WO2006066724A1 - Verfahren zur gewinnung von hemicellulosen aus lignocellulosischem material - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem Material in hoher Ausbeute und Reinheit.

Description

Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem Material
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem Material in hoher Ausbeute und Reinheit.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
a) Extraktion des lignocellulosischen Materials mit einer wässrigen alkalischen Lösung
b) Fällung der gelösten Hemicellulosen aus dem Extrakt in einem Gemisch aus Wasser und einer mit Wasser homogen mischbaren organischen Flüssigkeit A
c) optionale Bleiche der isolierten Hemicellulosen in einem Bleichsystem umfassend ein Flüssigkeitsgemisch, enthaltend die Komponenten Wasser und organische Flüssigkeit 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.
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.
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 alkalischen
Lösung sind beispielsweise Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid,
Erdalkalihydroxide wie Calciumhydroxid, Alkalicarbonate wie z.B. Natriumcarbonat sowie
AmmoniumhydroxidΛBevorzugt sind Alkali- oder Erdalkalihydroxide, besonders bevorzugt ist Natriumhydroxid
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
• Die Fällung verläuft häufig nur unvollständig.
• Es wird kein optimaler Reinigungseffekt erzielt.
• Das in der Extraktion eingesetzte Alkali wird durch Säurezugabe neutralisiert und ist somit einer Wiedergewinnung nicht mehr zugänglich.
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.
Die mechanische Abtrennung der gefällten Hemicellulose kann durch unterschiedliche Verfahren, beispielsweise Filtration, Zentrifugation oder Filterpressung, erfolgen.
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.
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.
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.
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.
Beispiele
Beispiel 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.
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). Die
Kappazahl ist eine dem Fachmann bekannte und international übliche Chrakterisierungsmethode für Zellstoffe und wird z.B. gemäß Zellcheming-Merkblatt FV/37/80 bestimmt.
Tabelle 1: Ausbeuten und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten durch Fällung eines alkalischen Haferspelzenextrakts in Methanol-Wasser-Mischungen
Figure imgf000008_0001
c MeOH - Methanolgehalt im Fällbad nach vollständigem Eintrag des Extrakts (% w/w)
Gesamtausbeute - absolute Ausbeute an gefälltem Material (g/200 g Extrakt)
KH-Ausbeute - absolute Ausbeute an Kohlenhydraten bzw. Hemicellulose (g/200 g Extrakt)
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.
Beispiel 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.
Tabelle 2: Ausbeuten und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten durch Fällung eines neutralisierten Haferspelzenextrakts in Methanol-Wasser-Mischungen
Figure imgf000009_0001
nb nicht bestimmbar
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.
Beispiel 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.
Tabelle 3: Ausbeuten und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten durch Fällung eines alkalischen Haferspelzenextrakts in Isopropanol-Wasser-Mischungen
Figure imgf000010_0001
c IPA Isopropanolgehalt im Fällbad nach vollständigem Eintrag des Extrakts (%'
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.
Beispiel 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-Mischungen
Figure imgf000011_0001
c MeOH Methanolgehalt im Bleichslurry (% w/w) Weißgrad Weißgrad (% 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.
Beispiel 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.
Tabelle 5; Weißgrade und Kappazahlen von Hemicellulosen, erhalten nach Peroxidbleiche in Isopropanol-Wasser-Mischungen
Figure imgf000012_0001
c IPA Isopropanolgehalt im Bleichslurry (% w/w) Weißgrad Weißgrad (% 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.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung von Hemicellulosen aus lignocellulosischem Material umfassend die Kernprozessschritte
a) Extraktion der-Lignocellulose mit wässriger alkalischer Lösung unter Gewinnung eines alkalischen Extrakts
b) Fällung des alkalischen Extrakts in einem Fällbad aus Wasser und einer mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit 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.
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.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Flüssigkeit A aus der Gruppe der Alkohole oder Ketone ausgewählt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Flüssigkeit Methanol, Ethanol, Isopropanol oder Aceton ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel eine wässrige Lösung eines Alkali- oder Erdalkalihydroxids ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt c) eine Bleiche der Hemicellulosen durchgeführt wird.
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.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch die gleiche Zusammensetzung hat wie das Fällbad nach erfolgter Fällung.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem lignocellulosischen Material um Haferspelzen handelt.
10. Hemicellulose erhalten nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3222779A1 (de) 2016-03-22 2017-09-27 Jäckering Mühlen- und Nährmittelwerke GmbH Beschichtungsmasse auf stärkebasis

