AT141691B

AT141691B - Verfahren zur Polymerisation von Mono-Sacchariden.

Info

Publication number: AT141691B
Authority: AT
Original assignee: Holzhydrolyse Ag
Priority date: 1933-02-16
Filing date: 1934-02-09
Publication date: 1935-05-10

Description

Verfahren zur Polymerisation von Mono-Sacchariden.

Beim Verzuckern von vegetabilischen Stoffen, insbesondere Holz, entstehen Lösungen von Kohlenhydraten, die Mono-Saccharide enthalten. Man kann letztere in reiner Form durch Kristallisation gewinnen. Es besteht aber in der Technik auch ein grosser Bedarf an reinen Polysacchariden. Nach der vorliegenden Erfindung werden Monosaccharide dadurch polymerisiert, dass man die Kohlenhydrate mit sehr kleinen Mengen freier Mineralsäuren erhitzt. Die Säuremenge wird so gering gewählt, dass sie in dem Endprodukt nicht neutralisiert zu werden braueht. Bei dem Erhitzen mit Mineralsäure braucht weder ein verringerter noch erhöhter Druck angewendet zu werden.

Die Dauer des Erhitzens richtet sich nach der gewählten Temperatur und auch nach dem gewählten kleinen Säurezusatz. Der Grad der Polymerisation kann durch Wahl dieser Faktoren geregelt werden. Um Nebenreaktionen zu vermeiden, werden hohe Temperaturen nur kurze Zeit angewendet. Die Säuren setzt man vorteilhaft als verdünnte Lösung zu. Beispielsweise verwendet man Säurelösungen, die 1 oder 1/10 Äquivalentgewicht im Liter enthalten, so dass man für 100 kg Zucker nur einige Kubikzentimeter Lösung zu verwenden hat.

Die Menge der zu verwendenden Säuren beträgt stets wesentlich weniger als O'l Teile auf 100 Teile Mono-Saccharide, Bei Temperaturen zwischen 1200 und 1800 C wird eine gewöhnlich ausreichende Polymerisation in einigen Minuten erreicht. Kohlenhydrate von noch höherem Molekulargewicht können erhalten werden, wenn man nach diesem kurzen Erhitzen auf höhere Temperaturen noch 3-6 Stunden auf 120-130 C erhitzt.

Um beispielsweise Dextrose zu polymerisieren, kann man 100 Teile reines Dextrosehydrat mit 0'002 Teilen Schwefelsäure vermischen, schmelzen und dann 30 Minuten lang auf 175 C erhitzen. Um
EMI1.1
es sich, Reaktionsgefässe aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Kupfer, zu benutzen und gut zu rühren. Nach dem Abkühlen erhält man eine spröde Masse, die sieh in Wasser leicht löst. Eine geringe braune Färbung kann durch Entfärbungsmittel leicht beseitigt werden. Mit 0'01 Teilen Schwefelsäure kann man 100 Gewichtsteile Dextrosehydrat mit geringem Aschegehalt (etwa 0'01%) polymerisieren, indem man
EMI1.2
der Betrag an Schwefelsäure etwas grösser gewählt werden.

Äquivalente Mengen von andern Mineralsäuren, wie Salzsäure oder Phosphorsäure, haben ähnliche Wirkung. Durch Mischung verschiedener Säuren wird der Effekt noch gesteigert. Beispielsweise erzielt man mit 0'002 Gewichtsteilen Schwefelsäure nach 20 Minuten bei 1650 C nur eine halb so starke Wirkung als mit 0'001 Teilen Schwefelsäure, gemischt mit 0'002 Teilen Phosphorsäure, unter sonst gleichen Bedingungen.

Die aus Dextrose hergestellten Produkte haben oft einen bitteren Nachgeschmack. Man kann ihn vermeiden, wenn man O'O1-0'02 Teile Salzsäure oder Schwefelsäure zusetzt, die Temperatur auf 150-160 C steigert und diese ungefähr 10 Minuten lang einwirken lässt. Aus den so entstandenen Polymerisationsprodukten kann man durch Beimischen von monomerer Dextrose, beispielsweise 25%, Sirupe erhalten. die dem gewöhnlichen Glukosesirup gleichkommen.

Bei der Polymerisation von Xylose sind die Bedingungen etwas milder als für Hexosen. Beispiels- weise braucht die Temperatur 125-140 C nicht zu übersteigen, wenn 100 Teile Xylose mit O'Ol Teilen
Schwefelsäure erhitzt werden.

