CH97623A - Verfahren und Anlage zur Überführung von Zellulose und zellulosehaltigen Stoffen in für industrielle Zwecke verwendbare Glukose. - Google Patents

Description

  Verfahren und Anlage zur Überführung von Zellulose und     zellulosehaltigen    Stoffen  in für industrielle Zwecke verwendbare     Glukose.       Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Oberführung von Zellulose und     zellulose-          haltigen    Stoffen in für industrielle Zwecke  verwendbare Glukose durch Behandlung der  Rohstoffe mit flüssiger 40     %iger    und Über  sättigen mit gasförmiger Salzsäure.

   Das  Verfahren beruht darauf, dass die Rohstoffe  erst nach vorausgehender scharfer Trocknung  unter Abkühlung im geschlossenen Gefässe in  dünner Schicht mit der flüssigen Salzsäure  gemischt und gleichzeitig mit gasförmiger  Salzsäure     übersättigt    werden, worauf man  die erhaltene Masse in dünnen Schichten bei  1.2 bis<B>50'</B> C     digeriert,    daraus nach der Wie  dergewinnung der Salzsäure die gebildeten       :Kohlehydrate,    z.     B.        Dextrin,    Glukose usw.,  auszieht und den Auszug, zwecks vollständi  ger Umwandlung dieser     Kohlehydrate    in  Glukose, erhitzt.  



  Als Ausgangsmaterial kann man     zellu--          losehaltige    Rohstoffe, wie zum Beispiel Holz  späne, Sägemehl und dergleichen, die man bis  auf etwa 5 % Wassergehalt getrocknet hat,  verwenden.  



  Die Erfindung betrifft auch eine Anlage    zur     ununterbrochenen    Ausführung des Ver  fahrens. Diese Anlage besitzt einen Apparat  zum Mischen und Sättigen des vorgetrockne  ten Rohmaterials mit flüssiger und gasför  miger Salzsäure, einen Apparat zum     Dige-          rieren    der mit der Salzsäure     gesättigten     Masse und einen Apparat zum Wieder  gewinnen der Salzsäure.  



  Zur Ausführung des Verfahrens- nach  vorliegender Erfindung kann man zum Bei  spiel folgendermassen vorgehen:  Die Zellulose oder die     zellulosehaltigen     Stoffe, wie Sägemehl, Späne und dergleichen,  werden vorerst in einen gleichmässigen  Trockenzustand von etwa 5     %    Feuchtigkeits  gehalt     gebracht.    10 Gewichtsteile solchen  Trockengutes werden sodann unter Abküh  lung in geschlossenen Gefässen in dünnen  Schichten mit 7 bis 11 Gewichtsteilen fein  zerteilter, flüssiger, ungefähr 40     %iger    Salz  säure vermischt und     gleichzeitig    mit     1'/z    bis  2     r/-    Gewichtsteilen gasförmiger Salzsäure  übersättigt.

   Darauf wird die Masse zur  Zuckerbildung in dünnen Schichten bei zwi  schen 12 und<B>50'</B> C liegenden     Temperaturen              digeriert,    was je nach der Temperatur bis  11 Stunden, ja bei sehr niedrigen Tempera  turen noch längere Zeit beanspruchen kann.

    Dabei empfiehlt es sich, mittelst der gas  förmigen Salzsäure eine Druckerhöhung um  einiger     Centimeter        Schwefelsäuresäule    eintre  ten zu lassen, oder die Masse um einige Grade  über die Sättigungstemperatur zu erwärmen,  um einen Überdruck zu erhalten. ,Dadurch  wird die     Dextrinbildung    vollendet und bei  spielsweise bei Behandlung von Sägespänen  eine schwarzgraue, lockere, in freier Luft  stark rauchende Masse     erhalien.     



  Was nun die Wiedergewinnung der Salz  siure anbetrifft, so wird diese zuerst nur     teil-          %veise    vorgenommen, indem man die Masse  vom     Digerierbehä        lter    in einen weiteren Be  hälter austreten     1ä        sst    und darin auf Tempera  tur zwischen 15 und 30   C erhält und diesen  Behälter mit einem Exhaustor verbindet, der  die     Salzsäuregase,    die leicht abgezogen wer  den können, in einen Kompressor führt, wo  sie komprimiert werden, oder sie in ein       Waschgefäss    leitet.

   Die auf diese Weise von  einem Teil der gasförmigen Salzsäure befreite  Masse wird nun bei Temperaturen von     un-          'gefä.hr   <B>50'</B> in einem     dritten    Behälter einem  bis auf 1 bis 6     Centimeter    Quecksilbersäule  gesteigerten. Unterdruck oder einem warmen  Luftstrom ausgesetzt, und dieser Behälter       finit    einem Wasser oder schwachen     SaIzsäure-          lösung    enthaltenden Waschgefäss verbunden,  um in diese alle noch in der Masse befindliche  freie gasförmige oder flüssige Salzsäure       überzudestillieren.     



