dans les procédés connus jusqu'à pré- sent avec des concentrations d'acide et par conséquent de su- ore aussi basses que possible parfois sans, parfois avec em- ploi. de pression. Par ce mode de travail on obtient des solutions de sucre fortement diluées de sorte due les frais d'éva-

poration s'élèvent au point que l'obtention de dextrose cristallisée ou même seulement d'un sirop agréable au goût n'était pas possible d'une manière économique.

Les solutions faibles de sucre obtenues pouvaient par conséquent le plus souvent être employées seulement comme solutions nutritives pour des fermentations ou de la production de levure. Dans le procédé suivant la présente invention, après la saccharification au moyen de 90% d'acide sulfurique à 75-90% en poids on ne dilue pas si fortement car, comme on l'a établi, l'hydrolyse peut être réalisée en sucres monomères directement également avec des concentrations d'acide élevées de 10-25% et des concentrations élevées correspondantes en sucre. Il est nécessaire à cet eft'et d'approprier la durée d'inversion à la concentration en acide.

L'obsarvation précise de la durée d'hydrolyse corree- pondant à la concentration a'acide est importante pour éviter que l'hydrolyse soit interrompue prématurément car les polysaccharides doivent être transformés aussi complètement que possible en monoses, pour que la cristallisation s'opère irréprochablement. Dans le cas contraire, pour une durée d'hydrolyse exagérément longue, il se produit des réactions accessoires, avant tout des destructions du sucre et des réversions du sucre avecformation de produits fortement colorés. La solution de sucre fortement acide est refroidie aussi rapidement que possible après l'achèvement de l'inversion pour éviter une destruction et une réversion du sucre formé.

Il suffit alors d'un refroidissaient de la solution de 5 à la en-dessous du point d'ébullition car déjà alors la vitesse d'inversion est considérablement ralentie et par conséquent la destruction du sucre est fortement diminuée. Il est possible également d'employer des concentrations d'acide encore plus élevées lors de l'inversion. Lors de la réalisation de l'hydrolyse de la manière décrite, on parvient à transformer pratiquement sans résidu les polysaccharides en monoses.

Des substances de déchets de tous genres contenant de la cellulose conviennent pour le procédé suivant la présente invention. On peut employer en particulier des déohets de la fabrication de laine cellulosique et de cellulose,,comme la matière de bourrage ou les déchets de filature tels qu'on les obtient par exemple dans le procédé de filage de viscose.

On peut employer à côté de morceaux de bois hachés également avantageusement de la paille, de la balle d'avoine, des feuillages de pommes de terre, des tiges de mais et des tiges d' hélianthe. Il est avantageux de débarrasser les matières de déchets contenant de la cellulose, avant la saccharification, par une hydrolyse d'une manière connue en soi, des hydrates de carbone facilement solubles, en particulier des entosanes, par dissolution. Les préhydrolysats peuvent alors etre utilisés de la manière usuelle pour l'obtention de xylose, de furfurol et a'autres produits organiques et également comme solution nutritive pour la culture de levure. Le résidu de la préhydrolyse forme alors la matière de départ pour le procédé suivant la présente invention.

L'avantage de l'intercalation d'une préhydrolyse consiste en ce qu'après la saccharifioation on obtient un produit riche en hexoses qui s'hydrolyse facilement et donne des cristallisais purs. Tandis que suivant l'expérience les protéines sont très gênantes lors du traitement ultérieur des jus sucrés, on produit d'une manière surprenante par la préhydrolyse une épuration préalable très poussée de la matière à saccharifier et des constituants perturbateurs.

En vue de l'épuration on peut, dans le procédé suivant la présente invention, rendre alcalins les moûts neutralisés et

filtrés, au moyen de lait de chaux, de baryte ou d'un autre hyâraté, car en pratique il n'en résulte pas de destruction du sucre. Par l'addition de lait de chaux une partie considéra- ble des impuretés est précipitée. La solution contenant le ,lait de chaux est neutralisée autant que possible au moyen d'acide carbonique. Le carbonate de calcium se précipitant entraîne d'aut res impuretés. La précipitation du plâtre dis- sous est effectuée dans la suite par des quantités appropriées de carbonate de soude ou d'un autre carbonate soluble de telle manière qu'on évite un trop grand excès de celui-ci.

Par ce mode d'épuration, on obtient des moûts sucrés cristallisant bien. Par l'élimination du plâtre des moûts sucrés de la ma- nière décrite, on évite que lors de l'évaporation des moûts il se forme dans l'appareillage des incrustations de sorte qu'on réalise une économie en appareillage et en frais de vapeur.

Si on vèut produire un sirop brut aussi auvre que possible ,en sels, on évite l'adoucissement des mouts chaulés au moyen de carbonate de soude et on emploie l'un des procédésconnus d'a- douoissement. '
Exemple de réalisation 1 :
460 gr. de matière de bourrage séchée à l'air (correspon- dant à 400 gr. de matière sèche) et 220 gr. de déchets de fila- tùre sèches à l'air (correspondant à 200 gr. de matière sèche) sont malaxés avec 1060 gr. d'acide sulfurique à 85% (poids spécifique 1,785) avec refroidissement. Après 3-5.heures on dilue au moyen d'eau jusqu'à un volume d'ensemblede 8300 co., on maintient à l'ébullition faiblement pendant 2 heures et on refroidit ensuite par addition d'eau froide.

