CH140079A - Verfahren zur Gewinnung von nicht für Nahrungszwecke bestimmtem Zucker aus zellulosehaltigen Stoffen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Gewinnung    von nicht für Nahrungszwecke bestimmtem Zucker  aus     zellulosehaltigen        Stoffen.       Gegenstand der Erfindung ist ein Ver  fahren zur     Gewinnung    von nicht für Nah  rungszwecke bestimmtem Zucker aus     zellu-          losehaltigen    Stoffen mit Hilfe starker Säu  ren, insbesondere von Salzsäure.

   Gemäss dem  Verfahren werden die     zellulosehaltigen    Aus  gangsstoffe,     wie17ellulose        selber,    Holz und der  gleichen,     durchBehandlung    mit     flüchtigen    Säu  ren, insbesondere     Chlorwasserstoifsäure,        aufge-          schlossen,        dass        heisst    in saure     Zelluloselösung          übergeführt,    und die letztere ohne     vorherige          Entfernung    der Säure durch direkte Einwir  kung von Wasserdampf,

       zum        Beispiel    von       wasserdampfhaltigen        Gasgemischen.    einer       schnell    verlaufenden     Hydralyse    unterworfen,  worauf sie     entsäuert    wird.  



  Man kann zum     Beispiel        derart    verfahren,       dass    man     zellulosehaltige        Ausgangsstoffe,     wie Sägemehl und dergleichen, in an sich       bekannter        Weise        bei    An- oder Abwesenheit    von Katalysatoren in Gegenwart geringer  Mengen von     Flüssigkeit    durch Einwirkenlas  sen von     Chlorwasserstoffgas-        unter    Kühlung,       zweckmässig    unter     Bewegung        desi    Gutes,

       auf-          schliesst        und!    das so, erhaltene     Aufschluss-          produkt    unter Verzicht auf     zuvorige    Ent  fernung der Salzsäure kurze Zeit, zum       Beispiel.    10     bis    15     Minuten,    zweckmässig un  ter Bewegung des Gutes,     zum    Beispiel in       einer    umlaufenden     Trommel,    mit Wasser  dampf behandelt.

   Nach     Entsäuerung    und       Trennung        des    hierdurch     hydlrolysierten    Pro  duktes von unlöslichen     Bestandteilen        (Lignin-          substanz)    erhält man als     Endprodukt        des          vorliegenden    Verfahrens ein Gemisch von       Monosen    mit höheren Zuckerarten, welches  gegenüber den bisher erhaltenen     Aufschluss-          produktsn    den     grossen.        Vorzug    besitzt,

   dass! die       darin    befindlichen höheren     Zuckerarten.    durch  einfache     Kochprozesse    bei gewöhnlichem oder      erhöhtem     Druck    in Gegenwart von Wasser  und wenig Säure ebenfalls in     vergärbare          Monosen        übergeführt    werden können.  



  Der Aufschluss     des        zelluloseh.altigen    Aus  gangsmaterials wird     zweckmässig    unter Ver  wendung von vorher tief gekühltem     Chlor-          wa,sserstoffgas    oder gekühlten Mischungen  desselben mit     inerten        Verdünnungsmitteln.     wie     zum    Beispiel Luft, durchgeführt, ge  gebenenfalls unter     Mitwirkung    indirekter  Kühlung.

   Man kann zum Beispiel den, Chlor  wasserstoff auf Temperaturen bis zu -10    und tiefere Temperaturen     herunterkühlen    und  ihn in diesem Zustande zur Einwirkung auf  das     zellulosehaltige    Material     bringen.    Durch       derartige    Massnahmen gelingt es, auch bei  der     betriebsmässigen    Verarbeitung grosser  Mengen von Sägespänen oder dergleichen den       Aufsehlussprozess    bei sehr niedrigen     Tempe-          raturen,    vorzugsweise solchen     unterhalb     0   C, durchzuführen, unter     Vermeidung    vor  zeitiger Zuckerbildung,

   welche für die Durch  führung des     Dampfverzuckerungsprozesses          unerwünscht    ist.  



  Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es       insbesondere    beim Arbeiten in Anwesenheit  beschränkter Flüssigkeitsmengen (Wasser       bezw.    Salzsäure) und Anwendung von Tief  kühlung     gelingt,    den     Aufschlussprozess    unter  Bedingungen durchzuführen, bei denen eine  Überführung des     zellulosehaltigen    Material  in schleimigen oder breiigen Zustand nicht       stattfindet    und trotzdem eine vollständige  Überführung der Zellulose     in    die gewünschte       salzsäurelösliehe    Form zu erzielen.

   Bei die  ser Arbeitsweise erhält man ein Aufschluss  gut, welches ein     nach    loses     Material    dar  stellt, dessen     einzelne    Teilchen im wesent  lichen ihre ursprüngliche     .Struktur    beibehal  ten haben.

   Ein     derartiges        Aufschlussgut    ist  für die     anzusehliessende        Dampfverzuckerung     ganz besonders geeignet, da es möglich ist,       durch    Zuführung von Dampf unter     Bewe-          gung    des Gutes die Gesamtheit der Teilchen       gleichmässig    und rasch unter Zufuhr des  für die Hydrolyse erforderlichen Wassers  durch     Kondensation    auf die     gewünschte        Ver-          zuckerungstemperatur    zu bringen.

      In     Ausübung    der     Erfindung    kann man  zum Beispiel     wie    folgt verfahren.  



  Sägespäne worden durch Zugabe geringer  Mengen vorn Salzsäure auf einen     geringen     Flüssigkeitsgehalt eingestellt, zum Beispiel  derart, dass auf 1 kg trocken     gedachte    Säge  späne 1 Liter Salzsäure     anwesend    ist. Der  Aufschluss erfolgt unter     Zuleitung    von tief       gekühltem        Chlorwasserstoffgas    oder eine  tief gekühltem     Gemisches    von Chlorwasser  stoffgas und Luft     unter    mässiger Bewegung  des Gutes, zum     Beispiel    in einer Drehtrommel.

         Erforderlichenfalls    kann die Kühlwirkung  noch durch Aussenkühlung unterstützt wer  den, zum     Beispiel    derart, dass man in Auf  schluss'gefässen     arbeitet,    welche einen Hohl  mantel besitzen, durch welche Kühlflüssig  keiten, zum     Beispiel        Chlomcalciumlösung,    ge  leitet werden.

   Nach erfolgtem     Aufsc.hluss,    wel  cher im     allgemeinen    eine Stunde und we  niger     erfordert,    wird das Gut im gleichen       oder,    in     einem    andern Gefäss.

   .der Dampf  verzuckerung     unterworfen.    Es empfiehlt sich,  den     Verzuckerungsproze &         unmittelbar    an den       Aufschliessungsprozess    anzuschliessen,     um    die       Berührung    der Zellulose mit der starken  Salzsäure nach Möglichkeit abzukürzen,  Nach erfolgter     Dampfverzuckerung,    wel  che im allgemeinen nur 10 bis 15 Minuten  in     Anspruch    nimmt, wird das Produkt ent  säuert     und    aufgearbeitet.

   Man     verfährt    zum       Beispiel        derart,    dass' man zum Beispiel mit  Hilfe von     Zentrifugen    die Zuckerlösung von       der    ungelösten     Ligninsubsta.nz    trennt, welch  letztere zum     Beispiel    mit Salzsäure,     zweck-          mässig    in     dünnen    Waschwässern     aus    früheren  Waschungen oder Wasser oder     Dampf,    aus  gewaschen     wird.     



       Zwecks        Entsäuerung    der Lösung kann  man zum Beispiel derart verfahren, dass man  heisse     inerte    Gase, zum     Beispiel    heisse Luft  von 90 bis<B>100'</B> in die Zuckerlösung ein  bläst,     zweckmässig    in stehenden, zum Bei  spiel     zylindrischen,        vorteilhaft    beheizbaren,  zum Beispiel mit     Doppelmental        versehenen     Gefässen.

   Die     Heizflüssigkeit    im     Dopp:,@l-          mantel        wird    zum Beispiel auf etwa.<B>65</B>   gü-           halten.    Die     Wärmezufuhr    bei dem     Entsäue-          rungspsozess    wird zweckmässig so geregelt,  dass die     Temperatur    der zu entsäuernden Lö  sung,     beziehungsweise    des daraus entstehen  den     Zuckersirups    70   nicht überschreitet.       Vorteilhaft        wird    die Temperatur unter 65    gehalten.

