EP1828254A1 - Method for production of hemicellulose from lignocellulose material - Google Patents

Method for production of hemicellulose from lignocellulose material

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Publication number
EP1828254A1
EP1828254A1 EP05818709A EP05818709A EP1828254A1 EP 1828254 A1 EP1828254 A1 EP 1828254A1 EP 05818709 A EP05818709 A EP 05818709A EP 05818709 A EP05818709 A EP 05818709A EP 1828254 A1 EP1828254 A1 EP 1828254A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
precipitation
extract
hemicelluloses
organic liquid
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05818709A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nils SCHRÖDER
Jürgen Engelhardt
Nicole Erasmy
Sascha Lebioda
Bode Saake
Jürgen Puls
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PETER KOELLN KGAA KOELLNFLOCKENWERKE
Dow Global Technologies LLC
Original Assignee
Peter Kolln Kgaa Kollnflockenwerke
Wolff Cellulosics GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peter Kolln Kgaa Kollnflockenwerke, Wolff Cellulosics GmbH and Co KG filed Critical Peter Kolln Kgaa Kollnflockenwerke
Publication of EP1828254A1 publication Critical patent/EP1828254A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0057—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Xylans, i.e. xylosaccharide, e.g. arabinoxylan, arabinofuronan, pentosans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Xylans, e.g. rhodymenans; Hemicellulose; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H8/00—Macromolecular compounds derived from lignocellulosic materials

Definitions

  • the present invention relates to a process for the recovery of hemicelluloses from lignocellulosic material in high yield and purity.
  • US 2,868,778 and US 2,801,955 disclose the recovery of hemicelluloses by extraction with calcium hydroxide solution or calcium hydroxide-containing solutions.
  • the extract must be acidified before the precipitation in order to obtain low-colored products.
  • US 4,038,481 discloses a process for recovering non-carbohydrate hemicellulose by extraction with alkaline solution and subsequent precipitation of the extract in a water-miscible organic liquid. To increase the yield and improve the product quality, however, the extract is also acidified before the precipitation, which makes it impossible to recover the alkali used.
  • No. 5,112,964 describes a process for obtaining water-soluble hemicellulose from cereal parts.
  • hemicellulose in the form of a gray powder can be obtained in very low yields of not more than 8%, which makes economic use difficult.
  • EP 1 155 104 describes a process for the production of arabinoxylan from maize fibers by alkaline extraction.
  • the hemicelluloses obtained by precipitation with alcohol in good yields are dark in color and have a very broad molar mass distribution which is unfavorable for subsequent reactions.
  • a bleaching system comprising a liquid mixture containing the components water and organic liquid A.
  • the hemicellulose obtained in the precipitation can be bleached. If this bleaching step is carried out in a bleach system whose liquid mixture has a similar or the same composition as the precipitation bath, it can be used immediately after the precipitation without further intermediate steps, e.g. Washes take place. With this simple, economically advantageous procedure can be achieved unexpectedly good bleaching results.
  • the first step a) of the production according to the invention of hemicellulose from lignocellulose is an alkaline extraction known in principle.
  • the lignocellulosic material is extracted with an aqueous alkaline solution.
  • Solution are, for example, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide or potassium hydroxide,
  • Alkaline earth hydroxides such as calcium hydroxide, alkali carbonates such as e.g. Sodium carbonate as well
  • Ammonium Hydroxide ⁇ Preferred are alkali or alkaline earth hydroxides, more preferably sodium hydroxide
  • the extraction process can be carried out at room temperature but also at higher temperatures, under normal pressure up to the boiling point of the extraction solution or in the non-fixed container and beyond the boiling point of the extraction liquid addition, treatment duration and possibly mixing intensity are dependent on the raw material.
  • the alkali concentration to be adjusted is also dependent on the raw material and is preferably between 0.75 and 2.5 eq / l.
  • the extraction can be carried out both in an extraction column with the lignocellulose to be extracted as a stationary phase as well as in the stirred tank.
  • any form of lignocellulose can be used, depending on the desired quality of hemicellulose in upstream process steps cleaned and / or crushed.
  • Lignocelluloses are substances that contain both cellulose fibers and lignin. Examples are virtually all structuring plant parts such as wood, cereal husks, stems of annual one-year plants (i.e., cereal straw) and plant fibers (e.g., jute, flax, cotton). Particularly suitable for the process according to the invention are lignocellulosic substances with only a low content of lignin, e.g. Corn spindles, wheat straw and in particular oat husks.
  • a preferred raw material due to its low lignin content and the associated comparatively easy extractability of the hemicelluloses are oat spelts, more preferably oat hulls, which have been pretreated by roughening their surface by a roller mill.
  • a hemicellulose-containing extract is obtained.
  • the extract yield can be increased if the extraction residue undergoes an additional washing process and the loaded washing medium is then added to the extract.
  • the extract may undergo further intermediate steps before the precipitation begins.
  • the extract undergoes a nanofluidation or electrodialysis stage, whereby alkali is removed from the extract and thus in fact a concentration of the dissolved hemicelluloses occurs.
  • the separation of the hemicelluloses takes place in step b) by introducing the extract into a precipitation medium consisting of water and an organic liquid H which is homogeneously miscible with water, the dissolved hemicelluloses precipitating out of the solution, likewise dissolved undesired, e.g. strongly colored minor components such as e.g. Lignin remain in solution.
  • the composition of the precipitation bath decides to what extent this can be achieved. If the precipitation bath composition is selected accordingly, a large part of the unwanted secondary constituents can be kept in solution with barely reduced hemicellulose yield, as the examples below show.
  • a preferred composition contains the precipitating bath after complete initiation of the extract between 25 and 75% by mass of the organic liquid A, more preferably between 30 and 60% by mass of the organic liquid A.
  • the organic liquid A is preferably selected from the group of Water homogeneously miscible alcohols or ketones selected.
  • suitable alcohols are methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol and glycol and glycerol.
  • suitable ketones are acetone, methyl ethyl ketone. Very particular preference is given to using methanol, ethanol, isopropanol or acetone.
  • the mechanical separation of the precipitated hemicellulose can be carried out by different methods, for example filtration, centrifugation or filter pressing.
