AT208792B - Verfahren zur selektiven Trennung von Zuckerlösungen aus Pflanzenmaterialien - Google Patents

Description

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  Verfahren zur selektiven Trennung von Zuckerlösungen aus Pflanzenmaterialien 
Ein Verfahren zur selektiven Trennung von Zuckerlösungen aus leicht hydrolysierbaren und schwer hydrolysierbaren Kohlehydratanteilen pflanzlicher Stoffe, dadurch gekennzeichnet, dass man die Vorhydrolyse der Pflanzenstoffe je nach der Pflanzenart mit   29-370/oiger   Salzsäure bei Temperaturen zwischen 15 und 300 C in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, z. B. eines Alkohols, wie Methanol, und die Haupthydrolyse in bekannter Weise ohne Lösungsmittel mit hochkonzentrierter Salzsäure von vorzugsweise über 40   Gew.-"/t HC1   bei   15-300 C   durchführt, so dass durch diese Vor- und Haupthydrolyse eine optimale Trennung der Zuckerarten nach Menge und prozentualer Zusammensetzung erreicht wird, ist bereits bekannt. 



   Wie nun gefunden wurde, kann man das bekannte Verfahren unter Erzielung besonderer Vorteile ausüben, indem man zur Trennung von Zukkerlösungen, die durch Vorhydrolyse von Pflanzenstoffen bei gewöhnlicher Temperatur mit Chlorwasserstofflösung von 30 bis 37   Gew.-"/o   HC1 je nach Holzart in Gegenwart eines Wasser und Salzsäure lösenden aliphatischen Alkohols, der die Eigenschaft besitzt, Zucker selektiv zu extrahieren, mit nachfolgender Haupthydrolyse ohne aliphatischem Alkohol mit hochkonzentrierter Salzsäure von 40 bis 42   Gcw.- < '/ & HC1 erhal-   ten werden, den aliphatischen Alkohol der ersten Stufe in wasserfreiem Zustand verwendet und aus dem erhaltenen Vorhydrolysat das Lignin durch Wasserzusatz ausfällt, filtriert und aus dem Filtrat die Zucker in an sich bekannter Weise durch Entsäuerung, Entharzung,

   Entfärbung und gegebenenfalls Eindampfen gewinnt. Die Vorhydrolyse von Nadelholz wird vorteilhaft mit einer Salzsäure durchgeführt, deren HCI-Gehalt 34 bis 37   Gew.-"/e   beträgt, die von Laubholz oder Materialien wie Bagasse, Baumwollstengel u. a. hingegen mit einer Salzsäure von 30 bis 37   Gew.-'Vt,   vorzugsweise   30-34 GewJJ/o.   



   Nach dieser Ausführungsform gehen praktisch sowohl alle leicht hydrolysierbaren Kohlehydratanteile der Pflanzenstoffe, wie Nadel-und Laubholz, Baumwollstengel, Bagasse u. a. in Form von 
Zucker, als auch das Lignin in Lösung, während die schwer hydrolysierbaren Kohlehydratanteile unangegriffen bleiben. In der lösungsmittelhaltigen Chlorwasserstofflösung liegen somit die Zukker der aufgespalteten leicht hydrolysierbaren Kohlehydratanteile und das Lignin in Lösung vor. 



  Aus dieser Lösung wird das Lignin nun durch Zugabe von Wasser und durch Filtration gewonnen. Das vom Lignin befreite Filtrat kann dann nach den gebräuchlichen Methoden eingedampft werden, wobei das Lösungsmittel und der Chlorwasserstoff abdestilliert und so auf einfache Weise zurückgewonnen werden. Das resultierende Eindampfgut, das zunächst zur Spaltung der durch Rückpolymerisation gebildeten Polymerzucker auf eine zirka   15"/oigne   wässerige Lösung eingestellt und dann kurzfristig beispielsweise   1/2   Stunde, zum Kochen erhitzt wird, wird dann   zweckmässigerweise   von restlich verbleibenden Mengen an Säuren und Salzen befreit, z. B. mit Hilfe   Ülblicher Kationen- und   Anionen-Austauscher.

   Nach der anschliessenden   Entfärbung,   beispielsweise mittels eines Entfärbungsharzes, gewinnt man eine wasserhelle   Vorzuckerlösung,   die sich gegenüber Vorzuckerlösungen üblicher Her-   stellungswelse durch   einen hohen Reinheitsgrad auszeichnet. 



   Die schwer hydrolysierbaren Kohlehydratanteile, die bei diesem selektiven Aufschluss nach der Filtration vom gelösten Vorzucker und gelösten Lignin als weisser, fester Rückstand verbleiben, stellen hochprozentige Cellulose dar, die man in bekannter Weise mit hochprozentiger Salzsäure quantitativ verzuckern oder andern Cellu- lose-Verwendungszwecken zuführen kann. 



