CH358047A - Verfahren zur Herstellung von Zuckerlösungen durch Hydrolyse cellulosehaltiger Pflanzenstoffe - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Zuckerlösungen  durch Hydrolyse     cellulosehaltiger        Pflanzenstoffe       Es ist bekannt, stark     pentosanhaltige    Pflanzen  stoffe einer fraktionierten Verzuckerung ohne Zufuhr  von Wärme zu     unterwerfen,    wobei man zuerst in  der Hauptsache die     Pentosane    mit einer     Salzsäure     von mässiger Konzentration,

   je nach Art des Aus  gangsstoffes von etwa 25 bis 38 Gewichtsprozent       HCl    herauslöst und bei und nach Entfernen der  Lösung die Rückstände mit hochkonzentrierter Salz  säure weiter     aufschliesst.    Zur Lösung der     Pentosane     soll bei wenig verholzten Stoffen, wie Haferhülsen  und     Bagasse,    vorzugsweise niederprozentige Säure  von 26 bis 28 0/0 angewendet werden, während bei  holzartigen Stoffen, wie Eichenholz, Säure mit 35       bis        38        %        HCl        verwendet        werden        soll.     



  Bei dem Versuch einer technischen Anwendung  dieses Verfahrens auf     pentosanarme        cellulosehaltige     Pflanzenstoffe, in erster Linie Nadelholz, erwies sich  jedoch, dass die Angaben über die Konzentration der  für die     Vorhydrolyse    ohne Wärmezufuhr benötigten  Salzsäure sich auf die     Vorhydrolyse    dieser Stoffe  nicht anwenden liessen, da Salzsäure mit bis zu       34        %        HCl        bei        der        Vorhydrolyse        Nadelholz        so        wenig     angreift,

   dass dabei praktisch untragbare Reaktions  zeiten     herauskommen.    Andererseits bewirkt eine  Säurekonzentration von nur wenigen Zehntel Prozent       über        37        %        HCI-Gehalt        eine        merkliche        Hydrolyse     auch der     Cellulose,

      während mit einer Säure von       38        %        HCl-Gehalt        bereits        eine        vollkommene        Hydro-          lyse    der     Cellulose    eintrat, wenn auch in einer für  technische     Erfordernisse    zu langer Zeit.  



  Ein weiterer Grund für die Unmöglichkeit einer  Anwendung des bekannten Verfahrens auf die  Hydrolyse von Nadelholz in     grosstechnischem        Mass-          stare    ist darin zu sehen, dass sich infolge der  Schwierigkeit ausreichender Wärmeabführung in  grosstechnischen Vorrichtungen Nester von unzer-         setztem        Holz    sowohl bei Verwendung von     Hack-          spänen    als auch von     gewöhnlichem    Sägemehl mit  einer Korngrösse von einigen Millimetern bildeten.

    Diese machten es     unmöglich,    die Masse     mit    weiteren  Säuremengen     gleichmässig        weiterzuverzuckern,    da  die     Klumpenbildung    ein gleichmässiges Durchströ  men der     Holzmasse    durch die Säure verhinderte.  



  Demgegenüber     wurde    nun     gefunden,    dass man  das in     Form    von     Abfällen    in grossen Mengen zur  Verfügung stehende     Nadelholz,    welche Abfälle bisher  nur im wesentlichen als geringwertiges     Brennmaterial          verwertet    werden     konnten,

      in wirtschaftlich tragbarer       Weise    durch Hydrolyse     mit        Salzsäure    ohne Wärme  zufuhr unter Verwendung mittelstarker Säure in  einer ersten und hochkonzentrierten Säure     in    einer  zweiten Stufe in reine Zuckerlösungen     überführen     kann.  



  Dies     gelingt    nach der Erfindung dadurch, dass  man     pentosanarme        Pflanzenstoffe    in feiner Vertei  lung, deren     mittlere    Korngrösse 1 mm Durchmesser  nicht übersteigt, mit der Salzsäure behandelt. Vor  zugsweise wird in der ersten Stufe     eine    Salzsäure mit       34        bis        37        %        Chlorwas.serstoffgehalt        verwendet.     



       Vorteilhaft    kann von einem     Nadelholzmehl    etwa  folgender Siebanalyse ausgegangen werden  Maschenweite über 2     mm...............................        ....        0,60/0     Maschenweite zwischen 2 und 1,2     mm    ......