  • the process according to the invention offers the possibility of connecting a bleaching stage in an additional step c) without further intermediate steps.
  • the separated hemicellulose is preferably mixed with a liquid mixture which contains the same components as the precipitation bath, i. Water and organic, water-miscible liquid A contains.
  • Suitable bleaching agents are, for example, chlorine, hypochlorites, chlorine dioxide, oxygen, peroxo compounds, potassium permanganate or ozone, preferably hydrogen peroxide or ozone.
  • Typical concentrations of bleach are, for example, in the case of hydrogen peroxide 1 to 10% based on the solid to be bleached, in the case of ozone 0.01 to 1% based on the solid to be bleached.
  • customary auxiliaries such as, for example, sodium hydroxide, can be used.
  • This procedure offers the advantage that no medium change must be carried out and thus no additional substance components are included.
  • the bleach system is particularly preferably adjusted so that its composition with respect to the components water and organic liquid A corresponds to that of the precipitation bath after completely introduced extract. This procedure offers not only a simplified storage but also the advantage of an additional cleaning effect.
  • Oat husks are extracted with 5% sodium hydroxide solution at a solids content of 10% at 90 0 C for 60 min.
  • the extract obtained by pressing, filtration or centrifugation is then subjected to a precipitation in differently composed methanol-water mixtures. In this case, 200 g of extract are introduced into each 600 g precipitation bath. Yields and kappa numbers of the hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 1.
  • the kappa number indicates the amount of 0.1 n-potassium permanganate solution in ml which is consumed in the treatment of 1 g of dry test substance.
  • the kappa number gives an indication of the degree of pulping of pulps and pulp-like substances (such as hemicelluloses), in particular it gives an indication of the residual lignin content.
  • Kappa number is a pulping method known to those skilled in the art and used internationally for pulps and is described e.g. according to Zellcheming leaflet FV / 37/80.
  • Table 1 Yields and kappa numbers of hemicelluloses obtained by precipitation of an alkaline oat spelled extract in methanol-water mixtures
  • Oat husks are extracted with 5% sodium hydroxide in a consistency of 10% at 90 0 C for 60 min.
  • the extract obtained by pressing, filtration or centrifugation is then treated with conc. Neutralized sulfuric acid and then subjected to precipitation in differently composed methanol-water mixtures. In this case, 200 g of extract are introduced into each 600 g precipitation bath. Yields and kappa numbers of the hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 2.
  • Table 2 Yields and kappa numbers of hemicelluloses obtained by precipitation of a neutralized oat spelled extract in methanol-water mixtures
  • Oat husks are extracted with 5% sodium hydroxide in a consistency of 10% at 9O 0 C for 60 min.
  • the extract obtained by pressing, filtration or centrifugation is then subjected to a precipitation in differently composed isopropanol-water mixtures. In this case, 200 g of extract are introduced into each 600 g precipitation bath. Yields and Kappa numbers of the hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 3.
  • Table 3 Yields and kappa numbers of hemicelluloses obtained by precipitation of an alkaline oat spelled extract in isopropanol-water mixtures
  • Precipitated hemicellulose from Example 2 (60% w / w MeOH content in the precipitation) is in methanol-water mixtures of different compositions with the addition of 4% sodium hydroxide solution and 6% hydrogen peroxide (each based on Rohxylan atro) in a consistency of 10% 90 0 C treated for 120 minutes.
  • Kappa numbers and whiteness of the bleached hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 4.
  • Table 4 Whiteness and kappa numbers of hemicelluloses obtained after peroxide bleaching in methanol-water mixtures
  • the best bleaching result is achieved with a methanol content in the bleaching slurry of 50 to 60% and is thus also in the range of the optimal composition for the precipitation.
  • Precipitated hemicellulose from Example 3 (40% w / w IPA content in the precipitation) is in isopropanol-water mixtures of different compositions with the addition of 0.9% sodium hydroxide solution and 4% hydrogen peroxide (each based on Rohxylan atro) in a fabric density of 10% treated at 90 0 C for 120 min.
  • Kappa numbers and degrees of whiteness of the bleached hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 5.
  • the best bleaching result is achieved with an isopropanol content in the bleach slurry of 40% and is therefore also in the range of optimum composition for the precipitation.

Abstract

The invention relates to a method for production of hemicellulose from lignocellulose material in high yield and purity.

Description

Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem MaterialProcess for obtaining hemicelluloses from lignocellulosic material
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem Material in hoher Ausbeute und Reinheit.The present invention relates to a process for the recovery of hemicelluloses from lignocellulosic material in high yield and purity.
Viele bei- der industriellen Verarbeitung von Pflanzen anfallenden Nebenprodukte, wie zum Beispiel Holzabfälle und Nachprodukte aus der Verarbeitung von Getreide oder Einjahrespflanzen zur Ölgewinnung, zeichnen sich durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten aus, welche mit wässrigen alkalischen Medien extrahiert werden können (Lit: A. Ebringerova, Das Papier, 12, 1992, 726-733). Diese als Hemicellulosen bezeichneten Stoffe besitzen je nach Ursprungspflanze und Gewinnungsverfahren spezifische Eigenschaften und stellen für die chemische Industrie aber auch die Nahrungsmittelindustrie wertvolle Substanzen dar, die, ggf. nach chemischer Modifizierung, als Additiv in einer Vielzahl von Anwendungen einsetzbar sind, beispielsweise als Verdickungsmittel, Bindemittel, Fließverbesserer, Wasserrückhaltemittel oder Mehlersatzstoff in Teigmischungen. Obwohl eine Reihe von Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem Material bekannt sind, findet eine kommerzielle Nutzung bislang kaum statt, da einerseits die zu erzielenden Ausbeuten ökonomischen Erfordernissen nicht entsprechen und andererseits hoher Aufwand betrieben werden muss, um eine für hochwertige Anwendungen erforderliche Reinheit zu erzielen.Many by-products of plant processing, such as wood waste and by-products from the processing of grain or annual oilseed crops, are characterized by a high carbohydrate content that can be extracted with aqueous alkaline media (Lit: A. Ebringerova, The Paper, 12, 1992, 726-733). These substances, known as hemicelluloses, have specific properties depending on the source plant and production process and represent valuable substances for the chemical industry as well as the food industry which can be used as additives in a variety of applications, for example as thickeners, binders, if appropriate after chemical modification , Flow improvers, water retention agents or flour substitute in dough mixtures. Although a number of processes for the recovery of hemicelluloses from lignocellulosic material are known, commercial exploitation has hardly ever taken place, since, on the one hand, the yields to be achieved do not meet economic requirements and, on the other hand, high costs have to be met in order to achieve the purity required for high-quality applications ,
Die US 1,819,233 beschreibt die Gewinnung von Pentosanen durch alternierende Behandlung mit Hypochlorit-Lösung und Natriumhydroxid-Lösung. Die zur Erzielung einer ausreichenden Produktqualität erforderliche hohe Anzahl an erforderlichen Extraktionsschritten verhindert jedoch eine wirtschaftliche Nutzung dieses aufgrund des Einsatzes von chlorhaltigen Chemikalien wenig umweltfreundlichen Verfahrens.US 1,819,233 describes the recovery of pentosans by alternating treatment with hypochlorite solution and sodium hydroxide solution. However, the required to achieve a sufficient product quality high number of required extraction steps prevents economical use of this due to the use of chlorine-containing chemicals little environmentally friendly process.
