CH251375A - Procédé pour l'hydrolyse des matières cellulosiques en vue d'obtenir des sucres non destinés principalement à l'alimentation. - Google Patents

Description

  Procédé pour l'hydrolyse des matières cellulosiques en     vue    d'obtenir des  sucres non destinés     principalement    à     l'alimentation.       On a proposé pour l'hydrolyse de la cellu  lose et des matières cellulosiques, afin de  transformer ces     substances    en sucres ou autres  produits fermentescibles, un certain nombre  de procédés, caractérisés par- le fait que la  matière hydrolysable n'est pas transformée  en une seule opération en produits solubles  et     dissous    (c'est le cas, par exemple, des pro  cédés dans lesquels on travaille à froid avec  des quantités importantes d'acides minéraux  concentrés ou d'acides organiques anhydres,

    ou encore des procédés dans lesquels on tra  vaille à une température élevée avec des  acides     dilués),        mais    est attaquée préalable  ment par une     quantité    d'acide concentré  insuffisante pour transformer en produits so  lubles ou pour dissoudre la totalité de la ma  tière     hydrolysable,    mais suffisante pour faci  liter la transformation du produit,     préattaqué     de cette façon, en matières solubles fermen  tescibles, par l'action de l'eau ou de la va  peur d'eau à des     températures    relativement  peu élevées, par exemple de 90 à     130     C.  



  A cet effet, on a presque exclusivement  proposé l'attaque par le gaz chlorhydrique,  en     maintenant    la masse attaquée grumeleuse.  L'acide était récupéré par évaporation.  



  La réalisation technique de ces procédés  a échoué par     suite    des difficultés suivantes:  <B>10</B> Une certaine quantité d'humidité est  nécessaire à la     préhydrolyse.    Or, lorsqu'on  met en contact du gaz chlorhydrique avec de    la matière     humide,    il se dégage une telle  quantité de chaleur que l'augmentation de  température peut détruire     une    partie des pro  duits d'hydrolyse formés. Le refroidissement  de     cette    masse grumeleuse pendant l'intro  duction du gaz n'est possible qu'en le com  binant avec un brassage.

   Or, les     produits     formés, qui se rattachent au genre dextrine  et qui sont donc intermédiaires entre la cellu  lose et les sucres, sont collants et au brassage  provoquent une mise en grumeaux ou en  boules de la masse, ce qui rend difficile et  peu économique la récupération de l'acide par       évaporation.    Le même phénomène se produit  par une augmentation indue de la tempé  rature.  



  20 Pour remédier à cette     difficulté,    on a  proposé de sécher préalablement la matière  (jusqu'à aboutir à une humidité de     5%    envi  ron) et de     l'imprégner    avec une certaine  quantité d'acide chlorhydrique liquide à       40-41        %    de     FICl    (ou même plus dilué) avant  introduction de gaz     HCl,    afin de diminuer  la     quantité    de chaleur dégagée.  



       En    plus des difficultés que présente le  séchage de     certaines    matières premières se  trouvant dans la nature avec un degré  d'humidité très élevé et difficilement sécha  bles,     telles    que par exemple la tourbe, il y  en a une autre très importante:

   c'est que, la  quantité d'acide imprégnant devant être,       d'une    part, assez grande pour provoquer une      attaque suffisante de la matière et, d'autre  part, assez faible pour que la masse reste       grumeleuse    et que les quantités d'acide à ré  cupérer par évaporation ne deviennent pas trop  grandes,     cette.    masse sera, d'une part, tou  jours collante - surtout si elle     est    mise en  mouvement - par suite de la grande quan  tité de     produits    se trouvant à un degré de  dégradation     poussé    et par suite de la faible  quantité de     liquide,    et, d'autre part,

   aura  pour les mêmes raisons une grande force de  rétention spécifique pour l'acide; dans ces       conditions,    la récupération de l'acide par éva  poration (qui     nécessite    un nouveau brassage)  sera difficile et incomplète.