Die praktische Durchführung ist sehr einfach. Der Ausgangsstoff wird mit einer verdünnten
Lösung der anzuwendenden Säure oder Säuren gemischt, die Masse in einem Kessel unter Rühren ge- schmolzen und dann auf die erforderliche Temperatur weiter erhitzt. Der Prozess kann auch ununter- brochen ausgeführt werden, indem man das geschmolzene Material durch entsprechend erhitzte Röhren fliessen lässt. Temperatur und Aufenthaltszeit sind dann in Übereinstimmung zu bringen. Man kann auch in einem Apparat mit erhitzten Zylindern arbeiten. Vorteilhaft bringt man den Zucker auf dem ersten Zylinder zur Schmelze, verwandelt ihn auf einem zweiten Zylinder in Sirup und nimmt ihn von dem dritten Zylinder ab. Das spröde Produkt lässt sich nach dem Erkalten leicht zerkleinern.

Zu lang ausgedehnte Behandlung bei hohen Temperaturen führt zur Zersetzung der Kohlen- hydrate und nicht zu weiterer Polymerisation. Entgegen der Erwartung geht die Polymerisation bei niedrigeren Temperaturen weiter, wenn das Erhitzen auf hohe Temperaturen vorangegangen ist.

Die nachfolgende Polymerisation kann bei der niedrigen Temperatur von 120 bis 1300 C ausgp- führt werden, aber sie erfordert ein Erhitzen von 3 bis 6 Stunden. Polysaceharide, die in dieser Weise hergestellt werden, sind wenig hygroskopisch und zeigen einen erheblichen Rückgang des Reduktionsvermögens gegenüber Fehling'scher Lösung. Die Eigenschaften der erhaltenen Sirupe können den verschiedenen Anforderungen der Praxis leicht angepasst werden, indem man weniger polymerisierte oder monomere Zucker mit den zuletzt erhaltenen schwach reduzierenden und hochmolekularen Kohlenhydraten vermischt.

Es war zwar schon bekannt. dass man aus konzentrierten Glukoselösungen durch Erhitzen mit Säure amorphe polymere Produkte erhält. die. nebenbei bemerkt. sehr schlecht definiert waren und oft als Dextrine bezeichnet wurden. Dem Bekannten gegenüber bringt die vorliegende Erfindung wesentliche Vorteile, die darauf zurückzuführen sind. dass man die Säure in so geringen Mengen anwendet. dass wesentlich weniger als 0-1 Teil auf 100 Teile Kohlenhydrate kommen, und Grad und Dauer der Erhitzung so gewählt werden, dass keine Zersetzung des Materials unter den. betreffenden Umständen eintritt. Die erhaltenen Polysaeeharide sind in der Hauptsache von einem neuen Typ. nicht direkt vergärhar durch gewöhnliche Hefe und nicht angreifbar durch Enzyme wie Diastase.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Polymerisation von Mono-Sacchariden durch Erhitzen mit geringen Mengen Säuren. dadurch gekennzeichnet, dass man die Mono-Saccharide mit wesentlich weniger als 0-1% Mineral- säure mischt und innerhalb des Temperaturbereiches von 120 bis 180 C so hoch erhitzt. dass keine Zersetzung eintritt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch l. dadurch gekennzeichnet, dass man auf 140-170"C einige Minuten 'lang erhitzt 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Erhitzen EMI2.1

4. Verfahren nach Anspruch l. dadurch gekennzeichnet, dass man eine Mischung von zwei Säuren. vorzugsweise von Schwefelsäure oder Salzsäure mit Phosphorsäure, benutzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass man 100 Teile Glukosehydrat mit etwa 0#01-0#02 Teilen Mineralsäure ungefähr 20 Minuten lang auf 140-160 C erhitzt.

6. Verfahren nach Anspruch l-dadurch gekennzeichnet, dass man 100 Teile Glukosehydrat mit etwa 0#01-0#02 Teilen Mineralsäure ungefähr 10 Minuten lang auf 160-) 700 C erhitzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen l und 6, dadurch gekennzeichnet, dass man 100 Teile Glukosehydrat mit etwa 0-01-0-02 Teilen Mineralsäure ungefähr 10 Minuten lang auf 160-170 C und darauffolgend ungefähr 5 Stunden auf 120 --1300 C erhitzt. EMI2.2