In der US 2,709,699 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen durch alkalische Extraktion und anschließende Fällung mit Säure und Ethanolzusatz beschrieben. Für eine Aus- beute von 34,2 % eines relativ stark aschehaltigen Produkts werden jedoch insgesamt fünf Extraktionsstufen benötigt, was die technische Umsetzung aufwendig macht. Der vor der Fällung durchgeführte Säurezusatz stellt einen weiteren Nachteil dar, da dadurch eine Rückgewinnung des eingesetzten Alkalis unmöglich wird.US Pat. No. 2,709,699 describes a process for obtaining hemicelluloses by alkaline extraction and subsequent precipitation with acid and ethanol. However, for a yield of 34.2% of a relatively strongly ash-containing product, a total of five extraction stages are required, which makes the technical implementation expensive. The addition of acid carried out prior to the precipitation represents a further disadvantage, since thereby a recovery of the alkali used is impossible.
Die US 2,868,778 sowie die US 2,801,955 offenbaren die Gewinnung von Hemicellulosen durch Extraktion mit Calciumhydroxid-Lösung bzw. calciumhydroxidhaltigen Lösungen. Nachteilig ist jedoch auch hier, dass der Extrakt vor der Fällung angesäuert werden muss, um gering gefärbte Produkte zu erhalten. Die US 4,038,481 macht ein Verfahren zur Gewinnung von nichtkohlenhydratarmer Hemicellulose durch Extraktion mit alkalischer Lösung und anschließender Fällung des Extrakts in einer wassermischbaren organischen Flüssigkeit bekannt. Zur Steigerung der Ausbeute und Verbesserung der Produktqualität wird jedoch auch hier der Extrakt vor der Fällung angesäuert, was eine Wieder- gewinnung des eingesetzten Alkalis unmöglich macht.US 2,868,778 and US 2,801,955 disclose the recovery of hemicelluloses by extraction with calcium hydroxide solution or calcium hydroxide-containing solutions. However, it is also disadvantageous here that the extract must be acidified before the precipitation in order to obtain low-colored products. US 4,038,481 discloses a process for recovering non-carbohydrate hemicellulose by extraction with alkaline solution and subsequent precipitation of the extract in a water-miscible organic liquid. To increase the yield and improve the product quality, however, the extract is also acidified before the precipitation, which makes it impossible to recover the alkali used.
In der US 5,112,964 wird ein Verfahren zur Gewinnung von wasserlöslicher Hemicellulose aus Getreideteilen beschrieben. Dadurch lässt sich Hemicellulose in Form eines grauen Pulvers in sehr niedrigen Ausbeuten von maximal 8 % gewinnen, was eine wirtschaftliche Nutzung schwierig macht.No. 5,112,964 describes a process for obtaining water-soluble hemicellulose from cereal parts. As a result, hemicellulose in the form of a gray powder can be obtained in very low yields of not more than 8%, which makes economic use difficult.
In der DE 44 31 544 wird ein Verfahren zur Isolierung vornehmlich wasserlöslicher Inhaltsstoffe wie Proteine und Pentosane aus Roggen beschrieben. Die dabei zu erzielenden Ausbeuten betragen jedoch ebenfalls nur 13 % und sind daher wirtschaftlich unattraktiv.In DE 44 31 544 a process for the isolation of primarily water-soluble ingredients such as proteins and pentosans from rye is described. However, the yields to be achieved are also only 13% and are therefore economically unattractive.
Die EP 1 155 104 beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Arabinoxylan aus Maisfasern durch alkalische Extraktion. Die durch Fällung mit Alkohol in guten Ausbeuten gewonnenen Hemicellulosen sind jedoch dunkel gefärbt und besitzen eine für Folgereaktionen unvorteilhafte sehr breite Molmassenverteilung.EP 1 155 104 describes a process for the production of arabinoxylan from maize fibers by alkaline extraction. However, the hemicelluloses obtained by precipitation with alcohol in good yields are dark in color and have a very broad molar mass distribution which is unfavorable for subsequent reactions.
Die Extraktion von Xylanen aus verschiedenen Einjahrespfianzen, z.B. Weizenstroh, Reisstroh, Gerstenstroh, Maisstengeln, Ölpalmfasern, beschreibt die Arbeitgruppe von R.C. Sun in mehreren Veröffentlichungen (z.B. R.C. Sun, X.-F. Sun, S.-H. Zhang, J. Agr. Food Chem., 49, 2001, 5122- 5129; J.M. Fang, P. Fowler, J. Tomkinson, C.A.S. Hill, Carbohydrate Polymers, 47, 2002, 285- 293; R.C. Sun, J.M. Fang, J. Tomkinson, J. Agr. Food Chem., 48, 2000, 1247-1252). Bei diesen im Labormaßstab und mit Labormethoden durchgeführten Untersuchungen wurde der alkalische Extrakt jeweils vor der Fällung mit Säure neutralisiert. Bleichen wurden jeweils ohne Zusatz von organischen Lösungsmitteln im wässrigen System durchgeführt.The extraction of xylans from various annuals, e.g. Wheat straw, rice straw, barley straw, corn stalks, oil palm fibers, describes the working group of R.C. Sun in several publications (eg RC Sun, X.-F. Sun, S.- H. Zhang, J. Agr. Food Chem., 49, 2001, 5122-5199, JM Fang, P. Fowler, J. Tomkinson, CAS Hill, Carbohydrate Polymers, 47, 2002, 285-293; RC Sun, JM Fang, J. Tomkinson, J. Agr. Food Chem., 48, 2000, 1247-1252). In these tests, which were carried out on a laboratory scale and with laboratory methods, the alkaline extract was neutralized with acid before each precipitation. Bleaching was carried out in each case without the addition of organic solvents in an aqueous system.