  Sowohl die komprimierte gasförmige Salz  säure, als auch die flüssige, im Waschgefäss  wiedergewonnene     Salzsäurelösung,    können zur  Übersättigung von mit Salzsäure befeuchteter  Zellulose oder zur Befeuchtung von trockener       Zellulose    wieder gebraucht werden.  



  Die so fast gänzlich von ihrer freien  Salzsäure befreite Masse wird darauf wie  üblich unter Wasserzusatz in grossen Bot  tichen zwecks Umwandlung der gebildeten  Kohlehydrate, z. B. des     Dextrins    in     Glukose          mekoeht.    Man erhält so eine nur noch Spuren  von Salzsäure aufweisende     Glukoselösung.       Hat man Holzabfälle verarbeitet, so bleibt  noch übrig, das nicht umwandelbare, in Sus  pension befindliche     Lignin    zu     entfernen.    Man  neutralisiert zu diesem Zwecke mit Kalk und  lässt gären, oder man filtriert und lässt das  Filtrat gären. Das abgetrennte     Lignin    ist  völlig frei von Teer und ziemlich rein.  



  Eine Anlage für .die ununterbrochene  Ausführung des beschriebenen Verfahrens  ist, in     Fig.    1 der beiliegenden Zeichnung bei  spielsweise und schematisch veranschaulicht.  



       Fig.        \?    ist ein teilweiser Querschnitt nach  Schnittlinie     D-D    der     Fig.    1.  



  Der Apparat A     (Fig.    1) dient zum Mi  schen des zu behandelnden     zellulosehaltigen     Stoffes, z. B. Sägemehl, mit flüssiger Salz  säure und sodann zum Übersättigen des Ge  misches mit gasförmiger Salzsäure. Das  Sägemehl wird vor seiner Einfüllung in den  Mischapparat A scharf vorgetrocknet.  



  Der Mischapparat A besteht aus drei     zick-          zackförmig    übereinander angeordneten, durch  Rohrbogen miteinander verbundenen Röhren  ja-,     1b,        1e,    aus säurebeständigem Material,  z.     B.    aus Steingut.     Jedes    dieser Mischrohre  birgt eine     Förderschnecke        \?,    welche das Säge  mehl unter stetem Umrühren durch das be  treffende Rohr     hindurchbefördert.    Auf das  freie Ende des Rohres Ja ist ein     Einfüll-          triehter    3 mit Rührschnecke 4 aufgesetzt zur  Aufnahme des vorgetrockneten Sägemehls.

    Auf der Oberseite eines jeden Rohres ja,     1b,          1e    ist ein seiner Länge nach sich erstrecken  der Stutzen 5 angeschlossen, in welchen eine  durchlochte Röhre 6 aus ebenfalls säure  festem Material hineinreicht.  



  Das Rohr 6 des Mischzylinders la ist     mit          einam    nicht gezeigten Behälter für konzen  trierte 40     %ige    Salzsäure verbunden, so dass  das Sägemehl während seiner Beförderung  durch Rohr la auf der ganzen Länge mit  dieser Säure durchtränkt wird. Der     Zufluss     derselben wird der Menge des eingefüllten  Sägemehls entsprechend geregelt.

   Die im       Rohrstutzen    5 der Mischrohre     1b,        1e,        befind.-          liehen    Röhren sind an eine gleichfalls nicht       gezeigte    Erzeugungsstelle für gasförmige  Salzsäure angeschlossen, zum Zweck, die das      Sägemehl durchtränkende Salzsäure zu über  sättigen.

   Bei dieser Konzentration     wird    die       Hydratisierung    des Zellstoffes des     -Holzes    in  die Wege geleitet, wobei dieser bei seiner  Weiterbeförderung immer mehr zusammen  sinkt und an Raumausdehnung einbüsst., so  dass das für den zweiten Vorgang des Ver  fahrens benützte     Digeriergefäss    wesentlich  kleiner gewählt werden kann, als es der  Menge des in den     Einfülltrichter    3 einge  brachten Sägemehls entspricht. Während des  ganzen Mischvorganges werden die Misch  rohre 1a,     1b,   <B>Je</B> auf     ihrer    Aussenseite mit  kaltem Wasser berieselt oder auf andere  Weise abgekühlt, um die behandelte Masse  auf einer niedrigen Temperatur zu halten.

    Dabei wird einerseits die in einer gegebenen  Zeit in den Trichter 3 eingefüllte Masse, und  anderseits der lichte Raum zwischen     Förder-          sehnecke    und Wand des     h1ischrohres        zweck-          n        'issig    so bemessen, dass immer nur eine       dünne    Schicht der Masse zur Behandlung  und     Durchtränkung    im Mischapparat gelangt.  