           L'invention    permet de surmonter     toutes     ces difficultés et a pour objet un procédé  pour l'hydrolyse des matières     cellulosiques     en vue d'obtenir des sucres non destinés prin  cipalement à l'alimentation, comportant une  hydrolyse partielle effectuée au moyen d'une  solution concentrée d'acide chlorhydrique, et  encore au moins une hydrolyse subséquente,  caractérisée en ce que, pour réaliser ladite  hydrolyse     partielle,    on met en suspension la  matière cellulosique broyée dans un liquide  constitué au moins en partie par un alcool  butylique peu miscible avec l'eau,

   on intro  duit de l'acide chlorhydrique dans     cette    sus  pension dans des     conditions    telles que l'on  obtienne une solution de concentration com  prise     entre    37 et 50 % d'acide, et en     ce    que  l'on sépare, l'hydrolyse partielle étant effec  tuée, le liquide d'avec le résidu solide de  substances non hydrolysables et les produits  partiellement hydrolysés.  



  L'attaque par l'acide chlorhydrique con  centré se fait dans un milieu dans lequel la  matière première se trouve en suspension,  sous forme d'une boue plus ou moins fluide  qui peut être brassée et en conséquence faci  lement refroidie par serpentin ou doubles  parois, dans le cas d'un échauffement indési  rable. L'acide concentré sera de préférence  obtenu par introduction du gaz chlorhydrique  anhydre.

   La quantité d'eau qui peut être né  cessaire pour l'obtention dans la     suspension       d'une solution d'acide chlorhydrique de con  centration comprise entre 37 et<B>50%</B> d'acide,  peut à volonté être soit contenue dans la ma  tière première, soit introduite avec- l'alcool       butylique.    A la pression atmosphérique, la  solution d'acide chlorhydrique contient envi  ron 40 % en poids d'acide,     cette    solution peut  être concentrée en     faisant    monter la pression  à 2 kg au maximum.

   L'attaque terminée, il  reste dans le mélange alcool butylique et  acide un résidu solide de substances non     hy-          drolysables,    par exemple de la,     lignine    et les  produits partiellement hydrolysés.  



  La récupération de l'acide et de l'alcool       butylique    se fait     ensuite    avantageusement  par     évaporation,    sous     vide    et à une tempéra  ture ne nuisant pas aux     produits    formés. Gé  néralement, on ne fera pas dépasser à la ma  tière une température de 50  C. L'opération  peut être réalisée dans un appareil avec agi  tateur approprié, chauffé par doubles parois  au moyen d'eau chaude à par     exemple    60 à  70  C ou de vapeur d'eau.  



  L'alcool     butylique,    peu miscible avec  l'eau, sert d'agent de transmission de chaleur  pendant l'évaporation pour la récupération  de l'acide. Il répond à l'une au moins des  particularités suivantes:  10 Il est miscible en très grandes propor  tions, même à température     normale,    avec  l'acide chlorhydrique aqueux lorsque cet  acide est     concentré.     



  20 Il a, à la pression à laquelle se fait  la récupération, un point d'ébullition plus  élevé que l'azéotrope eau-acide     chlorhydrique.     



  3e     Il    forme avec l'acide chlorhydrique  des mélanges de point d'ébullition plus bas  que celui - de l'azéotrope eau-acide chlor  hydrique.  



  40 Sa chaleur d'évaporation est faible       comparée    à celle de l'eau.  



  50 Il est peu     miscible    avec l'acide très  dilué ou avec l'eau, de sorte que l'alcool     bu-          tylique    non évaporé peut être séparé (après  évaporation de la totalité ou presque totalité  de l'acide et dilution de la masse avec l'eau)  par décantation.      L'alcool     butylique    normal répond à l'en  semble des particularités     précédentes    qui pré  sentent un gros     intérêt    au moment de la récu  pération de l'acide par évaporation.

   En effet,  au début de     cette        opération,    il s'évapore un  mélange d'alcool     butylique    et d'acide chlor  hydrique ayant une teneur en acide plus  élevée que     celle    de l'azéotrope     eau-acide    chlor  hydrique;

   au fur et à mesure que la récupé  ration se     poursuit,    la composition de la solu  tion d'acide retenue par la masse solide hy  drolysée s'approche donc de la composition       azéotropique.    C'est à ce moment     qu'intervient     le fait que l'alcool     butylique    forme, avec  l'acide     chlorhydrique    azéotropique, un nouvel  azéotrope à point d'ébullition minimum, de  sorte que la basse     température        d'évaporation     de ce nouvel azéotrope     facilite    le départ des  derniers restes d'acide et permet de garder  les sucres intacts sans travailler sous des  vides trop poussés et difficiles à réaliser.  



