<Desc/Clms Page number 1>
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Xylose durch Kristalli- sierung aus Lösungen mit verhältnismässig geringer Xylosereinheit. Insbesondere betrifft die Erfin- dung ein Verfahren zur Gewinnung von Xylose in Form eines kristallinen Produkts aus von Bio- masse abgeleiteten Lösungen. Durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens können Reinigungsbehandlungen der Lösungen wie Entfärben, lonenaustausch und chromatographische Trennungen, die bei den Verfahren nach dem Stand der Technik vor der Gewinnung von Xylose erforderlich waren, deutlich verringert oder vollständig unterlassen werden. Ebenso kann der Bedarf an Hilflösungsmitteln entfallen.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung und Ansprüche bezeichnet Xylosereinheit den Anteil von Xylose in den Trockensubstanzen, die in der Lösung oder Mischung enthalten sind, und wenn nichts Gegenteiliges behauptet wird, ist die Reinheit in Gewichtsprozent angegeben.
Xylose ist ein wertvolles Rohmaterial in der Süsswaren- und Gewürzindustrie und insbesondere als Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Xylitol. Xylose wird bei der Hydrolyse von xylanhälti- ger Hemizellulose, zum Beispiel bei der direkten Säurehydrolyse von Biomasse, bei der enzyma- tischen oder sauren Hydrolyse von Vorhydrolysat, das aus Biomasse durch Vorhydrolyse erhalten wird (zum Beispiel mit Dampf oder Essigsäure), und bei Sulphitkochverfahren der Zellstoffindustrie gebildet. Pflanzliche Materialien, die reich an Xylan sind, umfassen das Holzmaterial von Holz- und insbesondere Hartholzsorten wie Birke, Espe und Buche, verschiedene Teile von Korn (wie Stroh und Hülsen, insbesondere Mais- und Gerstenhülsen und Maiskolben), Bagasse, Kokosnussschalen, Baumwollsamenhülsen usw.
Bei herkömmlichen Verfahren war die Kristallisierung von Xylose nur möglich, wenn die Xylosereinheit der Lösung mindestens 70 Gew.% an den Trockensubstanzen betrug. In solchen Fällen musste zunächst die xylosehältige Lösung, die als Ergebnis der Hydrolyse von aus Pflanzen abgeleitetem Material erhalten worden war, auf das erforderliche Reinheitsmass durch verschiede- ne Ultrafiltrations-, lonenaustausch-, Entfärbungs-, lonenausschluss- oder chromatographische Trennverfahren oder Kombinationen solcher Verfahren gereinigt werden. Ferner wurden Hilfs- lösungsmittel, welche die Löslichkeit von Xylose verringern, zur Kristallisierung von Xylose verwen- det.
So wurde beim Verfahren gemäss der DE 834 079 C das Ausgangsmaterial vor der Säure- hydrolyse einer Vorbehandlung unterworfen, wodurch die für die Kristallisierung entbehrlichen Stoffe entfernt werden, so dass die Xylose in dem Hydrolysat verhältnismässig rein auftritt und praktisch ausschliesslich aus monomerer Xylose besteht. Es ergibt sich in dem aus Maisschalen und Haferschalen erhaltenen Hydrolysat eine Xylosereinheit von mehr als 80 % im Verhältnis zu anderen Zuckerarten und gleichzeitig ein solcher Reinheitsgrad der Xylose in Bezug auf andere organische Verbindungen, dass die Kristallisation sich leicht durchführen lässt. Dabei wird erwähnt, dass auch Bagasse und Buchenholz sich besonders vorteilhaft an Stelle von Haferschalen verwen- den lassen, da diese Materialien bis zu 95 % Xylose liefern.
Bei Lösungen, aus denen die Kristalli- sation nach der DE 834 079 C durchgeführt wird, ist die Reinheit der Xylose somit wesentlich höher als bei der nach dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Ausgangsmateriallösung.
Eine Alternative zu den obengenannten Verfahren zur Herstellung einer Xyloselösung mit aus- reichender Reinheit, die für die Kristallisierung der Xylose erforderlich ist, ist die Reinigung von Xylan vor dessen Hydrolysierung zu Xylose. In diesem Fall ist es zweckdienlich, das zu behan- delnde Material vorzureinigen (Entfernung von Stärke, Pektin, Proteinen, Lignin usw. ) und an- schliessend mit einer KOH- oder NaOH-Lösung zu extrahieren und die Hemizellulose durch Aus- fällung von der Lösung abzutrennen. Dieses Verfahren umfasst viele Schritte und ist aufwendig, wie aus Browning, B.L., Methods of wood chemistry, ll, Interscience Publishers, New York, 1967, und Fry, S. C., The Growing Plant Cell Wall: Chemical und Metabolie Analysis, Longman Scientific & Technical Publishers, England, 1988, hervorgeht.
Xylose wird in grossen Mengen zum Beispiel beim Sulphitkochen eines Hartholzrohmaterials in der Zellstoffindustrie hergestellt. Die Abtrennung von Xylose von solchen Kochflüssigkeiten ist zum Beispiel in U.S. Patent 4 631 129 (Heikkilä, H.; Suomen Sokeri Oy) beschrieben. Das in diesem Patent offenbarte Verfahren umfasst zwei chromatographische Trennungen, nach welchen Xylose nach dem Eindampfen der Produktfraktion (Xylosereinheit etwa 70% oder mehr) durch Kristalli- sierung gewonnen werden kann.
Die Säurehydrolyse eines xylanhältigen Materials zur Erzeugung von Xylose ist zum Beispiel in
<Desc/Clms Page number 2>
den U. S. Patenten 4075 406 (Melaja, A.J. & Hämälämen, L.; Suomen Sokeri Oy) und 5 084 104 (Heikkilä, H. & Hyöky, G.; Cultor Ltd) und in den Veröffentlichungen, die darin durch Bezugnahme eingebracht werden, offenbart. Die Hydrolyse beruht auf der Reinigung von Hydrolysat durch lonenausschluss-, Entfärbungs- und chromatographische Trennverfahren und im Anschluss an die Reinigungsbehandlungen kann Xylose aus der Produktfraktion nach deren Eindampfen durch Kristallisierung gewonnen werden.
U. S. Patent 4 168 988 (Riehm, T. & Hofenk, G,; Institut voor Bewaring en Verwerking van Landbouwprodukten) beschreibt die Xyloseherstellung durch Hydrolyse von einjährigen Pflanzen- resten. Neben der Filtration des Hydrolysats erfordert die Kristallisierung von Xylose das Entfärben und Reinigen des Hydrolysats durch Behandlung mit Kationen- und Anionenaustauschharzen.
Die DE Offenlegungsschrift 1 643 940 (Eickenmeyer, R. & Scholler, H. ) lehrt, dass kristalline Xylose von einem Hydrolysat aus pentosanhältigen und zellulosehältigen natürlichen Materialien durch Kristallisierung von einem Sirup gewonnen wird, der mindestens etwa 70% Xylose enthält.
