AT147169B - Verfahren zur Umwandlung von Zellulose oder zelluloseähnlichen Substanzen in niedrigermolekulare Produkte. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Umwandlung von Zellulose oder zelluloseähnliehen Substanzen in niedrigermolekulare
Produkte. 



    Das vorliegende Verfahren bezweckt einen schonenden und regelbaren Abbau von zellulosehaltigem Material, um aus ihm verwertbare chemische Produkte zu erhalten. Als Ausgangsstoffe können nach dem Verfahren der Erfindung irgendwelche Stoffe der obengenannten Art verwendet werden, wie Zellulose selbst, Pflanzen, Pflanzenteile, Samen, usw. ; insbesondere aber bezieht sich die Erfindung auf die Verarbeitung von Holz zur Gewinnung von Zucker oder zuckerhaltigen Stoffen. 



  Das Verfahren beruht auf hydrolytischem Abbau der höheren Kohlehydrate und unterscheidet sich von dem bekannten hydrolytischen Spaltungsmethoden dadurch. dass es infolge schwacher und regelbarer Einwirkung auf die komplexen Moleküle dieser Rohstoffe die Gewinnung fallweise verschiedener Endprodukte in einfacher Weise gestattet. Das Verfahren ist durch geeignete Wahl von Konzentration, Behandlungsdauer und Temperatur steuerbar. 



  Im allgemeinen besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, Material der genannten Art mit verdünnten Säuren durchgängig zu befeuchten und hierauf das Material ganz oder teilweise zu trocknen bzw. dem Material das Wasser ganz oder teilweise zu entziehen, was bei Temperaturen nicht über etwa 105  C, am besten bei Temperaturen unter 100  C ohne Anwendung von Druck durchgeführt wird. Die Trocknung muss auf alle Fälle so weit getrieben werden, bis die beabsichtigte Umwandlung z. B. Verzuckerung der Zellulose oder des zelluloseähnlichen Materials im gewünschten Mass eingetreten ist. Dies kann bei verhältnismässig niedriger Temperatur der Fall sein, z. B. bei 60  C oder auch erst bei höherer Temperatur, etwa bei 105  C, wo schon vollständige Trocknung erfolgt ist.

   Das getrocknete Material wird hierauf mittels Wassers, verdünnter Säuren oder Alkalien kalt oder heiss extrahiert, eventuell kann hiebei Druck angewendet werden. Durch die Extraktion unter Anwendung von Hitze und Druck lässt sich in der Regel eine Erhöhung der Ausbeute an Zucker erreichen, sie empfiehlt sich besonders bei Verarbeitung von Stüekholz gemäss der vorliegenden Erfindung. Es wird eine zuckerhaltige Lösung gewonnen, die z. B. der Vergärung zwecks Alkoholgewinnung zugeführt werden kann, und ein Rückstand, der im wesentlichen aus Ligninsubstanzen besteht. Statt verdünnter Säuren kann beim vorliegenden Verfahren eine Lösung saurer Salze verwendet werden. 



  Das Ausgangsmaterial kann in fein zerkleinertem Zustand angewendet werden, also Holz z. B. als Sägespäne. Die Tränkung kann auf beliebige Art erfolgen, wie z. B. durch Aufbringen der Flüssigkeit auf das Material oder umgekehrt durch Eintauchen desselben in die Flüssigkeit. Ist das Ausgangsprodukt sehr hart, wie es z. B. die Schalen mancher Samen sind, dann empfiehlt es sich, das Rohmaterial erst mit der Tränkungsflüssigkeit aufzukochen, nach dem Erkalten die Flüssigkeit abzupressen und das Material zu trocknen. Es können auch Ausgangsstoffe, die, wie z. B. manche Hölzer, zu irgend einem andern Zwecke bereits ausgelaugt wurden, als Rohstoff für das vorliegende Verfahren dienen. Pflanzenteile mit besonders hohem Wassergehalt werden zweckmässig durch Abpressen oder Trocknen entwässert, bevor sie dem Verfahren unterworfen werden. 



  Die Tränkungsflüssigkeit besteht aus einer verdünnten Säurelösung oder einer Lösung saurer Salze. Vorwiegend werden verdünnte anorganische Säuren, wie etwa 5%ige Salzsäure oder etwa 8% ige Schwefelsäure angewendet. 



  In manchen Fällen erweist es sich als vorteilhaft, der sauren Lösung überdies Salze anorganischer oder organischer Säuren zuzusetzen, wie Phosphate oder ein Alkalisulfat oder-chlorit. Es können in diesem Falle z. B. auf 100 Teile Tränkungsflüssigkeit 1 Teil primäres Magnesiumphosphat oder 1 Teil   

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Kaliumsulfat zugesetzt werden. Im Falle des Zusatzes von Phosphat wird beim vollständigen oder teilweisen Trocknen Phosphorsäure frei, die auch auf das Material   aufschliessen   bzw. verzuckernd wirkt, aber eine zu energische Einwirkung der Schwefelsäure verhindert. Analoges gilt für die Anwendung eines Alkalisulfatzusatzes, wobei das primäre Sulfat entsteht, das, ähnlich wie Phosphorsäure, die Aufschlusswirkung der Schwefelsäure mildert. Beim Zusatz eines Chlorides, wie z.