       12,30/9          Maschenweite        zwischen        1,2        und        0,6        mm......        49,8%          Maschenweite        zwischen        0,6        und        0,3        mm        .....        24,6%          Maschenweite        unter        0,

  3        mm....        -.........        ..............        12,7%       Bei dieser Art von     Vorhydrolyse    gelingt     ein     weitgehendes Herauslösen der     Hemicellulosen    aus der       Nadelholzsubstanz    innerhalb     verhältnismässig    kurzer  Zeit unter Erhalt der entsprechenden Zucker in  Form klarer, heller Lösungen.

   Ausserdem wird so      eine selektive Trennung derselben von den bei der  ebenso glatt verlaufenden Haupthydrolyse der übrig  bleibenden     Cellulose    mittels     überkonzentrierter    Salz  säure, im wesentlichen Glucose enthaltenden Haupt  zuckerlösungen erzielt.

      <I>Beispiel</I>  100 kg     Nadelholzmehl    (Trockensubstanz) der  Siebanalyse       Maschenweite        über    2     nun-    .     ..        ...        --------    .     ..        0,6%        0,6%     Maschenweite zwischen 2 und 1,2<B>mm......</B> 12,3 0/0       Maschenweite        zwischen        1,2        und        0,6        mm,    .

       49,8%          Maschenweite        zwischen        0,6        und        0,3        mm..        ..        24,6%          Maschenweite        unter        0,3        mm...--------        ....--        .....        12,

  7%          wurden        '3        Stunden        mit        35        %iger        Salzsäure        bei        etwa     200     hydrolysiert,    wobei 24 kg     Vorzucker    herausgelöst  wurden.

   Nach Eindampfen der salzsauren Zucker  lösung unter vermindertem Druck und Verdünnen       der        Rückstandslösung        mit        Wasser        auf        12        %        Zucker-          gehalt    wurde dieselbe 2 Stunden auf     12011    erhitzt,  nach Zusatz von Bleicherde     filtriert,    über Ionen  austauschharzen     entsäuert    und     entsalzt,

      mittels     Ent-          färbungsharzen        entfärbt        und        auf        80        %        Zuckergehalt     eingedickt. Der erhaltene     Vorzuckersirup    ist dann  frei von Säuren und Salzen, besitzt klares, etwa       zitronen-    bis honiggelbes Aussehen und schmeckt  süss.

   Auf Trockensubstanz bezogen, hat er folgende,       papierchromatografisch    ermittelte Zusammensetzung:         Glukose        ................        ........------        25,6%          Polymerzucker        ..............        ---        5,0%          Galaktose        -----------------        ---------        5,

  3        %          Mannose        .---------        ._.....---------        29,0%          Arabinose        ----------------        .-----        .----        4,6%          Xylose        ..........        ....--.......        .......        30,

  5%       Die zurückbleibende Holzsubstanz wurde dann       mit        41        %iger        Salzsäure        bei        20         10        Stunden        hydro-          lysiert,    wobei 40 kg Zucker in Lösung gingen.

   Aus  der Lösung wurde nun unter     vermindertem    Druck  der Hauptteil der Salzsäure abgedampft, danach mit       Wasser        auf        12        %        Zuckergehalt        verdünnt,    3     Stunden     durch Erhitzen auf     120,1        nachhydrolysiert    und nach       Bentonitzusatz        filtriert.    Die Lösung wurde dann über       Ionenaustauschharzen    entsäuert, entsalzt, hierauf ent  färbt und auf 80     a/o    Zuckergehalt eingedickt.

   Der  erhaltene klare,     zitronen-    bis honiggelbe Haupt  zuckersirup besass, auf Trockensubstanz bezogen,  folgende     papierchromatografisch        ermittelte    Zusam  mensetzung    Glukose     ................    . ..82,5 0/0       Polymerzucker        ...........        3,0%          Galaktose        .............        ........    1,1 0/0       Mannose        ...........        ...        ..        ....    .

       6,4%          Arabinose        ..............        ....        1,2%          Xylose        .....   <B>-----------</B>     ....    . .     ..    . 5,8 0/0

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Zuckerlösungen durch Hydrolyse cellulosehaltiger Pflanzenstoffe mit tels Salzsäure ohne Wärmezufuhr, wobei in einer ersten Stufe mittelstarke, in einer zweiten Stufe hochkonzentrierte Säure verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass man pentosanarme Pflanzen stoffe in feiner Verteilung, deren mittlere Korngrösse 1 mm Durchmesser nicht übersteigt, mit der Salz säure behandelt.