Der Sirup wird in einen Kristallisierapparat bei einer Temperatur von 60-70 C eingebracht, und eine Kristallmasse, die 15-33% kristallisierte Xylose, bezogen auf die in den Kristallisierapparat eingelei- tete Xylosemenge, umfasst, wird von dem Kristallisierapparat bei 48-52 C abgezogen. Kristalle werden von der Kristallmasse durch Zentrifugation abgetrennt, und die Mutterlauge, deren Menge 300-100% frischer Sirup ist, der in das System eingeleitet wird, wird mit dem Hydrolysat- Ausgangsmaterial vereint. Die derart erhaltene Mischung aus Mutterlauge und Hydrolysat wird mit einem Kationenaustauscher, und einem Anionenaustauscher behandelt und nach einer an- schliessenden Entfärbungsbehandlung wird die Mischung eingedampft, um einen Sirup für den Zulauf zu dem Kristallisierapparat zu erhalten.
Das Verfahren umfasst daher neben den aufwen- digen Reinigungsbehandlungen ein sehr umfassendes Rezyklieren. Die bei einer Kristallisierung geringe Menge an gewonnener Xylose (d. h. die geringe Ausbeute von Xylose, die dem Kristallisier- apparat zugeleitet wird) wird als Ergebnis der Tatsache angeführt, dass, wenn die Temperatur unter etwa 48 C fällt, die Kristallisierungsrate sehr gering wird, da die Viskosität der Lösung deutlich bei fallender Temperatur zunimmt.
Khristov, L. P. et al. [Some Possibilities for Efficient Use of Prehydrolyzates from Viscose- Grade Pulp Manufacture, Gidroliznaya i Lesokhimicheskaya Promyshlennost, Nr. 6,1989, S. 30-31 (Englische Übersetzung : ISSN 0730-8124, Hydrolysis and Wood Chemistry USSR, Nr. 6,1989, S. 62-66, Allerton Press Inc.) und Some Possibilities for Using Prehydrolyzates from the Production of Viscose Pulp, Pap. Cellul. 45 (1990) Nr. 6, S. V42-V44] haben ein Verfahren untersucht, durch welches kristalline Xylose und Glucoseisomerase aus einem Vorhydrolysat hergestellt werden, das aus einem Herstellungsverfahren von Viskosezellstoff erhalten wird, der aus Buche hergestellt wird ; Glucoseisomerase wird durch Biosynthese mit einem Mikroorganismus unter Verwendung von Xylosesubstrat erhalten.
Dieses Verfahren umfasst auch mehrere Hydrolysat-Vorbehandlungs- schritte (Verwenden von Aktivkohle bei der Hydrolysierung des Vorhydrolysats mit Schwefelsäure, Ausfällen von Kolloidpartikeln durch heftiges mechanisches Rühren und Neutralisieren der Mischung, Entfärben mit lonenaustauschharz). Nach dem Eindampfen kann Xylose aus dem derart gereinigten Hydrolysat kristallisiert werden.
Hilfslösungsmittel, welche die Löslichkeit von Xylose verringern, wie Methanol, Ethanol oder Essigsäure, wurden auch zur Kristallisierung von Xylose aus xylosehältigen Lösungen verwendet.
Eine derartige Methode ist zum Beispiel in U. S. Patent 3 784 408 offenbart (Jaffe, G. M., Szkrybalo, W. & Weinert, P.H. ; Hoffman-LaRoche), wobei offenbart wird, dass Hydrolysat durch lonenaus- tausch gereinigt wird und Methanol dem eingedampften Hydrolysat zugegeben wird, um die Xylose zu kristallisieren. U. S. Patent 3 780 017 (Spalt, H.A. et al.; Masonite Corporation) lehrt, dass Unrein- heiten aus konzentriertem Hydrolysat mit einem wasserlöslichen Alkohol ausgefällt werden und nach dem Eindampfen der Alkohollösung Essigsäure zur Kristallisierung der Xylose zugegeben wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Gewinnung von Xylose aus Lösungen mit einem verhältnismässig geringen Xylosegehalt, bezogen auf die Trockensubstanzen, d.h.
30-60 Gew. % der gelösten Feststoffe, durch ein einfaches Verfahren, das die Anzahl von Trenn- verfahren bei der Lösung deutlich verringert, die nach den Verfahren nach dem Stand der Technik erforderlich waren, oder derartige Verfahren und die Verwendung von Hilfslösungsmitteln vollständig vermeidet, wodurch das Verfahren wesentlich wirtschaftlicher wird als die Verfahren
<Desc/Clms Page number 3>
nach dem Stand der Technik. Als Alternative kann Xylose in Form eines kristallinen Produkts zum Beispiel durch chromatographische Trennung aus Xyloselösungen gewonnen werden, die schwie- rig zu reinigen sind und daher nicht die Xylosereinheiten liefern, die bei den Kristallisierungsver- fahren nach dem Stand der Technik erforderlich sind.
Insbesondere ist die Aufgabe der Erfindung eine derartiges Verfahren zur Gewinnung von Xylose aus Hydrolyseprodukten von Biomasse, die auch xylosehältige Nebenproduktfraktionen sein können, die in der holzverarbeitenden Industrie erhalten werden, wie Sulphitkochflüssigkeit oder ein Teil davon oder ein davon erhaltenes Kon- zentrat, zum Beispiel ein Konzentrat, das chromatographisch aus Sulphitkochflüssigkeit erzeugt wird, oder ein Vorhydrolysatteil von Kochflüssigkeit oder ein Nachhydrolysat oder Ultrafiltrations- permeat davon.
Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemässe Verfahren gelöst, wobei eine xylose- hältige Lösung, umfassend 30-60 Gew.% Xylose, bezogen auf die gelösten Feststoffe, behandelt wird, um eine Lösung zu erzeugen, die mit Xylose übersättigt ist, aus welcher Xylose kristallisiert wird und die Xylosekristalle gewonnen werden.
Es hat sich nun gezeigt, dass, wenn die Übersättigung erhöht und der Anteil der Keimbildung erhöht wird, Xylose in Form eines kristallinen Produkts nützlich und in hohen Ausbeuten aus von Biomasse abgeleiteten Lösungen gewonnen werden kann, aus welchen Xylose zuvor nicht gewon- nen werden konnte, und das Verfahren der Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung und Ansprüche bezeichnet die Übersättigung der Lösung in bezug auf Xylose das dimensionslose Verhältnis des gemessenen Xylosegehalts und die Löslichkeit von Xylose, die aus der folgenden Gleichung berechnet wird:
S Xylosegehalt in Probelösung
Löslichkeit von Xylose bei der Temperatur der Probelösung wobei s die Übersättigung ist und die Einheit zur Messung des Xylosegehalts und der Xylose- löslichkeit g/100 g Wasser ist. Die Begriffe "übersättigt" und "Übersättigung" bezeichnen die Sätti- gung der Lösung nur in bezug auf Xylose.
