CH343977A

CH343977A - Verfahren zur Herstellung von nicht hauptsächlich zur Ernährung von Menschen oder Tieren bestimmtem Zucker durch stufenweise Hydrolyse von cellulose- und hemicellulosehaltigem pflanzlichem Material

Info

Publication number: CH343977A
Authority: CH
Inventors: Theodor Dr Riehm
Original assignee: Udic Societe Anonyme
Priority date: 1954-10-16
Filing date: 1955-09-22
Publication date: 1959-12-31

Description

Verfahren zur Herstellung von nicht hauptsächlich zur Ernährung von Menschen oder Tieren bestimmtem Zucker durch stufenweise Hydrolyse von cellulose- und hemicellulosehaltigem pflanzlichem Material Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von nicht hauptsächlich zur Ernährung von Menschen oder Tieren bestimmtem Zucker durch Verzuckerung von cellulose- und hemicellulose- haltigem, pflanzlichem Material durch stufenweise Hydrolyse.

Es sind bereits zweistufige Verfahren be kannt, bei welchen die Hydrolyse zunächst in einer ersten Stufe (Vorhydrolyse) mit stark verdünnter, etwa l%iger Salzsäure bei hoher Temperatur (bei etwa 130 C)

vorgenommen wird und der Rückstand alsdann mit mehr als 40%iger Salzsäure hydrolysiert und das Hydrolysat weiterverarbeitet wird. Diese Verfahren haben sich praktisch gut bewährt; sie sind aber nicht geeignet für die Verarbeitung von zer kleinerten Stoffen, wie z. B. Sägemehl und derglei chen. Gerade der Verzuckerung derartiger schlecht oder nicht verwertbarer Abfallstoffe kommt aber eine erhöhte wirtschaftliche Bedeutung zu.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist es nun möglich, Zucker aus zerkleinerten cellulose- und hemicellulosehaltigen Ausgangsstoffen, wie z. B. feinkörnigem Sägemehl und dergleichen, zu gewin nen, was bisher technisch und wirtschaftlich nicht möglich war.

Eingehende Versuche haben ergeben, dass man cellulose- und hemicellulosehaltige Ausgangsstoffe in zerkleinertem, körnigem Zustand, z. B. in Form von Sägemehl, unter Erzielung guter Ausbeuten auf Zucker verarbeiten kann, wenn man das Ausgangs material einer Vorhydrolyse mit Salzsäure, deren Konzentration unter 40% HCl liegt, bei gewöhn- licher Temperatur unterwirft,

sie hierdurch von Hemicellulosen praktisch befreit und dann erst die Haupthydrolyse mit hochkonzentrierter, z. B. 40 bis 41%iger, HCl durchführt. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das cellulose- und hemicellu- losehaltige Ausgangsmaterial in zerkleinertem, körni gem Zustand zunächst in einer ersten Stufe der Hy drolyse mit konzentrierter Salzsäure,

deren Konzen- tration weniger als 40% HCl beträgt, bei Raum- temperatur unterworfen wird, wobei die Konzentra tion der Salzsäure so bemessen wird, dass das Gut unter Vermeidung von störendem Zerfall der Körner von Hemicellulosen praktisch befreit wird, und in einer zweiten Stufe der Hydrolyse mit Salzsäure,

deren Konzentration mindestens 40 % HCl beträgt, unterworfen wird.

Zur Durchführung der ersten Stufe kann man eine Salzsäure verwenden, deren Konzentration an HCl etwa 29 bis 370/9 beträgt. Es empfiehlt sich aber, die Konzentration der zur Durchführung der ersten Stufe dienenden Salzsäure der Art und Be schaffenheit des zu verzuckernden, cellulosehaltigen Materials anzupassen. Hierdurch ist man in der Lage, einen störenden Zerfall der feinen Körner bei Durch führung der ersten Stufe der Hydrolyse auszu- schliessen.

Bei Verarbeitung von Nadelholz hat sich z. B. die Durchführung der ersten Stufe mit einer Salz säure von 34 bis 371/o HCl als besonders vorteilhaft erwiesen. Bei Einhaltung dieser Bedingungen bleibt der störende Kornzerfall völlig aus. Infolgedessen kann die nachfolgende zweite Stufe der Hydrolyse mit hochkonzentrierter Salzsäure störungsfrei und unter Erzielung guter Ergebnisse durchgeführt wer den.

