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Verfahren zur Verzuckerung von Holz.
Bei dem bekannten Aufschliessen von Holz mittels höchstkonzentrierter Salzsäure von 40 und mehr Prozent HCI wird das Holz vorher scharf, gewöhnlich bis auf etwa 5% Wasser, getrocknet, damit die Aufschlusssäure nicht verdünnt wird. Dieses völlige Austreiben der Holzfeuchtigkeit kann man beim Arbeiten im Laboratorium leicht so ausführen, dass keine chemische Veränderung des Holzes eintritt und die Höchstausbeute an Zucker erreicht wird. Die in der Literatur angegebenen Ausbeuten beziehen sich auf solche Laboratoriumsversuche.
Dieselben Erfolge liessen sich bisher mit den technischen Einrichtungen der Holztrocknung nicht erreichen. Beim scharfen Trocknen in grossem Massstabe werden die in den Pflanzenstoffen vorhandenen Kolloide koaguliert und in kittähnliche Stoffe übergeführt. Diese an sich kleinen Ver- änderungen haben zur Folge, dass die Verzuckerung nicht dieselbe Zuckerausbeute wie bei Laboratoriumsversuehen liefert und dass in die erhaltenen Zuckerlösungen Verunreinigungen übergehen, die namentlich beim Eindampfen sichtbar werden.
Erfindungsgemäss werden beide Nachteile dadurch vermieden, dass man das Holz vor seinem Aufschliessen nicht wie in der Praxis üblich scharf trocknet, sondern einen Wassergehalt von mehr als 5% darinnen belässt. Wenn man dann in einer Diffussionsbatterie aufsehliesst, entsteht keine nachteilige Verdünnung der hochkonzentrierten Aufschlusssäure.
In der Diffusionsbatterie arbeitet man bekanntlich im Gegenstrom. Erst in den letzten Diffuseur wird die höchstkonzentrierte Säure eingeführt und sie gelangt dort zu dem schon am weitesten aufgeschlossenen Holz, während das frische Holz im ersten Diffuseur mit einer aus dem zweiten Diffuseur kommenden Lösung zusammentrifft, die an Zucker angereichert ist und entsprechend weniger Salzsäure enthält.
Nach der Erfindung wird nun dieses frische Holz in einem üblichen Trockner, z. B. Trommeltrockner, nicht scharf getrocknet, beispielsweise bis auf etwa 20% oder aus wirtschaftlichen Gründen bis auf etwa 10-12% Feuchtigkeit. Wenn dieses vorgetrocknete Holz dann im ersten Diffuseur von Zuckerlösung durehflossen wird, dann geht das noch im Holz befindliche Restwasser in diese Schlusslösung über, wo es keinen andern Nachteil hat, als eine geringfügige Verdünnung der ersten Anteile der Zuckerlösung zu verursachen. In dem zweiten und allen folgenden Diffuseuren ist die Stärke der Aufschlusssäure dieselbe wie bei der bisher üblichen Arbeitsweise. Dass die Verdrängung des Restwassers so vollständig vor sich geht, ist ein überraschender Effekt, der nicht zu erwarten war.
Die vorstehenden Angaben werden durch die folgenden Ergebnisse von Vergleichsversuchen belegt. Proben von Lösungen aus der Diffusionsbatterie enthielten : a} beim üblichen Arbeiten mit scharf getrocknetem Holz im :
Diffuseur I 32-5 (33) % Zucker und 35 (35'5) % Salzsäure,
Diffuseur II 25 (26-5) % Zucker und 40 (39-5) % Salzsäure ; b) beim Arbeiten mit Holz von 12% Feuchtigkeit im : Diffuseur 1 32-7 (32-5) % Zucker und 31-4 (31) % Salzsäure,
Diffuseur II 24-4 (26-8) % Zucker und 40-1 (40-5) % Salzsäure ; c) beim Arbeiten mit Holz von 20% Feuchtigkeit im :
Diffuseur I 31-6 (32-1) % Zucker und 31 (30-5) % Salzsäure,
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Wie man sieht, beschränkt sich die Verdünnung der Salzsäure durch das Restwasser des Holzes auf den 1. Diffuseur, während im 2. Diffuseur bereits wieder dieselbe Säurekonzentration vorhanden ist wie beim Arbeiten mit scharf getrocknetem Holz. Diese überraschend schnelle Verdrängung des Restwassers durch die Zuekerlösung wurde noch durch einen Versuch im kleinen bestätigt. In einer Batterie mit Diffuseuren von nur 10 1 Inhalt entsprechend etwa 2#5 kg Holzfüllung wurden beim Auf-
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im 1. Liter 30#5% Zucker und 21#3% Salzsäure, im 2. Liter 3]'8% Zucker und 27'5% Salzsäure,
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im 5. Liter 30-2% Zucker und 37-2% Salzsäure.
In der oben beschriebenen Weise kann man in der Praxis die theoretische Zuckerausbeute und überdies Zuckerlösungen bekommen, die beim Eindampfen nicht mehr die bisherigen Schwierigkeiten
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färben lassen, was bei der bisherigen scharfen Vortrocknung nicht möglich war. Man erkennt auch an der helleren Farbe des nach dem Aufschliessen zurückbleibenden Lignins den Unterschied zwischen den beiden Arbeitsweisen.
Beim Arbeiten mit nicht oder mässig getrocknetem Holz ist auch die Wärmetönung wesentlich geringer als bei scharf getrocknetem Holz. Sie beträgt bei 10% Wasser haltigem Span 18#5 gegenüber sonst 35 kcal. Die Wärmetönung ist beim Arbeiten in der Batterie bei trockenem Holz oft sehr lästig,
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holz unter der Einwirkung der konzentrierten Salzsäure zu einer undurchlässigen Masse, die von nachströmender Säurelösung kaum noch durchdrungen werden konnte. Wird aber Laubholz mit einem Wassergehalt von 10 bis 20% in die Diffusionsbatterie eingebracht, dann tritt diese unerwünschte Erweichung des Holzes nicht auf und der Durchfluss der Flüssigkeit erfolgt in der üblichen Weise.
Die Erfindung bezieht sich allein auf das Aufschliessen von Holz mit konzentrierten Säuren, insbesondere Salzsäure. Beim Aufschliessen mit Chlorwasserstoffgas ist es freilich bekannt, dass Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis 20O, n zu verarbeiten. Da Chlorwasserstoffgas allein trockenes Holz unter praktischen Arbeitsbedingungen überhaupt nicht aufschliessen kann, ist es hiebei sogar notwendig. in dem Holz einen beträchlichen Wassergehalt zu belassen, damit aus diesem Wasser und dem Chlorwasserstoffgas die wirksame hochkonzentrierte Salzsäure entstehen kann.
Während also bei dem bekannten Verfahren der hohe Wassergehalt im Holz notwendig ist, ist er beim angemeldeten Verfahren nicht nur nicht notwendig, sondern musste bisher sogar als nachteilig angesehen werden, bis die vorliegende Erfindung nun ein Besseres lehrte.
PATENT-ANSPRÜCHE.
1. Verfahren zur Verzuckerung von Holz und ähnlichen Pflanzenstoffen durch Aufschliessen im Gegenstrom mittels konzentrierter Säuren in Diffusionsbattereien, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz in feuchtem oder nur teilweise getrocknetem Zustande, mit einer Restfeuchtigkeit von mehr als 5% Wasser einbringt.