Diese aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren weisen bei der Anwendung auf ligno- cellulosische Materialien jedoch durchweg den Nachteil auf, dass die gewonnenen Hemicellulosen durch Nebenprodukte in unakzeptablem Maße verunreinigt sind.However, these processes, which are known from the prior art, consistently have the disadvantage when applied to lignocellulosic materials that the hemicelluloses obtained are contaminated to an unacceptable extent by by-products.
Somit besteht nach wie vor das Bedürfnis nach einem Verfahren, welches die ökonomische Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischen Materialien in hohen Ausbeuten und hoher Reinheit ermöglicht. Es wurde nun gefunden, dass die Gewinnung von Hemicellulosen aus Lignocellulose in hoher Ausbeute und hoher Reinheit durch eine überraschend einfache Kombination von Kernprozessschritten folgender Abfolge möglich ist:Thus, there remains a need for a process that enables the economic recovery of hemicelluloses from lignocellulosic materials in high yields and high purity. It has now been found that the recovery of hemicelluloses from lignocellulose in high yield and high purity by a surprisingly simple combination of core process steps of the following sequence is possible:
a) Extraktion des lignocellulosischen Materials mit einer wässrigen alkalischen Lösunga) Extraction of the lignocellulosic material with an aqueous alkaline solution
b) Fällung der gelösten Hemicellulosen aus dem Extrakt in einem Gemisch aus Wasser und einer mit Wasser homogen mischbaren organischen Flüssigkeit Ab) Precipitation of the dissolved hemicelluloses from the extract in a mixture of water and a water-homogeneously miscible organic liquid A.
c) optionale Bleiche der isolierten Hemicellulosen in einem Bleichsystem umfassend ein Flüssigkeitsgemisch, enthaltend die Komponenten Wasser und organische Flüssigkeit A.c) optional bleaching of the isolated hemicelluloses in a bleaching system comprising a liquid mixture containing the components water and organic liquid A.
Durch geeignete Wahl der Fällungsmittelzusammensetzung lässt sich unter Erhalt hoher Ausbeuten ein unerwartet hoher Anteil an Lignin ausschleusen. Dabei kann auf eine Neutralisation des Extrakts vor der Fällung verzichtet werden, wodurch eine Wiedergewinnung des eingesetzten Alkalis ermöglicht wird und sich somit ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil gegenüber den bislang bekannten Verfahren realisieren lässt.By suitable choice of the precipitant composition, an unexpectedly high proportion of lignin can be discharged while retaining high yields. It can be dispensed with a neutralization of the extract prior to precipitation, whereby a recovery of the alkali used is made possible and thus can realize a significant economic advantage over the previously known methods.
Sind höchste Reinheiten gefordert, kann die in der Fällung gewonnene Hemicellulose gebleicht werden. Wird dieser Bleichschritt in einem Bleichsystem durchgeführt, dessen Flüssigkeitsgemisch eine ähnliche oder die gleiche Zusammensetzung hat wie das Fällbad, kann er unmittelbar nach der Fällung ohne weitere Zwischenschritte wie z.B. Wäschen erfolgen. Mit dieser einfachen, wirtschaftlich vorteilhaften Vorgehensweise lassen sich unerwartet gute Bleichergebnisse erzielen.If the highest purities are required, the hemicellulose obtained in the precipitation can be bleached. If this bleaching step is carried out in a bleach system whose liquid mixture has a similar or the same composition as the precipitation bath, it can be used immediately after the precipitation without further intermediate steps, e.g. Washes take place. With this simple, economically advantageous procedure can be achieved unexpectedly good bleaching results.
Der erste Schritt a) der erfϊndungsgemäßen Gewinnung von Hemicellulose aus Lignocellulose ist eine im Prinzip bekannte alkalische Extraktion. Dabei wird das lignocellulosische Material mit einer wässrigen alkalischen Lösung extrahiert. Geeignete Basen zur Herstellung der alkalischenThe first step a) of the production according to the invention of hemicellulose from lignocellulose is an alkaline extraction known in principle. The lignocellulosic material is extracted with an aqueous alkaline solution. Suitable bases for the preparation of the alkaline
Lösung sind beispielsweise Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid,Solution are, for example, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide or potassium hydroxide,
Erdalkalihydroxide wie Calciumhydroxid, Alkalicarbonate wie z.B. Natriumcarbonat sowieAlkaline earth hydroxides such as calcium hydroxide, alkali carbonates such as e.g. Sodium carbonate as well
AmmoniumhydroxidΛBevorzugt sind Alkali- oder Erdalkalihydroxide, besonders bevorzugt ist NatriumhydroxidAmmonium Hydroxide Λ Preferred are alkali or alkaline earth hydroxides, more preferably sodium hydroxide
Der Extraktionsprozess kann bei Raumtemperatur aber auch bei höheren Temperaturen, unter Normaldruck bis hin zum Siedepunkt der Extraktionslösung oder im drackfesten Behälter auch über den Siedepunkt der Extraktionsflüssigkeit hinaus, durchgeführt werden, wobei Behandlungdauer und ggf. Mischungsintensität rohstoffabhängig anzupassen sind. Auch die einzustellende Alkalikonzentration ist rohstoffabhängig und liegt bevorzugt zwischen 0,75 und 2,5 äq/1. Die Extraktion kann sowohl in einer Extraktionskolonne mit der zu extrahierenden Lignocellulose als stationäre Phase wie auch im Rührkessel erfolgen. AIs Rohstoff kann jegliche Form von Lignocellulose eingesetzt werden, je nach angestrebter Qualität der Hemicellulose in vorgeschalteten Prozessschritten gereinigt und/oder zerkleinert.The extraction process can be carried out at room temperature but also at higher temperatures, under normal pressure up to the boiling point of the extraction solution or in the non-fixed container and beyond the boiling point of the extraction liquid addition, treatment duration and possibly mixing intensity are dependent on the raw material. The alkali concentration to be adjusted is also dependent on the raw material and is preferably between 0.75 and 2.5 eq / l. The extraction can be carried out both in an extraction column with the lignocellulose to be extracted as a stationary phase as well as in the stirred tank. As a raw material, any form of lignocellulose can be used, depending on the desired quality of hemicellulose in upstream process steps cleaned and / or crushed.