Für gewöhnlich wird die Lösung durch Konzentration übersättigt. Ein bevorzugtes Verfahren zur Konzentration ist das Eindampfen unter subatmosphärischem Druck ; kann eine Kühlung zur Erzielung der gewünschten Übersättigung verwendet werden. Gemäss einem bevor- zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Lösung auf einen Trockensubstanzanteil von 75-95 Gew.% konzentriert. Wenn die Xylosereinheit der zu behandelnden Lösung im Bereich von 30-50% liegt, beträgt der Trockensubstanzanteil der übersättigten Lösung vorzugsweise 82-95 Gew.%, insbesondere 83-92 Gew.%. Wenn die Xylosereinheit der zu behandelnden Lösung im Bereich von 40-60% liegt, beträgt der Trockensubstanzanteil der übersättigten Lösung vorzugs- weise 75-89 Gew.%, insbesondere 78-86 Gew.%.
Die derart erhaltene Lösung wird in der Folge auch Kristallisationsmasse genannt.
Im allgemeinen wird Kühlung zur Bildung der Xylosekristalle aus einer übersättigten Lösung verwendet ; die Menge und Kristallisierungsneigung der zu behandelnden Lösung beeinflussen die Kühlungszeit und-geschwindigkeit und die Art der Bildung von Xylosekristallen. Für gewöhnlich wird die Kühlung über 20-100 Stunden oder weniger in einem Temperaturbereich von 80-20 C, vorzugsweise im Bereich von 65-25 C bzw. mit einer Geschwindigkeit von 0,3 C/h - 5 C/h ausge- führt.
Vor dem Beginn des Kühlung wird der Lösung vorzugsweise feingemahlene Xylose für Keim- kristalle zugegeben, aber die Kristallisierung kann auch durch spontane Impfung ausgelöst werden.
Der hierin in Verbindung mit dem Impfen verwendete Begriff "vollständige Impfung" ist in der Wissenschaft allgemein bekannt und wird aufgrund der Grösse des Impfkristalls, der Kristallgrösse des gewünschten Endprodukts und der Ausbeute berechnet, unter der Annahme, dass sich die Kristallanzahl nicht ändert.
Wenn die Xylosereinheit der zu behandelnden Lösung mehr als 40% an der Trockensubstanz beträgt, wird gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kühlung bei einer verhältnismässig geringen Geschwindigkeit in etwa 30-100 Stunden ausgeführt. In einem solchen
Fall werden Impfkristalle im allgemeinen in einer Menge verwendet, die etwa der vollständigen
Impfung entspricht, und die Kristallisierung von Xylose aus der Lösung hängt stark vom
<Desc/Clms Page number 4>
Kristallwachstum ab. Hier ist die Übersättigung während der Kristallisierung 1,1-1,7, vorzugsweise 1,2-1,4.
Wenn die zu behandelnde Lösung eine geringe Xylosereinheit aufweist, etwa 30-50%, sollte gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Menge an Impfkristallen hoch sein und mindestens das Zehnfache in bezug auf die vollständige Impfung betragen. Die Trennung der Xylose von der Lösung beruht in diesem Fall vorwiegend auf der Keimbildung und weniger aul dem Kristallwachstum. In der Folge wird dieses Verfahren als Fälungskristallisierung und auch Ausfällung bezeichnet. Hier beträgt die Übersättigung während der Kristallisierung 1,4-3,0, vor- zugsweise 1,5-2,5. Die bei der Ausfällung erhaltene Kristallgrösse (Länge der Kristalle) ist für gewöhnlich 10-100 m.
Eine bevorzugte Ausführungsart der Fällungskristallisierung gemäss der Erfindung ist das Kühlen der geimpften Kristallisationsmasse mit einer verhältnismässig hohen Geschwindigkeit, in einer Zeit von etwa 10-50 Stunden oder weniger, auf Fällungsbedingungen. Bei diesen beträgt die Temperatur der Kristallisationsmasse für gewöhnlich 20-50 C, abhängig vom Trockensubstanz- anteil der Kristallisationsmasse. Unter Fällungsbedingungen liegt die scheinbare Viskosität der Kristallisationsmasse im Bereich von 100-600 Pas. Die Suspension wird im Fällungsbereich gerührt, bis ein ausreichender Kristallisierungsgrad (Ausbeute, Abnahme der Xylosereinheit der Mutterlauge) erreicht ist. Daher kann eine Ausfällung in 1-4 Tagen oder sogar weniger eine Xylose- reinheit von etwa 20% oder weniger in der Mutterlauge erzeugen.
Danach wird die Übersättigung der Kristallisationsmasse durch Erhöhen der Temperatur und/oder Verdünnen der Kristallisationsmasse mit Wasser oder einer xylosehältigen Lösung verrin- gert, bis die Viskosität der Kristallisationsmasse auf ein ausreichendes Mass zur wirksamen Abtren- nung der kristallisierten Substanz abgenommen hat. Eine typische Viskosität der Kristallisations- masse ist 5-100 Pas. Die Kristalle können durch Filtrieren, Dekantieren, Zentrifugieren usw., vor- zugsweise durch Filtrieren, abgetrennt werden. Die derart abgetrennte Mutterlauge (d. h. der Ablauf) wurde auf einen sehr geringen Xylosegehalt (von nur 16%, bezogen auf die Trocken- substanz) verringert.
Die Xylosereinheit der erhaltenen Kristallfraktion beträgt für gewöhnlich 60-90%, bezogen auf die Trockensubstanz, abhängig von der Xylosereinheit der Kristallisations- masse und der Ausführung des Verfahrens, und sie kann einfach, falls erforderlich, durch Kristalli- sierungstechniken gemäss der vorliegenden Erfindung oder durch normale Techniken gereinigt werden. Die Reinheit der Kristallfraktion kann verbessert werden, indem eine Menge der Mutter- lauge durch ein Lösungsmittel oder Luft ersetzt wird.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird kristalline Xylose aus Hydrolysat gewonnen, das durch die Hydrolyse von xylanhältiger Biomasse erhalten wurde, aus welcher feste Unreinheiten mechanisch abgetrennt wurden, zum Beispiel durch Verfahren wie die Filtration. Ein solches Hydrolysat kann durch Hydrolysieren einer xylanhältigen Biomasse oder eines Vorhydro- lysats, das von einer solchen Biomasse erhalten wird, durch Behandlung zum Beispiel mit Dampf oder Essigsäure, mit organischen Säuren wie der Ameisen- oder Essigsäure, mit anorganischen Säuren wie der Salzsäure, Schwefelsäure oder Schwefeldioxid oder Mischungen davon oder durch enzymatische Verfahren erhalten werden.