   Gleichzeitig mit der     Entsäuerung     findet eine     Kanzentra@t.ion    statt. Nach zum  Beispiel ein bis zwei     ,Stunden    erhält man  einen     Zuckersirup,    welcher alsdann nach übli  chen Methoden     weiterverarbeitet    werden kann.  Man     kann    die     Ehtsä.uerun,g    des Sirups ge  gebenenfalls noch durch     Anwendung    von Va  kuum oder dergleichen Methoden vervollstän  digen, was aber im allgemeinen nicht er  forderlich ist.

   Die     Entsäuerung    kann ohne  Schwierigkeiten     so    weit     getrieben    werden,  dass das Endprodukt nach üblicher Nach  behandlung durch Erhitzen in Gegenwart von  Wasser ohne weiteres     vergoren    werden kann.

    Die     ans    der Zuckerlösung und der     L2gnin-          substanz    zurückgewonnene .Salzsäure kann  mau wieder nutzbar machen, zum Beispiel  derart, dass man sie konzentriert und ver  flüssigt und den durch     Entspannung    des     ver-          flüssigten        Chlorwasserstoffes        mit    tiefer  Temperatur abgehenden     Chlorwasserstoff    zur  Einwirkung auf     zelluloseha,

  ltiges        Aufschluss'-          material        bringt.    Die     entwässerte    Zucker  lösung, welche aus einem Gemisch von     xLo,-          nosen    und     Polyosen    besteht, welches Gemisch  das Endprodukt des Verfahrens darstellt,  kann durch Anwendung bekannter Methoden  in an sich bekannter     Weise,    zum Beispiel  durch Erhitzen in Gegenwart von Wasser  und geringen Mengen von Säure, bei gewöhn  lichem     .oder    erhöhtem Druck in ein Produkt       übergeführt    werden, welches fast ausschliess  lich     (bis    zu<B>90%</B> und mehr)

   aus     vergärba.ren          Monosen        (Glukose)    besteht.  



  Es ist     bereitss    bekannt,     zed.lulosehaltiges     Material     unter    Anwendung geringer Flüssig  keitsmengen und, unter Kühlung, gegebenen  falls .auf Temperaturen unter     Zimmertempe-          ratur,    mit der Massgabe aufzuschliessen,     da.ss          Quellung    der     Zellulosebestandteile    des Holzes       stattfindet,    wobei das Holz sich     dunkelgrün          bis    schwarz färbt und völlig weich und    schleimig     wird    (vergleiche deutsche Patent  schrift Nr.

       ä05690).    Das so erhaltene schlei  mige     Aufschlussgut    wird nach dieser Arbeits  weise nach erfolgter     Sättigung    mit     Salzsäure     längere Zeit     (etwa        vier        Stunden)    stehen     ge-          laesen,

      hierauf     zwecks    Entfernung der     Salz-          säure        evakuiert    oder mit indifferenten     Ga.-          s#-n    behandelt und     ailsdann    unter Zugabe von  Wasser in     einem    Autosklaven anderthalb  Stunden lang auf 125   C erhitzt.  



  Von dieser Arbeitsweise unterscheidet sich  das vorliegende     Verfahren    dadurch, dass das  aufgeschlossene Gut nicht etwa     viele    Stun  den stehen     gelassen    wird, sondern einer  Schnellhydrolyse durch Dampfbehandlung  unterworfen wird, wobei Verzuckerung inner  halb 10 bis 15 Minuten unter Vermeidung  störender Nebenreaktionen und Erzielung  eines Produktes erfolgt,     welches    bis zu 90  und mehr in     vergärungsfähige        Monosen    über  führbar ist. Ein aderartiger Erfolg     ist    nach  dem bekannten, viele Stunden für seine  Durchführung in     Anspruch    nehmenden Ver  fahren nicht erreichbar.  