Dieses Ergebnis war nach den bisher herrschen den Anschauungen nicht zu erwarten, da bisher die Hemicellulosen als Bindemittel für die Holzbestand teile (Lignin und Cellulose) angesehen worden sind. Die Hemicellulosen werden aber bei der ersten Stufe eines feinkörnigen Materials, wie z. B. Sägemehl, mit geeignet konzentrierter Salzsäure bei Raumtempera tur praktisch völlig herausgelöst.

Bei der ersten Stufe der Hydrolyse von Nadel- hölzern werden gewöhnlich etwa 22-26 0/0 der ur sprünglichen Holztrockensubstanz herausgelöst.

Beispiel Nadelholzsägemehl wurde in einen Turm gefüllt und mit 35 %iger Salzsäure bei Raumtemperatur hy- drolysiert, indem ein Strom von 35 %iger Salzsäure von unten nach oben durchgeleitet wurde und die hierbei gebildete Zuckerlösung oben abgeführt wurde.

Nach Durchführung der ersten Stufe, die nach zwei Stunden beendet war, wurde die noch in der Be- schickung befindliche restliche 35%ige Salzsäure durch 40,5 0/0ige Salzsäure, die von unten her in den Turm eingefüllt wurde, verdrängt und die hierbei gebildete Zuckerlösung aus dem obern Turmende abgeführt und aufgefangen.

Die so gewonnene Zuckerlösung wurde alsdann in üblicher Weise auf Traubenzucker aufgearbeitet, wobei sich keinerlei Schwierigkeiten ergaben und gut kristallisierender Traubenzucker von einwandfreier Beschaffenheit in guter Ausbeute erhalten wurde. Die durch die erste Stufe der Hydrolyse mit 35%iger Salzsäure gewon- nene Zuckerlösung ergab nach Eindampfen im Vakuum, Entsäuerung und Reinigung einen süss schmeckenden, hell zitronengelben, klaren Zucker sirup.

Bezüglich der Korngrösse wies das Holzmaterial vor (Sägemehl) und nach (zurückgebliebenes Lignin) der Durchführung des Verfahrens folgende Zusam mensetzung auf:
EMI0002.0046

Sägemehl <SEP> Zurückgebliebenes
<tb> Lignin
<tb> Korngrössen:
<tb> über <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> 0,6% <SEP> 01/0
<tb> 3-1,2 <SEP> mm <SEP> 12,3 /o <SEP> 12,00/a
<tb> 1,2-0,6 <SEP> mm <SEP> 49,8% <SEP> 56,00/0
<tb> 0,6-0,3 <SEP> mm <SEP> 24,6% <SEP> 21,0%
<tb> unter <SEP> 0,3 <SEP> mm <SEP> 12,7% <SEP> 11,00/0
<tb> 100,01/0 <SEP> 100,00/0 Die Verzuckerung von Laubholz kann in der vor stehend für Nadelholz beschriebenen Weise durch geführt werden.

Es empfiehlt sich aber, bei Verar beitung von Laubholz, z. B. Buchenholz, die Kon zentration der für die erste Stufe der Hydrolyse an zuwendenden Salzsäure zwischen 29 und 371/o, vor- zugsweise 30 und 34% HCl zu halten. Das gleiche gilt mit Bezug auf Bagasse, die nach ihrer chemi schen Zusammensetzung ebenfalls Laubholzcharakter hat.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von nicht hauptsäch lich zur Ernährung von Menschen oder Tieren be stimmtem Zucker durch stufenweise Hydrolyse von pflanzlichem, cellulose- und hemicellulosehaltigem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das cellulose- und hemicellulosehaltige Ausgangsmaterial in zer kleinertem, körnigem Zustand zunächst in einer ersten Stufe der Hydrolyse mit konzentrierter Salz- säure,

deren Konzentration weniger als 40% HCl beträgt, bei Raumtemperatur unterworfen wird, wo bei die Konzentration der Salzsäure so bemessen wird, dass das Gut unter Vermeidung von störendem Zerfall der Körner von Hemicellulosen praktisch be freit wird, und in einer zweiten Stufe der Hydrolyse mit Salzsäure, deren Konzentration mindestens 400./o HCl beträgt, unterworfen wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch zum Ver zuckern von Nadelholz, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe der Hydrolyse mit einer Salzsäure durchgeführt wird, deren Konzentration 34 bis 370/0 HCl beträgt. 2. Verfahren nach Patentanspruch zur Ver zuckerung von Laubholz oder Bagasse, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Stufe der Hydrolyse mit einer Salzsäure durchgeführt wird, deren Konzentra tion zwischen 29 und 3714, vorzugsweise zwischen 30 und 340/0, HCl liegt. 3.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial in Form von Sägemehl verwendet wird.