Die Verfahren zur Herstellung solcher xylosehältigen Biomasse-Hydrolysate sind an sich zum Beispiel aus den obengenannten Veröffentlichungen und den darin enthaltenen Verweisstellen bekannt. Die enzymatische Hydrolyse eines Vorhydrolysats, das durch Dampfexplosion aus einem Holzmaterial erhalten wird, ist in der Internationalen Patent- anmeldung WO 91/03566 (Cultor) offenbart.
Es war bisher nicht möglich, Xylose aus Lösungen mit einer Reinheit von weniger als etwa 70 Gew.% mit Verfahren nach dem Stand der Technik zu kristallisieren, ohne die Lösungen auf- wendigen Reinigungsbehandlungen zu unterziehen. Das nun entwickelte, neuartige Verfahren kann eine Kristallisierung bei Xylosereinheiten von nur etwa 30%, bezogen auf die Trocken- substanz, erzielen.
Wenn die zu behandelnde Lösung reich an Sulphationen ist und zum Beispiel ein Hydrolysat einer Biomasse ist, das unter Verwendung von Schwefelsäure erhalten wurde, wird gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das überschüssige Sulphat vorzugsweise durch Ausfällung zum
Beispiel in Form von Kalziumsulphat und durch Filtration entfernt. Vor der Sulphatausfällung sollte der Trockensubstanzanteil des Hydrolysats im Bereich von 10-50 Gew.%, vorzugsweise von 25-40 Gew.%, liegen. Falls erforderlich, wird das Hydrolysat eingedampft, um den Trocken-
<Desc/Clms Page number 5>
substanzanteil derart einzustellen, dass er in diesem Bereich liegt.
Vor der Kristallisierung von Xylose wird die Lösung (das möglicherweise in der Lösung ent- haltene Sulphat wurde entfernt) eingedampft, so dass die erhaltene Lösung mit Xylose bei so hohen Temperaturen wie etwa 50-70 C übersättigt ist. Ein geeigneter Trockensubstanzanteil ist zum Beispiel 75-89 Gew. %, vorzugsweise 78-86 Gew.%.
Bei dieser Verdampfung werden auch Furfural und Essigsäure, die möglicherweise in der Lösung (z. B. dem Biomasse-Hydrolysat) enthalten sind, entfernt.
Xylose wird aus der viskoseübersättigten Lösung - d. h. der Kristallisationsmasse - kristallisiert, die beim Eindampfen durch das erfindungsgemässe Verfahren erhalten wurde.
Wenn die Xylosereinheit der zu behandelnden Lösung 40-60 Gew.% beträgt, werden der Kristallisationsmasse Impfkristalle bei einer Anfangstemperatur von 50-75 C, vorzugsweise 55-70 C, zugegeben. Danach wird die Kristallisationsmasse einer kontrollierten Kühlung in einem Kristallisierapparat unterzogen, der allgemein zum Beispiel in der Zuckerindustrie verwendet wird.
Ein geeignetes Kristallisierungsprogramm ist zum Beispiel die Kühlung von 65 C auf 25 C in etwa 60 Stunden.
Die Xylosekristalle, die sich während der Abkühlung bilden, werden von der Mutterlauge vor- zugsweise durch Zentrifugation abgetrennt. Während der Zentrifugation können die Kristalle mit einer geringen Menge Wasser oder Xyloselösung gewaschen werden. Somit kann eine Kristall- fraktion mit einer Reinheit von bis zu 98% oder höher erhalten werden. Falls erwünscht, kann die Fraktion zusätzlich auf einfache Weise durch Rekristallisierung gereinigt werden. Der Ablauf (d. h., die flüssige Fraktion, die mechanisch von der Kristallisationsmasse abgetrennt wird) kann ferner durch den Fällungskristallisierungsschritt gemäss der Erfindung behandelt werden.
Wenn die Xylosereinheit der Trockensubstanz, die in der zu behandelnden Lösung enthalten ist, im Bereich von etwa 30 bis 50 Gew.% bezogen auf die Trockensubstanz liegt, wird zunächst die zuvor beschriebene Fällungskristallisierung durchgeführt, und abhängig von der Reinheit der erhaltenen Kleinkristallfraktion wird Xylose auf herkömmliche Weise oder gemäss der Erfindung, wie zuvor für Xylosereinheiten von 40-60 Gew % beschrieben wurde, kristallisiert. Der Abflauf von dem Fällungsschritt wird von dem Verfahren abgezogen.
Gemäss der Erfindung wird kristalline Xylose mit sehr hoher Reinheit durch ein Verfahren erhalten, das deutlich einfacher, effektiver und wirtschaftlicher als die Verfahren nach dem Stand der Technik zur Herstellung kristalliner Xylose ist, in welchen mehrere Reinigungs- und Trennbe- handlungen notwendig sind, bevor die Xylose kristallisiert werden kann. Ferner liefert das erfin- dungsgemässe Verfahren kristalline Xylose aus Lösungen, aus welchen Xylose zuvor nicht erhalten werden konnte, da es nicht möglich war, aus der Lösung zum Beispiel durch chromatographische Verfahren eine ausreichend mit Xylose angereicherte Fraktion abzutrennen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens werden ausführlich mit Hilfe der folgenden Beispiele beschrieben, die nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung auszulegen sind.
Die Analysenergebnisse, die in den Beispielen angeführt sind, wurden durch die folgenden Methoden erhalten:
Der Trockensubstanzanteil wurde durch die Karl Fisher Titrierungsmethode (DS) oder durch die Brechungsmethode (Rds) bestimmt.
Kohlenhydrate wurden durch Flüssigchromatographie (HPLC) unter Verwendung von Säulen analysiert, in welchen das lonenaustauschharz in der Na+ und Pb2+ Form vorlag, oder mit PEDLC (d. h. HPLC unter Verwendung eines elektrochemischen Impulsdetektors). Der Essigsäuregehalt wurde mit HPLC (wobei das lonenaustauschharz in den Säulen in der H+ Form vorlag), der Sulphatgehalt durch lonenchromatographie und der Kalziumgehalt mit ICP (Spektrophotometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) analysiert. Die Oligosaccharide, auf die in den Testergebnissen Bezug genommen wird, umfassen auch die Disaccharide. Die Farbe wurde durch Anpassung der ICUMSA-Methode [s. Sugar Analysis; Official and Tentative Methods Recommended by the International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis (ICUMSA), Hrsg.
Schneider, F., ICUMSA, Peterborough, England, 1979, S. 125-128] bei einem pH von 5 und durch Ausführung der Messung einer filtrierten Lösung (0,45 m) bei 420 nm bestimmt. Die UV-Extinktion der Lösungen wurde bei Wellenlängen von 210 nm, 225 nm und 280 nm gemessen.