   Durch die Anwendbarkeit dieses Hydrolyseund Extraktions-Verfahrens bei Raumtemperatur, etwa zwischen 15 und 300 C, entfällt der kostspielige Aufwand für komplizierte Aufschlussapparaturen. Einfaches 12-stündiges Stehenlassen der Reaktionspartner in Gefässen genügt, um die Hydrolyse und die Extraktion zu erreichen. Ausrühren verkürzt die Hydrolyse- und Extraktionszeit, und falls die Methodik der Gegenstromextraktion zur Anwendung kommt, erzielt man 

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 eine höhere Konzentration der gebildeten Zucker und des gelösten Lignins in dem chlorwasserstoffhaltigen Lösungsmittel, was auch mit einer hohen Raum-Zeit-Ausbeute Hand in Hand geht. 



   Als weitere besondere Vorzüge dieses Verfahrens ist die leichte Rückgewinnung des Lösungsmittels und des Chlorwasserstoffes, sowie die einfache Abtrennung des Lignins aus dem Hydrolysat zu nennen. Ferner gelingt es, wie erwähnt, eine Cellulose von höchstmöglichem Reinheitsgrad zu 
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 Pflanzenmaterials aus dem Filtrat des angewand- ten 40   Gew. 3J/o HCI   enthaltenden Methanols isoliert, durch eine übliche Haupthydrolyse mit über 40   Gew. -% HCllbei 200 C   ein Hauptzucker gewonnen wird, der nur noch etwa 20/o Pentosen enthält. 



   Eingehende Versuche haben ergeben, dass das Verfahren in besonders vorteilhafter Weise durchführbar ist, wenn man die Konzentration von Chlorwasserstoff im Lösungsmittel so wählt, dass zirka 40   Gew.- < '/o HC1   gelöst sind. Bei einem geringeren HCl-Gehalt, beispielsweise von 30 Gew.-"/o im Lösungsmittel, erhöht sich die Hydrolyse-und die Extraktionsdauer auf das Doppelte. HCl-Konzentrationen, die wesentlich über 40   Gew.-"/o   liegen, z.   B.   bei 60   Gew.-,   kürzen die Reaktionszeit derart ab, dass ein milder, stetiger Ablauf des Aufschlusses nicht mehr gewährleistet bleibt, so dass zur Vermeidung auftretender unerwünscht stürmischer Reaktionen ein erhöhter apparativer Aufwand unter diesen obwaltenden Umständen notwendig wird. 



    Beispiel l :   103 Gew.-Teile Bagasse (Rückstand aus der Rohrzuckergewinnung) mit 100   Gew.-Teilen Trockensubstanz   werden mit 800 Gew.-Teilen einer wasserfreien Lösung von Chlorwasserstoff in Methanol (spez. Gewicht 1, 009) mit 40   Gew.-"/o HCI   12 Stunden bei 20-300 C stehen gelassen. Dann filtriert man den Rückstand ab, wäscht mit Methanol nach und trocknet. Man erhält 46,9 Gew.-Teile Rohcellulose mit einem Cellulosegehalt von   981/o.   



   Filtrat und Waschmethanol werden vereinigt und soviel Wasser zugegeben, dass das gelöste Lignin ausfällt. Die Menge des Wassers richtet sich nach stetig vorgenommenen Probefiltrationen, bis beim Verdünnen dieser Probefiltrate mit Wasser keine Ligninausfällung mehr stattfindet. Nach Filtration und Trocknung des   ausgefällten   Lignins erhält man 16,1 Gew.-Teile Lignin-Trockensubstanz. Das Filtrat wird im Vakuum fraktioniert 
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 durch Kochen nachhydrolysiert. Im Hydrolysat werden   28, 8 Gew.-Teile Zucker   als Glukose berechnet festgestellt, die aus den herausgelösten leicht   hydrolysierbaren Kohlehydratanteilen   stammen. Sie können in bekannter Weise aufgearbeitet und gewonnen werden.

   Aus 100 Gew.-Teilen Bagasse Trockensubstanz entstanden somit :
46,9Gew.-TeileCellulose (98%ig)   28, 8 "   Zucker   16, 1 "   Lignin. 



    Beispiel 2 :   103   Gew.-Teile Buchenholzsäge-   mehl mit 100   Gew.-Teilen Trockensubstanz   werden gemäss Beispiel 1 aufgeschlossen. Nach Aufar- 
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    :23, 0 "   Lignin. 

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Claims (1)

1. Beispiel3 :103Gew.-TeileJungkiefernholz (Durchforstungsholz), das in sägemehlfeiner Verteilung mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 1 mm vorliegt und einer Holztrockensubstanz von 100 Gew.-Teilen entspricht, werden einem Turm im unteren Teil und eine wasserfreie Lösung von Chlorwasserstoff in Methanol (spez. Gewicht 1, 009) mit 40 Gew.-"/ (t HC1 im oberen Teil zugeführt. In dem Turm befindet sich eine Schnecke, die das Sägemehl von unten nach oben, der Hydrolyse- und Extraktionsflüssig- 'keit entgegen, fördert. Die Hydrolyse der leicht hydrolysierbaren Kohlehydratanteile und die Ex- EMI2.4 **WARNUNG** Ende CLMS Feld Kannt Anfang DESC uberlappen**.