Lignocellulosen sind Stoffe, die sowohl Cellulosefasern als auch Lignin enthalten. Beispiele sind praktisch alle strukturgebenden Pflanzenteile, wie Holz, Getreidehüllen bzw. -spelzen, Stängel von Einjahrespfianzen (also z.B. Getreidestroh) und Pflanzenfasern (z.B. Jute, Flachs, Baumwolle). Für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet sind lignocellulosische Stoffe mit nur geringem Gehalt an Lignin, z.B. Maisspindeln, Weizenstroh und insbesondere Haferspelzen.Lignocelluloses are substances that contain both cellulose fibers and lignin. Examples are virtually all structuring plant parts such as wood, cereal husks, stems of annual one-year plants (i.e., cereal straw) and plant fibers (e.g., jute, flax, cotton). Particularly suitable for the process according to the invention are lignocellulosic substances with only a low content of lignin, e.g. Corn spindles, wheat straw and in particular oat husks.
Ein aufgrund seines niedrigen Ligninanteils und der damit verbundenen vergleichsweise leichten Extrahierbarkeit der Hemicellulosen bevorzugter Rohstoff sind Haferspelzeπ, besonders bevorzugt Haferspelzen, die durch Aufrauhen ihrer Oberfläche durch einen Walzenstuhl vorbehandelt wurden.A preferred raw material due to its low lignin content and the associated comparatively easy extractability of the hemicelluloses are oat spelts, more preferably oat hulls, which have been pretreated by roughening their surface by a roller mill.
Nach der mechanischen Abtrennung des Extraktionsrückstands, beispielsweise durch Filtration, Zentrifugation oder Filterpressung, wird ein hemicellulosehaltiger Extrakt erhalten. Die Extraktausbeute kann erhöht werden, wenn der Extraktionsrückstand einen zusätzlichen Waschprozess durchläuft und das beladene Waschmedium anschließend dem Extrakt zugefügt wird. Der Extrakt kann vor Beginn der Fällung weitere Zwischenschritte durchlaufen. So kann z.B. im Zuge einer Rückgewinnung des eingesetzten Alkalis der Extrakt eine Nanofϊltrations- oder Elektrodialysestufe durchlaufen, wobei dem Extrakt Alkali entzogen wird und es somit faktisch zu einer Aufkonzentrierung der gelösten Hemicellulosen kommt.After the mechanical separation of the extraction residue, for example by filtration, centrifugation or filter pressing, a hemicellulose-containing extract is obtained. The extract yield can be increased if the extraction residue undergoes an additional washing process and the loaded washing medium is then added to the extract. The extract may undergo further intermediate steps before the precipitation begins. Thus, e.g. in the course of recovery of the alkali used, the extract undergoes a nanofluidation or electrodialysis stage, whereby alkali is removed from the extract and thus in fact a concentration of the dissolved hemicelluloses occurs.
Die Abtrennung der Hemicellulosen erfolgt im Schritt b) durch Einführen des Extrakts in ein aus Wasser und einer organischen, mit Wasser homogen mischbaren Flüssigkeit A bestehendes Fällungsmedium, wobei die gelösten Hemicellulosen aus der Lösung ausfallen, während des Extraktionsprozesses ebenfalls gelöste unerwünschte, z.T. stark gefärbte Nebenbestandteile wie z.B. Lignin in Lösung verbleiben. Die Zusammensetzung des Fällbades entscheidet dabei darüber, in welchem Ausmaß dies erreicht werden kann. Wird die Fällbadzusammensetzung entsprechend gewählt, kann, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen, bei kaum verminderter Hemicellulose- ausbeute ein großer Teil der unerwünschten Nebenbestandteile in Lösung gehalten werden.The separation of the hemicelluloses takes place in step b) by introducing the extract into a precipitation medium consisting of water and an organic liquid H which is homogeneously miscible with water, the dissolved hemicelluloses precipitating out of the solution, likewise dissolved undesired, e.g. strongly colored minor components such as e.g. Lignin remain in solution. The composition of the precipitation bath decides to what extent this can be achieved. If the precipitation bath composition is selected accordingly, a large part of the unwanted secondary constituents can be kept in solution with barely reduced hemicellulose yield, as the examples below show.
In einer bevorzugten Zusammensetzung enthält das Fällbad nach vollständiger Einleitung des Extrakts zwischen 25 und 75 Masse-% der organischen Flüsigkeit A, besonders bevorzugt zwischen 30 und 60 Masse-% der organischen Flüssigkeit A. Die organische Flüssigkeit A wird dabei bevorzugt aus der Gruppe der mit Wasser homogen mischbaren Alkohole oder Ketone ausgewählt. Beispiele für geeignete Alkohole sind Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol sowie Glykol und Glycerin. Beispiele für geeignete Ketone sind Aceton, Methyl- ethylketon. Ganz besonders bevorzugt finden Methanol, Ethanol, Isopropanol oder Aceton Anwendung.In a preferred composition contains the precipitating bath after complete initiation of the extract between 25 and 75% by mass of the organic liquid A, more preferably between 30 and 60% by mass of the organic liquid A. The organic liquid A is preferably selected from the group of Water homogeneously miscible alcohols or ketones selected. Examples of suitable alcohols are methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol and glycol and glycerol. Examples of suitable ketones are acetone, methyl ethyl ketone. Very particular preference is given to using methanol, ethanol, isopropanol or acetone.