<Desc/Clms Page number 6>
Beispiel 1
A) Herstellung des Hydrolysats
Das Rohmaterial waren Birkenschnitzel mit der folgenden Analyse (Prozentgehalt, bezogen aul die Trockensubstanz):
Trockensubstanzanteil 66 g/100 g
In Aceton lösliche Trockensubstanz 2,6%
Klason-Lignin 19,2%
Kohlenhydrate nach Hydrolyse: - Glucose 41,1% - Xylose 21,0% - Galactose + Rhamnose 1,3% - Arabinose 0,4% - Mannose 1,5%
Zur Herstellung eines Hydrolysats wurden Birkenschnitzel in einem 24 I Autoklaven (Scholz & Co. Apparatebau 442 Coesfeld 1. W 1977) unter Verwendung einer direkten Dampferwärmung hydrolysiert und dadurch veränderte sich das Verhältnis von Feststoffen zu Flüssigkeit während der Hydrolyse. Die Hydrolyse wurde bei 140 C mit Schwefelsäure durchgeführt.
Die Schnitzel- chargen wurden mit Schwefelsäurelösungen verschiedener Konzentrationen (Konzentrationen zwischen 1,25 Gew. % und 7 Gew.%) hydrolysiert. Die Hydrolysate, in welchen das Verhältnis von neutralen Disacchariden und Xylose < 5 % war, wurden vereint.
Die Xyloseausbeute in dem derart erhaltenen Hydrolysat betrug 10%, bezogen auf die Holz- trockensubstanz.
Die Analysenergebnisse des Hydrolysats sind in der folgenden Tabelle 1 angeführt.
B) Gewinnung von Xylose aus dem Hydrolysat
Das im vorangehenden Schritt A erhaltene Hydrolysat wurde filtriert und ohne vorangehende Einstellung des pH-Wertes auf einen Trockensubstanzanteil von 27 Gew.% eingedampft.
Aus dem eingedampften Hydrolysat wurde Sulphat bei 60 C ausgefällt, indem eine wässerige Aufschlämmung von Kalziumoxid unter gleichzeitigem Rühren zugegeben wurde, so dass die gesamte Molmenge von Kalzium (d. h. die Gesamtmenge an zugegebenem Kalzium und in dem Hydrolysat vorhandenem Kalzium, die aus den Schnitzeln herausgelöst worden war) gleich der Molmenge von Sulphat in dem Hydrolysat war. Die pH-Änderung wurde während der Zugabe von Kalziumoxid aufgezeichnet. Nach der Zugabe wurde mit dem Rühren bei 60 C eine Stunde fort- gefahren, die Lösung wurde gekühlt und der Niederschlag durch Vakuumfiltration entfernt. Der pH blieb während des gesamten Tests im sauren Bereich ; pH des erhaltenen Filtrats betrug 3,4.
Die für das Hydrolysat nach der Eindampfung und nach der Sulphatausfällung erhaltenen Analysenergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt.
Tabelle 1
EMI6.1
<tb> Filtriertes <SEP> Eingedampftes <SEP> Hydrolysat
<tb>
<tb>
<tb> Hydrolysat <SEP> Hydrolysat <SEP> nach <SEP> der <SEP> S42-
<tb>
<tb>
<tb> Ausfällung
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> 6,4 <SEP> 27,8 <SEP> 23,2
<tb>
<tb>
<tb> (DS), <SEP> g/100 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 1,4 <SEP> 0,7 <SEP> 3,3
<tb>
<tb>
<tb> Farbe, <SEP> ICUMSA <SEP> 35500 <SEP> 45000 <SEP> 58400
<tb>
<tb>
<tb> UV <SEP> 210 <SEP> nm, <SEP> 1/cm <SEP> 240 <SEP> 1370 <SEP> 1320
<tb>
<tb>
<tb> UV <SEP> 225 <SEP> nm, <SEP> 1/cm <SEP> 130 <SEP> 650 <SEP> 620
<tb>
<tb>
<tb> UV <SEP> 280 <SEP> nm,
<SEP> 1/cm <SEP> 140 <SEP> 270 <SEP> 260
<tb>
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
<tb> Filtriertes <SEP> Eingedampftes <SEP> Hydrolysat
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrolysat <SEP> Hydrolysat <SEP> nach <SEP> der <SEP> S4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ausfällung
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ca, <SEP> % <SEP> der <SEP> Trocken-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> substanz <SEP> 0,1 <SEP> 0,14 <SEP> 0,60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> So4 <SEP> % <SEP> der <SEP> Trocken-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> substanz <SEP> 8,0 <SEP> 12,8 <SEP> 0,60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Kohlenhydratgehalt, <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> der <SEP> Trockensubstanz
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oligosaccharide <SEP> 0,48 <SEP> 0,64 <SEP> 2,20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Glucose <SEP> 2,5 <SEP> 3,6 <SEP> 5,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Xylose <SEP> 34,9 <SEP> 48,8 <SEP> 57,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Galactose <SEP> + <SEP> Rhamnose <SEP> 2,
3 <SEP> 3,3 <SEP> 4,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Arabinose <SEP> 0,6 <SEP> 0,9 <SEP> 1,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mannose <SEP> 1,6 <SEP> 2,1 <SEP> 4,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Essigsaure, <SEP> % <SEP> der
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanz <SEP> 12,1 <SEP> 5,1 <SEP> 5,0
<tb>
Das aus der obigen Filtration eines Sulphatniederschlags erhaltene Filtrat (32 kg) wurde auf eine Temperatur von 40 C erwärmt und unter Verwendung von Diatomeenerde (Kenite 300) als Hilfe filtriert. Das Filtrat wurde in einem Rotationsverdampfer (Buch) Rotavapor R-151) auf einen refraktometrischen Trockensubstanzanteil (RDs) von 85 g/100 g eingedampft. Die erhaltene Kristallisationsmasse wurde in einen 6 I Kühlungskristallisierapparat bei einer Temperatur von 65 C übergeleitet.
Sobald die Kristallisationsmasse die Temperatur von 65 C erreicht hatte, wies sie eine Übersättigung von 1,27 auf. Xylose-Impfkristalle (Hersteller Xyrofin Ltd., Korngrösse 15 m) wurden der Kristallisationsmasse in einer Menge von 0,01 %, bezogen auf die Trockensubstanz der Masse, zugegeben. Nach etwa einer Stunde wurde ein lineares Kühlungsprogramm von 65 C auf 25 C gestartet ; das Programm brauchte etwa 60 Stunden bis zur Vollständigkeit.
Während der Kühlung wurden die Temperatur der Kristallisationsmasse und des Kühlwassers und der Brechungsindex der Mutterlauge aufgezeichnet. Die Kristallisierung wurde ferner durch mikroskopische Photographien der Kristallisationsmasse aufgezeichnet.
Die Übersättigung während der Kühlung schwankte im Bereich von 1,44 -1,65.