       Durch    den Ventilstutzen 7 hindurch ge  langt nunmehr das mit übersättigter Salz  säure durchtränkte Sägemehl in den     Dige--          rierapparat    B aus säurefestem Material. In  diesem wird der     ITolzstoff    in ein Gemisch  von Kohlehydraten, welcher unter anderem  auch     Dextrin    und Glukose enthält, über  geführt. '  Der geschlossene Kasten 8 des     Digerier-          apparates    B enthält eine Anzahl übereinan  der angeordneter, aber zueinander versetzter,  auf Rollen 9 laufender, endloser Bänder 10a  bis 10f. Durch das verschliessbare Ventil des  Ventilstutzens 7 gelangt die     übersättigte     Masse auf das Band 10a.

   Da letzteres sich  in der Richtung des Pfeils bewegt, wird die  Masse mitgenommen und gelangt bei 11 von  Band 10a auf Band     10b    und so fort, bis zur  abschliessbaren     Austrittsöffnung    13. Die Be  wegung der Bänder 10a bis 10f wird so ge  regelt, dass die Masse so lange im     Digerier-          appara.t    B verbleibt, bis die     'Umwandlung    der  Zellulose in lösliche Kohlehydrate vollen  det ist.         Hierauf    gelangt die Masse durch das auto  matische Schliessventil 13 hindurch in den der  Wiedergewinnung der Salzsäure dienenden  Apparat C.

   Dieser besteht aus einem senk  recht stehenden Zylinder 14 aus säurefestem  Material und ist widerstandsfähig gegen  äussern Druck.     Zylinder    14 enthält eine An  zahl     übereinander    angeordneter Platten 15a  bis     159,    gleichfalls aus säurefestem Material.  



  Die Platten 15a bis     159    sind hohl und  für eine Warmwasser- oder Luftheizung ein  gerichtet, wobei das Wasser oder die warme       :Luft    durch     ein    Rohr 17 zugeführt und durch       ein    Rohr<B>1.6</B> abgeleitet wird. Die Platte 15a  besitzt in der     Xitte    eine Öffnung 18 und am  äussern Umfang einen nach oben vorspringen  den Rand 19. Die nächstfolgende Platte     15b     hat einen kleineren Durchmesser als 15a, be  sitzt keinen vorspringenden Rand und in der  Mitte auch keine Öffnung wie die erste  Platte.

   Die Platte 15c ist wieder wie Platte  15a gestaltet und so wechseln weiter die Plat  ten     miteinander    ab.     Über    jeder dieser Platten  15e bis<B>159</B> streichen an einem Doppelarm 20  gegeneinander versetzte Schaber 21. Die  Doppelarme 20 sind an einer in der Mittel  achse des Kastens 14 gelagerten, senkrechten  Welle 22 befestigt, welche durch ein am Bo  den des Kastens angeordnetes Zahngetriebe 23  angetrieben wird.

   Die     Schaber    21 sind der  art zur Drehrichtung der Arme geneigt, dass  die durch das Ventil 13 in den Kasten ge  langende Masse     in    dünner Schicht auf den       ungeradzahligen    Platten der Öffnung 18 und  auf den     geradzahligen        Platten    dem äussern  Rande zugeführt wird, wobei sie von einer  Platte auf die zunächst darunter befindliche  fällt und so fort, bis sie in den     Ä.ustritts-          stutzen    24 gelangt, der mit     einem    zweiten  nicht gezeichneten Apparat von     ähnlicher    Be  schaffenheit wie Apparat C in Verbindung  steht.

   In diesem Apparat wird die Masse,  wie oben erwähnt, einer höheren Temperatur  und einem höheren Vakuum unterworfen als  in C, um möglichst alle Säure zu entfernen.  Von diesem Apparat     gelangt    die Masse in  einen ebenfalls nicht dargestellten     Sammel-          behälter,    wo sie     zurr        Äusziehung    der gebilde-           ten    Kohlenhydrate mit Wasser behandelt und  zu r Überführung derselben in     Glukose    ge  kocht wird.  



  Die     sich    beim Übergang der Masse über  die     er@v@irmten    Platten des Apparates C     ent-          wickelnde    salzsauren Dämpfe     werden    durch  den     Stutzen    25 abgezogen und die wieder  gewonnene Salzsäure wird wieder dem     Be-          hälier    zugeführt., aus welchem das durch  lochte Rohr 6 mit Salzsäure gespeist wird.  



  Die Behandlung und Verwertung der       zellulosehaltigen    Masse und die     Wieder-          geWinnung    der Salzsäure erfolgt demnach,  wie beschrieben, ununterbrochen.  