Eine Fällung der gelösten Hemicellulose ist zwar prinzipiell auch durch Neutralisation des Extrakts mit Säure möglich, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, dieses Vorgehen hat aber mehrere Nachteile:Although precipitation of the dissolved hemicellulose is in principle also possible by neutralization of the extract with acid, as is known from the prior art, this procedure has several disadvantages:
• Die Fällung verläuft häufig nur unvollständig.• The precipitation is often incomplete.
• Es wird kein optimaler Reinigungseffekt erzielt.• There is no optimal cleaning effect.
• Das in der Extraktion eingesetzte Alkali wird durch Säurezugabe neutralisiert und ist somit einer Wiedergewinnung nicht mehr zugänglich.• The alkali used in the extraction is neutralized by acid addition and is therefore no longer accessible for recovery.
Bei erfindungsgemäßer Zusammensetzung des Fällbads ist eine Neutralisation des Extrakts nicht erforderlich. Das eingesetzte Alkali verbleibt in gelöster Form im Fällbad und kami in einem nachgeschalteten Aufarbeitungsprozess aus diesem zurück gewonnen werden.With inventive composition of the precipitation bath neutralization of the extract is not required. The alkali used remains in dissolved form in the precipitation bath and can be recovered from it in a subsequent work-up process.
Die mechanische Abtrennung der gefällten Hemicellulose kann durch unterschiedliche Verfahren, beispielsweise Filtration, Zentrifugation oder Filterpressung, erfolgen.The mechanical separation of the precipitated hemicellulose can be carried out by different methods, for example filtration, centrifugation or filter pressing.
Ist eine besonders hohe Reinheit bzw. eine besonders geringe Färbung der Hemicellulose gewünscht, bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, eine Bleichstufe in einem zusätzlichen Schritt c) ohne weitere Zwischenschritte anzuschließen. Dazu wird die abgetrennte Hemicellulose bevorzugt mit einem Flüssigkeitsgemisch versetzt, welches die gleichen Komponenten wie das Fällbad, d.h. Wasser und organische, mit Wasser mischbare Flüssigkeit A, enthält.If a particularly high purity or a particularly low color of the hemicellulose is desired, the process according to the invention offers the possibility of connecting a bleaching stage in an additional step c) without further intermediate steps. For this purpose, the separated hemicellulose is preferably mixed with a liquid mixture which contains the same components as the precipitation bath, i. Water and organic, water-miscible liquid A contains.
Geeignete Bleichmittel sind beispielsweise Chlor, Hypochlorite, Chlordioxid, Sauerstoff, Peroxo- verbindungen, Kaliumpermanganat oder Ozon, vorzugsweise Wasserstoffperoxid oder Ozon. Typische Konzentrationen an Bleichmittel sind beispielsweise im Falle von Wasserstoffperoxid 1 bis 10 % bezogen auf den zu bleichenden Feststoff, im Falle von Ozon 0,01 bis 1 % bezogen auf den zu bleichenden Feststoff. Weiterhin können übliche Hilfsstoffe, wie beispielsweise Natriumhydroxid eingesetzt werden.Suitable bleaching agents are, for example, chlorine, hypochlorites, chlorine dioxide, oxygen, peroxo compounds, potassium permanganate or ozone, preferably hydrogen peroxide or ozone. Typical concentrations of bleach are, for example, in the case of hydrogen peroxide 1 to 10% based on the solid to be bleached, in the case of ozone 0.01 to 1% based on the solid to be bleached. Furthermore, customary auxiliaries, such as, for example, sodium hydroxide, can be used.
Dieses Vorgehen bietet den Vorteil, dass kein Mediumswechsel durchgeführt werden muss und somit keine zusätzlichen Stoffkomponenten einfließen. Besonders bevorzugt wird das Bleichsystem so eingestellt, dass seine Zusammensetzung hinsichtlich der Komponenten Wasser und organische Flüssigkeit A der des Fällbades nach vollständig eingetragenem Extrakt entspricht. Dieses Vorgehen bietet neben einer vereinfachten Lagerhaltung den Vorteil eines zusätzlichen Reinigungseffektes.This procedure offers the advantage that no medium change must be carried out and thus no additional substance components are included. The bleach system is particularly preferably adjusted so that its composition with respect to the components water and organic liquid A corresponds to that of the precipitation bath after completely introduced extract. This procedure offers not only a simplified storage but also the advantage of an additional cleaning effect.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen, die die erfindungsgemäße Lehre nicht beschränken sollen, im einzelnen erläutert. Dem Fachmann sind im Rahmen der erfindungs- gemäßen Offenbarung weitere Ausführungsbeispiele offensichtlich. The invention will be explained in more detail below with reference to examples which are not intended to limit the teaching according to the invention. Within the scope of the disclosure according to the invention, further embodiments are obvious to the person skilled in the art.
BeispieleExamples
Beispiel 1:Example 1:
Haferspelzen werden mit 5 %-iger Natronlauge in einem Feststoffanteil von 10 % bei 90 0C 60 min lang extrahiert. Der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltene Extrakt wird anschließend einer Fällung in unterschiedlich zusammengesetzten Methanol-Wasser-Gemischen unterzogen. Dabei werden 200 g Extrakt in jeweils 600 g Fällbad eingetragen. Ausbeuten und Kappazahlen der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltenen Hemicellulosen sind in Tabelle 1 angegeben.Oat husks are extracted with 5% sodium hydroxide solution at a solids content of 10% at 90 0 C for 60 min. The extract obtained by pressing, filtration or centrifugation is then subjected to a precipitation in differently composed methanol-water mixtures. In this case, 200 g of extract are introduced into each 600 g precipitation bath. Yields and kappa numbers of the hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 1.