Etwa zwei Stunden nach Beendigung des Kühlungsprogramms wurde die Kristallisationsmasse fünf Minuten bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 3000 min-1 zentrifugiert (Hettich Roto Silenta ll Zentrifuge, Trommeldurchmesser 23 cm; 0,15 mm Öffnungen). Die Kristallisationsmasse wurde drei verschiedenen Zentrifugationen unterzogen:
1) unter Verwendung eines Filtertuchs innerhalb der Trommel; der Kristallkuchen wurde nicht gewaschen ;
2) kein Filtertuch; der Kuchen wurde mit 20 ml Wasser gewaschen ; 3) kein Filtertuch; der Kuchen wurde mit 80 ml Wasser gewaschen.
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 2 und 3 dargestellt, in welchen die Begriffe und Abkürzungen die folgende Bedeutung haben:
Masse = Kristallisationsmasse
Reinheit = Xylosereinheit
Eintrag = verdünntes Hydrolysat nach Entfernung des Sulphatniederschlags
Beginn = Probe der Kristallisationsmasse vor Beginn der Kühlung
Ende = Probe der Kristallisationsmasse nach Beendigung der Kühlung
Kuchen 0 = Kuchen aus Zentrifugation Nr. 1 (kein Waschen mit Wasser)
Ablauf 0 = Ablauf aus Zentrifugation Nr. 1
Kuchen 20 = Kuchen aus Zentrifugation Nr 2 (Waschen mit 20 ml Wasser)
Ablauf 20 = Ablauf aus Zentrifugation Nr. 2
Kuchen 80 = Kuchen aus Zentrifugation Nr. 3 (Waschen mit 80 ml Wasser)
Ablauf 80 = Ablauf aus Zentrifugation Nr. 3
<Desc/Clms Page number 8>
pH 1:1 = pH, der in der Probe bestimmt wurde, die mit Wasser in einem Verhältnis von 1:
1 verdünnt war pH 5% = pH, der in der Probe bestimmt wurde, die auf RDs 5% verdünnt war
Kond. = Konduktivität, die in der Probe mit RDs 5% bestimmt wurde
Asche = Aschengehalt, der aus der Konduktivität unter Verwendung des Sucrosekoeffizienten für Sulphatasche berechnet wurde.
Ausbeute RDs/RDs = Prozentsatz der Kuchentrockensubstanz, bezogen auf die Trocken- substanz der Kristallisationsmasse
Ausbeute XIX = Ausbeute RDs/RDs, dividiert durch die Xylosereinheit der Kristallisations- massenprobe und multipliziert mit der Reinheit des Kuchens.
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 2 und 3 ersichtlich ist, betrug die erzielte Reinheit der Xylose bis zu 93,4%. Das aus der Kristallisation erhaltene Produkt kann, falls erforderlich, durch Rekristallisierung weiter gereinigt werden, die einfach und rasch durch bekannte Methoden ausge- führt werden kann.
Tabelle 2
Ergebnisse verschiedener Zentrifugationen
EMI8.1
<tb> Zentrif. <SEP> Zentrif. <SEP> Zentrif.
<tb>
<tb>
<tb>
1 <SEP> kein <SEP> 2 <SEP> Waschen <SEP> 3 <SEP> Waschen
<tb>
<tb>
<tb> Waschen <SEP> mit <SEP> 20 <SEP> ml <SEP> mit <SEP> 80 <SEP> ml
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> g <SEP> zu <SEP> zentrifugierende <SEP> Masse <SEP> 564 <SEP> 653 <SEP> 573
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> der <SEP> 85,1 <SEP> 85,1 <SEP> 85,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Masse <SEP> (DS), <SEP> g/100 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb> Reinheit <SEP> der <SEP> Masse, <SEP> % <SEP> bezogen <SEP> 60,4 <SEP> 60,4 <SEP> 60,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> auf <SEP> Trockensubstanz
<tb>
<tb>
<tb> Kristallkuchen, <SEP> g <SEP> 187 <SEP> 148 <SEP> 86
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> des <SEP> 93,6 <SEP> 94,4 <SEP> 93,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Kuchens <SEP> (DS), <SEP> g/100 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb> Reinheit <SEP> des <SEP> Kuchens, <SEP> % <SEP> 86,6 <SEP> 91,8 <SEP> 93,
4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> bezogen <SEP> auf <SEP> Trockensubstanz
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Reinheit <SEP> des <SEP> Abflusses, <SEP> % <SEP> 46,7 <SEP> 47,5 <SEP> 51,1
<tb>
<tb>
<tb> bezogen <SEP> auf <SEP> Trockensubstanz
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ausbeute <SEP> bei <SEP> der
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> RDs/RDs <SEP> 36 <SEP> 25 <SEP> 17
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> X/X <SEP> 52 <SEP> 28 <SEP> 26
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
<tb> Tabelle <SEP> 3
<tb> Analysenergebnisse <SEP> der <SEP> Kristallisierung
<tb> Eintrag <SEP> Beginn <SEP> Ende <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 80
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> (DS), <SEP> 24,0 <SEP> 81,1 <SEP> 85,1 <SEP> 93,6 <SEP> 72,2 <SEP> 94,4 <SEP> 72,2 <SEP> 93,8 <SEP> 66,
1
<tb> g/100 <SEP> g
<tb> pH <SEP> 1 <SEP> :1 <SEP> 3,3 <SEP> 3,3 <SEP> 3,2 <SEP> 3,4 <SEP> 3,2 <SEP> 3,3 <SEP> 3,1 <SEP> 3,4
<tb> pH <SEP> 5% <SEP> 3,5 <SEP> 3,6 <SEP> 3,6 <SEP> 3,5 <SEP> 3,6 <SEP> 3,6 <SEP> 3,6 <SEP> 3,6 <SEP> 3,6
<tb> Kond., <SEP> mS/cm <SEP> 1,6 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> 1,3 <SEP> 1,6 <SEP> 1,3 <SEP> 1,6 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb> Asche, <SEP> % <SEP> 2,8 <SEP> 2,7 <SEP> 2,7 <SEP> 2,2 <SEP> 2,8 <SEP> 2,3 <SEP> 2,8 <SEP> 2,6 <SEP> 2,6
<tb> Farbe,ICUMSA <SEP> 61000 <SEP> 75000 <SEP> 94000 <SEP> 43600 <SEP> 120000 <SEP> 52400 <SEP> 120000 <SEP> 38400 <SEP> 109000
<tb> UV <SEP> 280 <SEP> nm, <SEP> 1/cm <SEP> 260 <SEP> 540 <SEP> 740 <SEP> 330 <SEP> 840 <SEP> 230 <SEP> 800 <SEP> 190 <SEP> 675
<tb> UV <SEP> 225 <SEP> nm, <SEP> 1/cm <SEP> 620 <SEP> 1270 <SEP> 1300 <SEP> 700 <SEP> 1470 <SEP> 470 <SEP> 1410 <SEP> 400 <SEP> 1190
<tb> UV <SEP> 210 <SEP> nm,
<SEP> 1/cm <SEP> 1320 <SEP> 2690 <SEP> 2640 <SEP> 1430 <SEP> 2990 <SEP> 970 <SEP> 2880 <SEP> 810 <SEP> 2415
<tb> Kohlenhydratgehalt, <SEP> % <SEP> der
<tb> Trockensubstanz <SEP> (DS)
<tb> Oligosaccharide <SEP> 2,2 <SEP> 2,2 <SEP> 1,5 <SEP> 1 <SEP> 2,2- <SEP> 2,4- <SEP> 2,1
<tb> Glucose <SEP> 5,7 <SEP> 5,7 <SEP> 5,9 <SEP> 1,8 <SEP> 8 <SEP> 1,1 <SEP> 7,9 <SEP> 0,7 <SEP> 7,4
<tb> Xylose <SEP> 57,8 <SEP> 60,6 <SEP> 60,4 <SEP> 86,6 <SEP> 46,7 <SEP> 91,8 <SEP> 47,5 <SEP> 93,4 <SEP> 51,1
<tb> Galact. <SEP> + <SEP> Rahmn.