  D'autre part, le point d'ébullition de l'al  cool     butylique    normal, supérieur à     celui    du  mélange     azéotropique        eau-acide    chlorhydrique  permet à l'alcool     butylique    normal de rester  avec la masse     hydrolysée    et de servir d'agent  de transmission de chaleur.  



  On peut employer également l'alcool     iso-          butylique    qui répond à plusieurs des parti  cularités indiquées précédemment, mais a ce  pendant un point d'ébullition légèrement  inférieur à celui du mélange azéotropique  eau-acide chlorhydrique.  



  L'hydrolyse finale peut se faire de façon  connue soit au moyen d'eau chaude, soit au  moyen de vapeur d'eau ou de ces deux agents,  à des températures de 100 à 125  C, sans que  l'application du procédé soit strictement  limitée à ces chiffres. Elle se fera générale  ment à une concentration en     HCl    de 1-2  et durera environ une heure.  



  Un exemple de réalisation va maintenant  être décrit, dans lequel on se propose l'hydro  lyse du bois.  



  Le     bois    réduit en poudre fine est mis en  suspension dans de l'alcool butylique normal  saturé d'eau dans une     proportion    de 100 kilos    de bois d'une humidité de 5 à 8 % pour  400 litres d'alcool     butylique.     



  Du gaz chlorhydrique est ensuite intro  duit jusqu'à     saturation    à une pression effec  tive de 1,5 kilos, de     sorte    que la     concentration     de la solution d'acide chlorhydrique atteigne  une valeur voisine de 45 %.  



  Lorsque la teneur voulue en acide chlor  hydrique est     atteinte,-    on laisse s'effectuer       l'opération    de la digestion pendant quatre  heures, après quoi le résidu solide non     hydro-          lysable,    ainsi que les     produits    partiellement  hydrolysés se trouvant en solution, sont sé  parés du liquide.  



  Cette séparation est faite par évaporation  presque totale de l'acide chlorhydrique et de  l'alcool     butylique    à     une    pression de 25 mm  de mercure et à une température inférieure  à 50  C.    Pendant la séparation par évaporation du       liquide    d'avec le résidu solide et     les.        produits     partiellement hydrolysés, les vapeurs passent       dans    une colonne, la partie d'acide chlor  hydrique s'échappe sous forme de gaz non  condensable, passe par un compresseur et  peut être réutilisée pour une opération ulté  rieure et la partie     condensée,

          constituée    par  un mélange d'alcool butylique normal et  d'acide chlorhydrique aqueux peut servir à  mettre en suspension une nouvelle     quantité     de matière première.  



  Après la séparation, le résidu solide,     qui     est alors composé de     substances    non     hydro-          lysables    et de produits     partiellement    hydro  lysés, est soumis à une hydrolyse finale par  insufflation de vapeur d'eau à 120  C sous  1 à 2 kilos de pression effective pendant une       heure.    Pendant cette opération, la concentra  tion en acide chlorhydrique est de 1 à 2 % et  on récupère les derniers     restes    du     liquide    de  suspension avec la vapeur qu'on laisse bar  boter dans l'autoclave.

   Cette récupération se  fait par     passage,    dans une ou plusieurs co  lonnes, des premières vapeurs sortant de  l'autoclave, et en séparant ainsi l'alcool     buty-          lique    et l'eau.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé pour l'hydrolyse des matières cel lulosiques en vue d'obtenir des sucres non destinés principalement à l'alimentation, com prenant une hydrolyse partielle effectuée au moyen d'une solution concentrée d'acide chlorhydrique, et encore au moins une hydro lyse subséquente, -caractérisé en ce que, pour réaliser ladite hydrolyse partielle,

   on met en suspension la matière cellulosique broyée dans un liquide constitué au moins en partie par un alcool butylique peu miscible avec l'eau, on introduit de l'acide chlorhydrique dans cette suspension dans des conditions telles que l'on obtienne une solution de con centration comprise entre 37 et<B>50%</B> d'acide, et en ce que l'on sépare, l'hydrolyse partielle étant effectuée, le liquide d'avec le résidu solide de substances non hydrolysables et les produits partiellement hydrolysés. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé pour l'hydrolyse des matières cellulosiques suivant la revendication, carac- téi isé en ce que l'alcool butylique employé est de l'alcool butylique normal. 2. Procédé pour l'hydrolyse des matières cellulosiques suivant la revendication, carac térisé en ce que l'alcool butylique employé est de l'alcool isobutylique.