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120168102A1 (en) * 2009-04-02 2012-07-05 Sung-Hoon Yoon Pulping process for quality protection including methods for hemicellulose extraction and treatment of hemicellulose-extracted lignocellulosic materials
BR112013012692B1 (pt) * 2010-11-23 2020-03-17 Ecohelix Ab Método para aumentar o peso molecular de mananas e xilanas de madeira que compreendem porções aromáticas
JP2015086349A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 株式会社ダイセル 増粘剤
US9915030B2 (en) 2014-03-19 2018-03-13 Cnh Industrial Canada, Ltd. Washing apparatus and method for preparation of cellulose fibers for use in manufacture of biocomposite materials
WO2016199042A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Stora Enso Oyj Methods for treating lignocellulosic materials
CN110981993A (zh) * 2019-11-21 2020-04-10 昆明理工大学 一种禾草类原料中提取分离半纤维素的集成处理设备及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854995A (en) * 1973-03-19 1974-12-17 Sanyo Kokusaku Pulp Co Process for the recovery of sugars from spent sulfite liquor
US3935022A (en) * 1973-07-23 1976-01-27 Hannes Sihtola Method for the removal of hemicellulose from hemicellulose-containing caustic liquors
DE3405208A1 (de) * 1983-02-24 1984-08-30 Chemiefaser Lenzing AG, Lenzing, Oberösterreich Verfahren zur herstellung eines wasserbindenden mittels auf basis von hemicellulose sowie verwendung des mittels
US5352264A (en) * 1991-10-15 1994-10-04 Medina Vega Luis R Seed hull extracts

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1819233A (en) * 1930-04-10 1931-08-18 Cornstalk Products Company Inc Preparation of pentosans
US2709699A (en) * 1952-07-18 1955-05-31 Michael J Wolf Extracting hemicelluloses
US2868778A (en) * 1954-04-21 1959-01-13 Corn Prod Refining Co Process for extracting hemicellulose from corn coarse fiber
US2801955A (en) * 1955-11-17 1957-08-06 Nat Starch Products Inc Process for extraction of hemicellulose
US4038481A (en) * 1976-05-24 1977-07-26 Standard Brands Incorporated Method for treatment of corn hulls
JPH0611764B2 (ja) * 1988-12-07 1994-02-16 雪印乳業株式会社 水溶性ヘミセルロースの製造方法
US6352845B1 (en) * 1999-02-10 2002-03-05 Eastman Chemical Company Corn fiber for the production of advanced chemicals and materials: separation of monosaccharides and methods thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854995A (en) * 1973-03-19 1974-12-17 Sanyo Kokusaku Pulp Co Process for the recovery of sugars from spent sulfite liquor
US3935022A (en) * 1973-07-23 1976-01-27 Hannes Sihtola Method for the removal of hemicellulose from hemicellulose-containing caustic liquors
DE3405208A1 (de) * 1983-02-24 1984-08-30 Chemiefaser Lenzing AG, Lenzing, Oberösterreich Verfahren zur herstellung eines wasserbindenden mittels auf basis von hemicellulose sowie verwendung des mittels
US5352264A (en) * 1991-10-15 1994-10-04 Medina Vega Luis R Seed hull extracts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3222779A1 (de) 2016-03-22 2017-09-27 Jäckering Mühlen- und Nährmittelwerke GmbH Beschichtungsmasse auf stärkebasis

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