Die Kappazahl gibt die Menge an 0,1-n-Kaliumpermanganatlösung in ml an, die bei der Behandlung von 1 g trockener Testsubstanz verbraucht wird. Die Kappazahl gibt einen Anhalt für den Aufschlussgrad von Zellstoffen und zellstoffähnlichen Stoffen (wie z.B. Hemicellulosen), insbesondere gibt sie einen Anhalt für den Restligningehalt. Je kleiner die Kappazahl, desto geringer ist der Gehalt an mit KMnC>4 oxidierbaren Anteilen (im wesentlichen Lignin). DieThe kappa number indicates the amount of 0.1 n-potassium permanganate solution in ml which is consumed in the treatment of 1 g of dry test substance. The kappa number gives an indication of the degree of pulping of pulps and pulp-like substances (such as hemicelluloses), in particular it gives an indication of the residual lignin content. The smaller the kappa number, the lower the content of KMnC> 4 oxidizable portions (essentially lignin). The
Kappazahl ist eine dem Fachmann bekannte und international übliche Chrakterisierungsmethode für Zellstoffe und wird z.B. gemäß Zellcheming-Merkblatt FV/37/80 bestimmt.Kappa number is a pulping method known to those skilled in the art and used internationally for pulps and is described e.g. according to Zellcheming leaflet FV / 37/80.
Tabelle 1: Ausbeuten und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten durch Fällung eines alkalischen Haferspelzenextrakts in Methanol-Wasser-MischungenTable 1: Yields and kappa numbers of hemicelluloses obtained by precipitation of an alkaline oat spelled extract in methanol-water mixtures
c MeOH - Methanolgehalt im Fällbad nach vollständigem Eintrag des Extrakts (% w/w)c MeOH - methanol content in the precipitation bath after complete entry of the extract (% w / w)
Gesamtausbeute - absolute Ausbeute an gefälltem Material (g/200 g Extrakt)Total yield - absolute yield of precipitated material (g / 200 g extract)
KH-Ausbeute - absolute Ausbeute an Kohlenhydraten bzw. Hemicellulose (g/200 g Extrakt)KH yield - absolute yield of carbohydrates or hemicellulose (g / 200 g extract)
Kappa - Kappazahl der Hemicellulose, ein Maß für den Ligninanteil Die Daten zeigen, dass bei nahezu konstanter Kohlenhydratausbeute die Gesamtausbeute bei sinkendem Methanolanteil im Fällbad ein Minimum bei ca. 45 % Methanolanteil im Fällbad durchläuft. An diesem Punkt ist die Ausschleusung von Verunreinigungen demnach maximal, was die Kappazahl bestätigt.Kappa - kappa number of hemicellulose, a measure of lignin content The data show that with a nearly constant carbohydrate yield, the overall yield with decreasing methanol content in the precipitation bath goes through a minimum at about 45% methanol content in the precipitation bath. At this point, the discharge of impurities is therefore maximum, which confirms the kappa number.
Beispiel 2:Example 2:
Haferspelzen werden mit 5 %-iger Natronlauge in einer Stoffdichte von 10 % bei 90 0C 60 min lang extrahiert. Der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltene Extrakt wird anschließend mit konz. Schwefelsäure neutralisiert und danach einer Fällung in unterschiedlich zusammengesetzten Methanol-Wasser-Gemischen unterzogen. Dabei werden 200 g Extrakt in jeweils 600 g Fällbad eingetragen. Ausbeuten und Kappazahlen der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltenen Hemicellulosen sind in Tabelle 2 angegeben.Oat husks are extracted with 5% sodium hydroxide in a consistency of 10% at 90 0 C for 60 min. The extract obtained by pressing, filtration or centrifugation is then treated with conc. Neutralized sulfuric acid and then subjected to precipitation in differently composed methanol-water mixtures. In this case, 200 g of extract are introduced into each 600 g precipitation bath. Yields and kappa numbers of the hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 2.
Tabelle 2: Ausbeuten und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten durch Fällung eines neutralisierten Haferspelzenextrakts in Methanol-Wasser-MischungenTable 2: Yields and kappa numbers of hemicelluloses obtained by precipitation of a neutralized oat spelled extract in methanol-water mixtures
nb nicht bestimmbar not determinable
Die Daten zeigen, dass eine vorgeschaltete Neutralisation des Extrakts zu Hemicellulosen führt, deren Gehalt an Lignin im Bereich des Gesamtausbeuteminimums deutlich höher ist als bei Hemicellulosen, die gemäß Beispiel 1 ohne vorgeschaltete Neutralisation gefällt wurden. Eine vorgeschaltete Neutralisation führt somit nicht nur zu einem Verlust des eingesetzten Alkalis, sondern auch zu Produkten mit geringerer Reinheit.The data show that an upstream neutralization of the extract leads to hemicelluloses whose content of lignin is significantly higher in the region of the total yield minimum than hemicelluloses which were precipitated without prior neutralization according to Example 1. An upstream neutralization thus leads not only to a loss of the alkali used, but also to products with lower purity.
Beispiel 3:Example 3:
Haferspelzen werden mit 5 %-iger Natronlauge in einer Stoffdichte von 10 % bei 9O0C 60 min lang extrahiert. Der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltene Extrakt wird anschließend einer Fällung in unterschiedlich zusammengesetzten Isopropanol-Wasser-Gemischen unterzogen. Dabei werden 200 g Extrakt in jeweils 600 g Fällbad eingetragen. Ausbeuten und Kappazahlen der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltenen Hemicellulosen sind in Tabelle 3 angegeben.Oat husks are extracted with 5% sodium hydroxide in a consistency of 10% at 9O 0 C for 60 min. The extract obtained by pressing, filtration or centrifugation is then subjected to a precipitation in differently composed isopropanol-water mixtures. In this case, 200 g of extract are introduced into each 600 g precipitation bath. Yields and Kappa numbers of the hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 3.
Tabelle 3: Ausbeuten und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten durch Fällung eines alkalischen Haferspelzenextrakts in Isopropanol-Wasser-MischungenTable 3: Yields and kappa numbers of hemicelluloses obtained by precipitation of an alkaline oat spelled extract in isopropanol-water mixtures
c IPA Isopropanolgehalt im Fällbad nach vollständigem Eintrag des Extrakts (%' c IPA isopropanol content in the precipitation bath after complete entry of the extract (% '
Die Daten demonstrieren, dass auch bei Verwendung von Isopropanol als Fällungsmedium die Gesamtausbeute ab ca. 50 % Isopropanolanteil im Fällbad mit steigendem Isopropanolanteil sehr viel stärker ansteigt als die Kohlenhydratausbeute, das Produkt also, wie auch aus den Kappazahlen zu sehen, mit zunehmendem Isopropanolanteil im Fällbad immer stärker verunreinigt wird.The data demonstrate that even with the use of isopropanol as the precipitation medium, the total yield from about 50% isopropanol in the precipitation bath with increasing isopropanol much more than the carbohydrate yield, so the product, as seen from the Kappa numbers, with increasing isopropanol content in the precipitation becoming increasingly contaminated.