L'inversion se produit donc dans une solution d'acide sulfurique à environ 10% qui contient environ 63 gr. de sucre par litre.. On ob- tient dans l'ensemble 87% de sucre réducteur, calculés sur la matière de départ sèche.- La solution fortement acide est neu- tralisée encore à chaud pour pH 6-7 au moyen de calcaire moulu (CaCO3); après repos pendant la nuit la quantité principale du platre formé s'est séparée de la solution sursaturée. On filtrè alors,, la boue est enlevée les filtrats réunis sont ren- due faiblement aloalins par environ 20% de lait de chaux et.le minime excès de chaux est précipité immédiatement en CaCO3 avec de l'acide carbonique introduit.

Par la chaux introduite et le CaCO3 se précipitant, les impuretés sont précipitées en partie comme sels de chaux et en partie entrainées dans le pré- oipité. Le plâtre restant en solution est précipité à l'état de CaCO3 moyennant une bonne agitation, au moyen d'une solu- tion saturée de carbonate de soude. On ajoute du carbonate de soude jusqu'à ce qu'un léger excès soit décelable par l'obten- tion d'un pH de 6,0-9,0. On travaille le mieux à 40-60 .

La réaction faiblement alcaline du filtrat est supprimée par l'addition d'acide dilué et la solution de sucre est alors pratiquement exempte d'impuretés et de plâtre et est évaporée dans le vide pour donner le sirop brut.

Le sirop brut obtenu cristallise très facilement et le cristal brut obtenu peut être transformé par une seule reoris- tallisation. et éventuellement avec l'aide d'un agent décolo- rant, déjà en un sucre de pureté remarquable.

Exemple de réalisation 2: ,100 gr. calculés suivant la matière sèche, de balles d'a- voine préhydrolysées qui ont été séchées au préalable jusqu'à une teneur en eau de 10-15%, sont saccharifiés avec de l'aci- de sulfurique (147 gr à 85%) par un broyage énergique avec

refroidissement, puis on laisse reposer quelques heures. On complète ensuite jusqu'à un volume total de 645 co au moyen d'eau (concentration de l'acide sulfurique environ 20%) et on cuit sous un reflux pendant 1/2 heure. On refroidit ensuite par addition d'eau froide. Suivant la détermination du sucre, le moût contient au total 62% de sucre, rapportés à la matière sèche.

La solution fortement acide est neutralisée au moyen de craie, on ajoute ensuite du lait de chaux jusqu'à réaction alcaline et on acidifie faiblement par introduction d'acide carbonique et on laisse reposer 24 heures. On filtre du résidu eton évaporela solution de sucre dans le vide jusqu'à oonsistance de sirop (D2Oé = 1,33-36). Le sirop se cristallise déjà après quelquess heures. Les cristaux obtenus sont essorés et recristallisés avec l'aide d'un peu de charbon activé. Qn obtient un cristal pur de qualité excellente.

Exemple 3 :
100 gr. calculés sur la matière sèche de balles d'avoine (non préhydrolysées) qui ont été séchées jusqu'à teneur en eau d'environ 10-15% sont dissociés au moyen de 187e5 gr. d'acide sulfurique à 80% par malaxage énergique sans refroidissement et la masse est abandonnée à elle-même pendant quelques heures.

La températur e ne s'élève pas lors de la dissociation au-dessus de 35 à 45 au maximum. On dilue alors à un volume total d'environ 900 co au moyen d'eau (concentration d' aoide sulfurique environ 15 ) et on cuit pendant 1 1/2 heures en vue de l'hydrolyse. Le commencement du chauffage est effectué avantageusement aussi rapidement que possible pour que la durée totale de l'action de chaleur sur le sucre soit limitée seulement au temps absolument nécessaire. On refroidit ensuite par addition d'eau froide. On obtient au-delà de 60 à 65% de suore rapportés à la matière sèche. La solution de sucre est traitée comme on l' a décrit dans l'exemple précédent.

Claims

RESUME ----------- 1. Procédé de fabrication de sucres cristallisés et de sirops de sucre à partir de substances de déchets contenant de la cellulose, provenant en particulier de la fabrication de matières cellulosiques et de laine cellulosique, par traitement au moyen d'acide sulfurique, caractérisé en ce 'que les matières premières contenant au maximum 15% d'humidité sont traitées par environ 1 - 1 1/2 fois la quantité en poids d'acide sulfurique à 75-90%, éventuellement avec refroidissement après quoi le mélange de réaction est dilué et est hydrolysé par cuisson en solution aussi concentrée que possible pour 10-25% de teneur d'acide sulfurique et est refroidi immédiatement après, puis il est neutralisé d'une manière connue, épuré,

et le sucre est éventuellement extrait par cristallisation.

2. Procédé suivant 1, caractérisé en ce que les matières premières sont débarrassées par une préhydrolyse, d'une manière connue, des pentosanes.

3. Procédé suivant 1 et 2, caractérisé en-ce que la solution acide de sucre est neutralisée jusque près du point neutre et est séparée par filtration, après un long repos, du. précipité et est traitée par une quantité telle de lait de chaux que les matières non sucrées qui la souillent sont précipitées, puis après précipitation de l'excès de chaux par l'acide carbonique; le filtrat est évaporé en sirop, éventuellement après une nouvelle épuration. <Desc/Clms Page number 5>

4. procédé suivant 1 à 3, caractérisé en ce que pour la séparation du plâtre des moûtspurs on ajoute une solution de carbonate de soude ou un autre carbonate soluble jusqu'à réaction faiblement alcaline et on neutralise après filtration du résidu de carbonate.