  Die Ausbildung der Anlage könnte auch  in anderer Weise erfolgen, so könnte zum  Beispiel statt des beschriebenen     Digerier-          apparates    mit     Förderbändern    10a bis<B>101</B> ein  dem Apparat C ähnlicher     Digerierapparat;     aber ohne Heizvorrichtung, benützt werden.  



  Das beschriebene Verfahren bietet den  bisher bekannten Verfahren gegenüber den  Vorteil, dass infolge der Verwendung von  stark vorgetrocknetem Rohmaterial an gas  förmiger Salzsäure für die     Übersättigung          ge"part    wird.     Sowohl    die gasförmige, als die  10      9ige        wässerige    Säure werden in der glei  chen Form, wie sie bei Beginn des Verfah  rens     verwendet    wurden,     wiedergewonnen    und       können    demnach     sofort    wieder verwendet  werden.  



  Bei Verwendung von Sägemehl als Roh  material behält die Reaktionsmasse während  des ganzen Verfahrens ihre ursprüngliche  pulverförmige, lockere Beschaffenheit bei,  wird nicht     teigartig    und ballt nicht zu     FLlum-          p#in    zusammen. Dank dieser Beschaffenheit  ist auch die nahezu vollständige     Wieder-          mcw        innung    der Salzsäure möglich.  



  Das Verfahren kann von Anfang     bis     Ende, d. h. von der Behandlung der     Aus-          gangsstoffe,    mit     Salzsäure    bis zur Gärung       der    erhaltenen Zuckerlösung in ununter  brochenem     Betriebe    ausgeführt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Überführung von Zellulose und zellulosehaltigen Stoffen in für indu- strielle Zwecke verwendbare Glukose durch Behandeln der Stoffe mit flüssiger 40 \oiger und Übersättigen mit gasförmiger Salzsäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffe erst nach vorausgehender scharfer Trocknung unter Abkühlung im geschlossenen Gefäss in dünner Schicht mit der flüssigen Salzsäure fremischt und gleichzeitig mit gasförmiger Salzsäure übersättigt werden,

   worauf man die erhaltene Masse in dünnen Schichten bei 1-2 bis 50 C digeriert und daraus nach der Wiedergewinnung der Salzsäure die gebilde ten Kohlehydrate auszieht und den Auszug zwecks vollständiger Umwandlung dieser Kohlehydrate in Glukose erhitzt. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man 10 Ge wichtsteile der vorgetrockneten Stoffe mit 7 bis 11 Gewichtsteilen 40 %iger Salz säure vermischt und hierbei gleichzeitig unter Abkühlen mit 1 % bis 21%2 Gewichts teilen gasförmiger Salzsäure behandelt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, da.ss das Verfahren von der Befeuchtung der Zellulose mit Salzsäure bis zur Gewinnung der Dextrin- und Zuckerlösung einschliesslich der Wie dergewinnung der Salzsäure in ununter brochenem Betriebe durchgeführt wird.

   PATENTANSPRUCH II: Anlage zur ununterbrochenen Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch einen Apparat zum Mi schen und Sättigen des vorgetrockneten Roh materials mit flüssiger und gasförmiger Salz säure, einen Apparat zum Digerieren der mit Salzsäure gesättigten Masse und einen Ap parat zum Wiedergewinnen der Salzsäure. UNTERANSPRüCHE 3.

   Anlag nach Patentanspruch II, in wel cher der Apparat zum Mischen und Sätti gen des vorgetrockneten Rohmaterials mit flüssiger und gasförmiger Salzsäure aus mit Rührschnecken und Kühlvorrichtungen ausgestatteten Mischzylindern besteht und dadurch gekennzeichnet ist, daB Röhren 6 zur gleichzeitigen, aber getrennten Ein führung von flüssiger und gasförmiger Salzsäure vorhanden sind. 4.

   Anlage nach Patentanspruch II, in wel cher der Apparat zum Digerieren der mit Salzsäure gesättigten Masse durch einen Behälter B gekennzeichnet ist, der mit einer Reihe beweglicher Bänder 10a bis 10f versehen ist, mit deren Hilfe das Gut all mählich bis zur Vollendung der Verzucke rung durch den Apparat hindurchgeführt wird. 5.

   Anlage nach Patentanspruch II, in wel cher der Apparat zum Wiedergewinnen der Salzsäure durch einen Behälter C ge kennzeichnet ist, in dem hohle, durch war mes Wasser oder Luft heizbare und ab wechselnd in der Mitte und am Umfange Durchtrittsöffnungen für das Gut besit zende Platten 15a bis 15<B>9</B> angeordnet sind, über die das Gut durch unter einem ent sprechenden Winkel zum Plattendurch messer stehende Schaber hinweggeführt wird.