   B. von Natriumchlorid, wird in der Hitze Salzsäure frei, die   energisch   abbauend wirkt, wobei gleichzeitig die Schwefelsäurewirkung gemildert wird. 



   Beim Arbeiten mit verdünnten Säuren oder sauren Salzen gemäss den obigen Angaben werden die Zellulose oder die zelluloseähnlichen Stoffe in an sich bekannter Weise abgebaut. 



   Bei'der Behandlung von Holz nach dem vorliegenden Verfahren, z. B. mit Salzsäure, verbleibt nach dem Trocknen bei etwa   1000 C ein,   Produkt, das in schwach saurem Zustand oder nach Neutralisierung etwa mit Soda oder nach schwach Alkalischstellen auf Grund seines   Zuckergehaltes   ohne weiteres als Futtermittel verwendet werden-kann. 



   Der Zuckergehalt des Produktes kann auch dadurch nutzbar gemacht werden, dass das Produkt nach dem Trocknen kalt oder heiss und eventuell unter Druck extrahiert und der Extrakt z. B. mit Hefe vergoren oder auf Sirup eingedickt wird, der als solcher etwa verfüttert werden kann. 



   Es ist bereits bekannt, zellulosehaltiges Material, wie Holz, dadurch zu verzuckern, dass es mit wässeriger schwefliger Säure befeuchtet und die feuchte Masse in geschlossenen Gefässen auf   120-145  C   unter Rühren erhitzt wird, worauf die schweflige Säure abgeblasen und die Masse extrahiert wird. Von diesem Verfahren unterscheidet sich das der vorliegenden Erfindung vor allem dadurch, dass es die gänzliche oder teilweise Trocknung des getränkten Materials in Anwendung bringt und hiebei nicht in geschlossenen Gefässen gearbeitet wird. 



   Beispiel 1 : 100 Teile zerkleinertes Holz (Sägespäne) werden mit 100 Teilen 8% iger Schwefelsäurelösung durchfeuchtet und bei etwa   650 C getrocknet.   Während des Trockenvorganges konzentriert sich die Schwefelsäure und die Zellulose des Holzes wird in Zucker übergeführt. Nach vollendeter Trocknung wird das Reaktionsprodukt mit Wasser extrahiert, es geht der Zucker in Lösung und es bleibt Kohle zurück, die als Aktivkohle oder als Brennstoff verwendet werden kann. Die auf diese Art gewonnene Zuckerlösung ist von lichter Farbe und kann z. B. zu Sirup eingedampft oder vergoren werden. 



   Beispiel 2 : 100 Teile   10% ige   Salzsäure werden mit   Teil   Salpetersäure versetzt, und es werden 100 Teile von Spänen eines gerbstoffhaltigen Holzes mit dieser Säuremischung befeuchtet, hierauf wird bei zirka   950 C getrocknet,   die getrocknete Masse wird mit Wasser extrahiert, der Extrakt wird vergoren, der Alkohol abgetrieben und hierauf die Flüssigkeit eingedampft. Das so gewonnene Produkt ist gerbstoffhaltig und kann zum Gerben Verwendung finden. Der Extrakt kann aber auch   im unvergorenen   Zustand zum Gerben dienen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Umwandlung von Zellulose oder Stoffen, die Zellulose oder zelluloseähnliche Substanzen, wie Abbauprodukte der Zellulose, z. B. Hemizellulosen, enthalten, in niedrigermolekulare Produkte, insbesondere Zucker, oder Zwischenprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass Produkte der angegebenen Art, wie Pflanzen oder   Pflanzenteile ;

     insbesondere Holz, mit verdünnter Säure oder einem verdünnten   Säuregemiseh   oder mit Lösungen saurer Salze oder einem Gemenge von Säure und sauren Salzen befeuchtet oder getränkt und hierauf bei Temperaturen bis etwa 105  C, vorzugsweise wesentlich unter   1000 C,   ohne Anwendung von Druck, ganz oder teilweise getrocknet werden, worauf aus dem ganz oder teilweise getrockneten Material die entstandenen Umwandlungsprodukte durch kalte oder heisse Extraktion, eventuell unter gleichzeitiger Anwendung von Druck, entfernt werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Salzen organischer oder unorganischer Natur, insbesondere von Phosphaten, wie z. B. primären Magnesiumphosphat oder von Alkalisulfat oder-chlorid.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verarbeitende Material zunächst mit der Tränkungsflüssigkeit aufgekocht und nach dem Entfernen der überschüssigen Tränkungflüssigkeit durch Abziehen, Abpressen od. dgl. dem Trocknungsverfahren unterworfen wird.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwesenheit von Gerbstoffen im Ausgangsmaterial solche Säuren angewendet werden, die den Gerbstoff nicht schädigen, insbesondere Salzsäure oder saure Salzlösungen, welchen eine geringe Menge Salpetersäure zugesetzt sein kann.