  Es ist weiterhin bereits bekannt, Säge  mehl und dergleichen Ausgangsstoffe unter  Vermeidung der Schleim- oder Breibildung  aufzuschliessen (vergleiche deutsche     Patent-          schrift    Nr. 391596). Bei diesem bekannten  Verfahren wird     Idas        zellulosehaltige    Aus  gangsmaterial scharf getrocknet, hierauf mit  40 %     iger,    also     überkonzentrierter,        Salzsäure,     welche in einem besonderen Verfahren her  gestellt     werden    muss,

   durchtränkt und das  Gut alsdann in einer verhältnismässig kom  plizierten Apparatur in dünnen Schichten  dem Aufschluss     bezw.    der     Verzuckerung    un  terworfen.     Hierbei    wird     derart    verfahren, dass  das mit 40%iger     Salzsäure    vermischte Holz  material mit     Chlorwaoserstoffgas    übersättigt  wird, worauf die Masse     zwecks    Zucker  bildung in dünnen Schichten bei zwischen  12 und<B>50'</B> liegenden     Temperaturen        digeriert     wird, was je nach der Temperatur     bis    11       Stunden,

      bei niedrigeren Temperaturen län  gere Zeit     beansprucht.     



  Von diesem Verfahren unterscheidet sich  das vorliegende dadurch, dass ein vielstündi-      ges     Einwirken    der     hochkonzentrierten    Säure  auf das     zellulosehaltige        Materiajl,    zum Bei  spiel     Holz,    nicht     stattfindet.    Man kann     viel-          mehr        das        zellulos.ehaltige    Ausgangsmaterial,  insbesondere in     Gegenwart    beschränkter  Flüssigkeitsmengen und unter Kühlung,  durch     Einwirkung        flüssiger    Säuren,

   zum Bei  spiel von     Chlorwasserstffgas,    in kurzen     Zeit-          r'äumen,    zum Beispiel einer Stunde, aufschlie  ssen und durch     Einwirkung    von Dampf auf  das     Aufseblussgut        dieses    in 10 bis 15     Mi-          nuten        vollständig        verzuckern.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung von nicht für Nahrungszwecke bestimmtem Zucker aus zellulosehaltigen Ausgangsstoffen mit Hilfe starker Säuren, dadurch gekennzeichnet,

   dass das zellul.osehaltige. Material durch Einwir kung flüchtiger Säuren aufgeschlossen und das erhaltene Aufschlussprodukt ohne vor herige Entfernung der Säure einer Schnell hydrolyse durch direkte Einwirkung von Wasserdampf unterworfen und entsäuert wird.

   UNTERANSPRtTCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellhydrolyse mit einem Wasserdampf enthaltenden Gasgemisch durchgeführt wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss des zellulosehaltigen Materials in Gegenwart geringer Flüssigkeitsmengen unter Küh lung und Bewegung des Gutes durch Chlorwasserstoffgas erfolgt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss des zellulosehaltigen Materials unter Anwendung von vorher tief gekühltem Chlorwasserstoffgas durch- geführt wird. 4.

   Verfahren nach P:atentansprueh, dadurch gekennzeichnet, d.ass der Auf schluss un ter Verwendung von tief gekühlten Mi- schungen von Chllorwasserstoffgas mit inerten Verdünnungsmitteln: durchgeführt wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gut einerseits durch Verwendung von vorher tief ge kühltem Chlorwassenstoffgas, einer di rekten Kühlung während des Aufschluss- prozesses und ,anderseits noch einer zu sätzlichen Aussenkühlung unterworfen wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass der Aufschluss un ter Bewegung des Gutes durchgeführt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss un ter Vermeidung der Verschleimung oder Breibildung durchgeführt wird. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellhydrolyse bei Temperaturen von etwa 70 C durch geführt wird. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch durch gekennzeichnet, da.ss die durch Schnellhydrolyse des aufgeschlossenen Gutes mit Wasserdampf erhaltene, von unlöslichen Bestandteilen getrennte Zuk- kerlösung durch Behandeln mit heissen inerten Gasen entsäuert und hierbei gleichzeitig konzentriert wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entsäuerung und Konzentrierung der Zuckerlösung bei Temperaturen er folgt, welche<B>70'</B> nicht übersteigen.