Beispiel 4:Example 4:
Gefällte Hemicellulose aus Beispiel 2 (60 % w/w MeOH-Anteil im Fällbad) wird in Methanol- Wasser-Gemischen unterschiedlicher Zusammensetzungen unter Zusatz von 4 % Natronlauge und 6 % Wasserstoffperoxid (jeweils bezogen auf Rohxylan atro) in einer Stoffdichte von 10 % bei 900C 120 min lang behandelt. Kappazahlen und Weißgrade der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltenen gebleichten Hemicellulosen sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4: Weißgrade und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten nach Peroxidbleiche in Methanol-Wasser-MischungenPrecipitated hemicellulose from Example 2 (60% w / w MeOH content in the precipitation) is in methanol-water mixtures of different compositions with the addition of 4% sodium hydroxide solution and 6% hydrogen peroxide (each based on Rohxylan atro) in a consistency of 10% 90 0 C treated for 120 minutes. Kappa numbers and whiteness of the bleached hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 4. Table 4: Whiteness and kappa numbers of hemicelluloses obtained after peroxide bleaching in methanol-water mixtures
c MeOH Methanolgehalt im Bleichslurry (% w/w) Weißgrad Weißgrad (% ISO) c MeOH methanol content in bleach slurry (% w / w) whiteness whiteness (% ISO)
Das beste Bleichergebnis wird mit einem Methanolgehalt im Bleichslurry von 50 bis 60 % erzielt und liegt damit auch im Bereich der für die Fällung optimalen Zusammensetzung.The best bleaching result is achieved with a methanol content in the bleaching slurry of 50 to 60% and is thus also in the range of the optimal composition for the precipitation.
Beispiel 5:Example 5:
Gefällte Hemicellulose aus Beispiel 3 (40 % w/w IPA-Anteil im Fällbad) wird in Isopropanol- Wasser-Gemischen unterschiedlicher Zusammensetzungen unter Zusatz von 0,9 % Natronlauge und 4 % Wasserstoffperoxid (jeweils bezogen auf Rohxylan atro) in einer Stoff dichte von 10 % bei 900C 120 min lang behandelt. Kappazahlen und Weißgrade der durch Pressen, Filtration oder Zentrifugation erhaltenen gebleichten Hemicellulosen sind in Tabelle 5 angegeben. Precipitated hemicellulose from Example 3 (40% w / w IPA content in the precipitation) is in isopropanol-water mixtures of different compositions with the addition of 0.9% sodium hydroxide solution and 4% hydrogen peroxide (each based on Rohxylan atro) in a fabric density of 10% treated at 90 0 C for 120 min. Kappa numbers and degrees of whiteness of the bleached hemicelluloses obtained by pressing, filtration or centrifugation are given in Table 5.
Tabelle 5; Weißgrade und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten nach Peroxidbleiche in Isopropanol-Wasser-MischungenTable 5; Whitenesses and kappa numbers of hemicelluloses obtained after peroxide bleaching in isopropanol-water mixtures
c IPA Isopropanolgehalt im Bleichslurry (% w/w) Weißgrad Weißgrad (% ISO) c IPA isopropanol content in bleach slurry (% w / w) whiteness whiteness (% ISO)
Das beste Bleichergebnis wird mit einem Isopropanolgehalt im Bleichslurry von 40 % erzielt und Hegt damit auch im Bereich der für die Fällung optimalen Zusammensetzung. The best bleaching result is achieved with an isopropanol content in the bleach slurry of 40% and is therefore also in the range of optimum composition for the precipitation.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem Material umfassend die KernprozessschritteA process for recovering hemicelluloses from lignocellulosic material comprising the core process steps
a) Extraktion der-Lignocellulose mit wässriger alkalischer Lösung unter Gewinnung eines alkalischen Extraktsa) extraction of the lignocellulose with aqueous alkaline solution to obtain an alkaline extract
b) Fällung des alkalischen Extrakts in einem Fällbad aus Wasser und einer mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit A,b) precipitation of the alkaline extract in a precipitation bath of water and a water-miscible organic liquid A,
dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Extrakt vor der Fällung nicht neutralisiert wird und der Anteil der organischen Flüssigkeit A im Fällbad nach erfolgter Fällung zwischen 25 und 70 Masse-% beträgt.characterized in that the alkaline extract is not neutralized before the precipitation and the proportion of the organic liquid A in the precipitation bath after precipitation is between 25 and 70% by mass.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der organischen Flüssigkeit A im Fällbad nach erfolgter Fällung zwischen 30 und 60 Masse-% beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the proportion of the organic liquid A in the precipitation bath after precipitation is between 30 and 60% by mass.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Flüssigkeit A aus der Gruppe der Alkohole oder Ketone ausgewählt ist.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the organic liquid A is selected from the group of alcohols or ketones.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Flüssigkeit Methanol, Ethanol, Isopropanol oder Aceton ist.4. The method according to claim 3, characterized in that the organic liquid is methanol, ethanol, isopropanol or acetone.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel eine wässrige Lösung eines Alkali- oder Erdalkalihydroxids ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the extractant is an aqueous solution of an alkali or alkaline earth metal hydroxide.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt c) eine Bleiche der Hemicellulosen durchgeführt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a further step c), a bleaching of the hemicelluloses is carried out.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c) in einem Bleichsystem umfassend ein Flüssigkeitsgemisch, enthaltend die Komponenten Wasser und organischer Flüssigkeit A durchgeführt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that step c) in a bleaching system comprising a liquid mixture containing the components of water and organic liquid A is performed.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch die gleiche Zusammensetzung hat wie das Fällbad nach erfolgter Fällung.8. The method according to claim 7, characterized in that the liquid mixture has the same composition as the precipitation bath after precipitation.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem lignocellulosischen Material um Haferspelzen handelt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is the oat husks in the lignocellulosic material.
10. Hemicellulose erhalten nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 10. Hemicellulose obtained according to one of claims 1 to 9.
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