<SEP> 4,6 <SEP> 4,6 <SEP> 4,6 <SEP> * <SEP> 5,7 <SEP> * <SEP> 5,6 <SEP> * <SEP> 5,5
<tb> Arabinose <SEP> 1,7 <SEP> 1,6 <SEP> 1,7 <SEP> 0,7 <SEP> 2,1 <SEP> 0,5 <SEP> 2,1 <SEP> 0,3 <SEP> 2,1
<tb> Mannose <SEP> 4,3 <SEP> 4,4 <SEP> 4,6 <SEP> 1,4 <SEP> 5,6 <SEP> 0,8 <SEP> 5,5 <SEP> 0,5 <SEP> 5,4
<tb> * <SEP> in <SEP> dem <SEP> Xylosegehalt <SEP> enthalten
<tb>
<Desc/Clms Page number 10>
Beispie! 2
Die zu behandelnde xylosehältige Lösung war eine Xylosefraktion, die aus einer Sulphitkochflüssigkeit auf Magnesiumbasis aus Buchenholz durch chromatographische Trennung (im wesentlichen in Übereinstimmung mit Schritt 1 des in U.S. Patent 4 631 129 beschriebenen Verfahrens) erhalten wurde. Die Xylosefraktion enthielt etwa 7 kg Trockensubstanz und hatte einen Xylosegehalt von 44%, bezogen auf die Trockensubstanz (RDs).
Die Lösung wurde in einem Rotationsverdampfer bei 70 C auf einen Trockensubstanzanteil von etwa 88 Gew.% eingedampft.
Die erhaltene Kristallisationsmasse wurde in einem 6 I Kühlungskristallisierapparat bei 70 C bei einer Übersättigung von 1,10 durch Zugabe von 0,8 g gemahlener trockener Xylose (mittlere Partikelgrösse 15 um) geimpft. Die Kristallisationsmasse wurde einer linearen Kühlung von 70 C auf 25 C in 62 Stunden unterzogen.
Das Kristallisierungsverfahren wurde wie in Beispiel 1 aufgezeichnet. Die Übersättigung während der Kühlung war nahezu unverändert 1,50.
Etwa sechs Stunden nach Beendigung des Kühlungsprogramms wurde die Kristallisationsmasse wie in Beispiel 1 zentrifugiert.
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 4 und 5 wiedergeben, in welchen die Begriffe und Abkürzungen dieselbe Bedeutung wie in Beispiel 1 haben. Die Abkürzung Zentr. bezeichnet eine Probe der Kristallisationsmasse, die der Zentrifuge zugeleitet wird.
Tabelle 4
Ergebnisse verschiedener Zentrifugationen
EMI10.1
<tb> Zentrif. <SEP> 1 <SEP> Zentrif. <SEP> 2 <SEP> Zentrif. <SEP> 3 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> kein <SEP> Waschen <SEP> Waschen
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Waschen <SEP> mit <SEP> 20 <SEP> ml <SEP> mit <SEP> 80 <SEP> ml
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> zu <SEP> zentrifugierende <SEP> Masse, <SEP> g <SEP> 1074 <SEP> 1094 <SEP> 1097
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Kristallkuchen, <SEP> g <SEP> 166 <SEP> 174 <SEP> 137
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Reinheit <SEP> des <SEP> Kuchens, <SEP> % <SEP> bezogen <SEP> auf
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanz <SEP> (RDs) <SEP> 80,5 <SEP> 83,8 <SEP> 87,
2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ausbeute <SEP> bei <SEP> der <SEP> Zentrifugation <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> RDs/RDs <SEP> 17 <SEP> 17 <SEP> 14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> X/X <SEP> 31 <SEP> 32 <SEP> 28
<tb>
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
<tb> Tabelle <SEP> 5
<tb> Analysenergebnisse <SEP> der <SEP> Kristallisierung
<tb> Beginn <SEP> Zentr.
<SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 80
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> (RDs), <SEP> 87,4 <SEP> 88,0 <SEP> 95,6 <SEP> 85,6 <SEP> 95,4 <SEP> 82,3 <SEP> 96,9 <SEP> 76,3
<tb> g/100 <SEP> g <SEP>
<tb> pH <SEP> 1.1 <SEP> 2,8 <SEP> 2,8 <SEP> 3,0 <SEP> 2,8 <SEP> 3,0 <SEP> 2,8 <SEP> 3,1 <SEP> 2,8
<tb> pH <SEP> 5% <SEP> 2,3 <SEP> 2,4 <SEP> 2,5 <SEP> 2,3 <SEP> 2,5 <SEP> 2,3 <SEP> 2,5 <SEP> 2,3
<tb> Kond.,mS/cm <SEP> 2,01 <SEP> 1,95 <SEP> 0,88 <SEP> 2,25 <SEP> 0,80 <SEP> 2,22 <SEP> 0,64 <SEP> 2,22
<tb> Asche, <SEP> % <SEP> 3,62 <SEP> 3,51 <SEP> 1,58 <SEP> 4,05 <SEP> 1,44 <SEP> 3,96 <SEP> 1,14 <SEP> 4,00
<tb> Farbe, <SEP> ICUMSA <SEP> 5250 <SEP> 6700 <SEP> 2260 <SEP> 7360 <SEP> 1950 <SEP> 7550 <SEP> 1400 <SEP> 7500
<tb> Kohlenhydratgehalt, <SEP> % <SEP> der
<tb> Trockensubstanz <SEP> (RDs)
<tb> Oligosaccharide <SEP> - <SEP> 1,8 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,5 <SEP> 0,8 <SEP> 0,4 <SEP> 0,6
<tb> Glucose <SEP> 4,0 <SEP> 4,3 <SEP> 1,9 <SEP> 4,8 <SEP> 1,8 <SEP> 4,6 <SEP> 1,6 <SEP> 4,6
<tb> Xylose <SEP> 45,9 <SEP> 43,4 <SEP> 80,5 <SEP> 32,0 <SEP> 83,8 <SEP> 33,5 <SEP> 87,2 <SEP> 34,2
<tb> Galact. <SEP> + <SEP> Rhamn. <SEP> 4,2 <SEP> 4,0 <SEP> < 0,1 <SEP> 4,5 <SEP> < 0,1 <SEP> 5,6 <SEP> - <SEP> 4,3
<tb> ArabinoseMannose <SEP> 5,7 <SEP> 4,9 <SEP> 1,5 <SEP> 5,5 <SEP> 1,3 <SEP> 5,5 <SEP> 0,9 <SEP> 5,4
<tb>
<Desc/Clms Page number 12>
Beispiel 3
Dieser Kristallisierungstest wurde unter Verwendung einer Xyloselösung mit einem Xylose- gehalt von etwa 55%, bezogen auf die Trockensubstanz, durchgeführt.
Die Lösung wurde durch Zugabe eines Kristallkuchens, der im folgenden Beispiel 6 erhalten wurde, zu einer Xylosefraktion, die aus einer Sulphitkochflüssigkeit auf Magnesiumbasis aus Buchenholz durch chromato- graphische Trennung (wie in Beispiel 2) erhalten wurde und einen Xylosegehalt von 35 %, bezo- gen auf die Trockensubstanz, aufwies, hergestellt.
Das Verfahren war jenem von Beispiel 2 gleich, mit den folgenden Ausnahmen:
Die Lösung wurde bei 60 C auf einen Trockensubstanzteil von 81,5 Gew. % eingedampft, die Kristallisationsmasse wurde bei 55 C bei einer Übersättigung von 1,13 geimpft, und die Kristallisa- tionsmasse wurde einer linearen Kühlung von 55 C auf 20 C in 60 Stunden unterzogen.
Das Kristallisierungsverfahren wurde wie in Beispiel 1 aufgezeichnet. Die Übersättigung während der Kühlung war nahezu unverändert 1,15.
Nach Beendigung des Kühlungsprogramms wurde die Kristallisationsmasse wie in den Bei- spielen 1 und 2 sowohl ohne Waschen des Kuchens als auch mit Waschen des Kuchens mit Wasser (20 ml und 80 ml Wasser) zentrifugiert.
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 6 und 7 dargestellt, in welchen die Begriffe und Abkürzungen dieselbe Bedeutung wie in Beispiel 1 und 2 haben.
Tabelle 6
Ergebnisse verschiedener Zentrifugationen
EMI12.1
<tb> Zentrif. <SEP> Zentrif. <SEP> Zentrif.
<tb>
<tb>
<tb>
1 <SEP> kein <SEP> 2 <SEP> Waschen <SEP> 3 <SEP> Waschen
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Waschen <SEP> mit <SEP> 20 <SEP> ml <SEP> mit <SEP> 80 <SEP> ml
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> zu <SEP> zentrifugierende <SEP> Masse, <SEP> g <SEP> 889 <SEP> 1067 <SEP> 1118
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Kristallkuchen, <SEP> g <SEP> 205 <SEP> 230 <SEP> 201
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Reinheit <SEP> des <SEP> Kuchens, <SEP> % <SEP> 97,9 <SEP> 99,0 <SEP> 99,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> bezogen <SEP> auf <SEP> Trockensubstanz
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (RDs)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ausbeute <SEP> bei <SEP> der
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zentrifugation, <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> RDs/RDs <SEP> 28 <SEP> 26 <SEP> 22
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> X/X <SEP> 50 <SEP> 47 <SEP> 40
<tb>
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
<tb> Tabelle <SEP> 7
<tb> Analysenergebnisse <SEP> der <SEP> Kristallisierung
<tb> Beginn <SEP> Zentr.
<SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 80
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> (RDs), <SEP> g/100 <SEP> 81,3 <SEP> 81,5 <SEP> 98,6 <SEP> 76,9 <SEP> 98,9 <SEP> 75,0 <SEP> 98,9 <SEP> 71,4
<tb> pH <SEP> 1 <SEP> :1 <SEP> 3,3 <SEP> 3,6 <SEP> 3,3 <SEP> 3,8 <SEP> 3,3 <SEP> 4,0 <SEP> 3,3
<tb> pH <SEP> 5% <SEP> 2,8 <SEP> 2,9 <SEP> 3,2 <SEP> 2,8 <SEP> 3,2 <SEP> 2,7 <SEP> 3,2 <SEP> 2,8
<tb> Kond., <SEP> mS/cm <SEP> 2,71 <SEP> 2,71 <SEP> 0,31 <SEP> 3,42 <SEP> 0,16 <SEP> 3,41 <SEP> 0,07 <SEP> 3,29
<tb> Asche, <SEP> % <SEP> 4,88 <SEP> 4,88 <SEP> 0,55 <SEP> 6,16 <SEP> 0,29 <SEP> 6,14 <SEP> 0,13 <SEP> 5,92
<tb> Farbe, <SEP> ICUMSA <SEP> 15000 <SEP> 15000 <SEP> 1050 <SEP> 21000 <SEP> 475 <SEP> 20400 <SEP> 160 <SEP> 18600
<tb> Kohlenhydratgehalt, <SEP> % <SEP> der
<tb> Trockensubstanz <SEP> (RDs)
<tb> Oligosaccharide <SEP> 5,7 <SEP> 5,9 <SEP> - <SEP> 8,9- <SEP> 7,8- <SEP> 7,5
<tb> Glucose <SEP> 3,1 <SEP> 3,1 <SEP> 0,8 <SEP> 4,1 <SEP> 0,7 <SEP> 4,1 <SEP> 0,5 <SEP> 4,1
<tb> Xylose <SEP> 54,5 <SEP> 54,2 <SEP> 97,9 <SEP> 37,7 <SEP> 99,0 <SEP> 38,7 <SEP> 99,7 <SEP> 40,6
<tb> Galact. <SEP> + <SEP> Rahmn. <SEP> 2,8 <SEP> 2,7- <SEP> 3,3 <SEP> - <SEP> 3,3 <SEP> - <SEP> 3,2
<tb> ArabinoseMannose <SEP> 2,8 <SEP> 2,7 <SEP> 0,3 <SEP> 3,8 <SEP> 0,2 <SEP> 3,8- <SEP> 3,6
<tb>
<Desc/Clms Page number 14>
Beispiel 4
Das Verfahren war im wesentlichen jenem von Beispiel 2 gleich, mit den folgenden Aus- nahmen :
Die zu behandelnde xylosehältige Lösung war eine Xylosefraktion, die von einer Sulphitkoch- flüssigkeit auf Kalziumbasis der Birke durch chromatographische Trennung (das lonenaustausch- harz in den Säulen war in der Na+ Form, s. U. S.
Patent 4 631 129) mit einem Xylosegehalt von 56,8%, bezogen auf die Trockensubstanz (RDs), erhalten wurde. Die Lösung wurde auf einen Trockensubstanzanteil (RDs) von 84,1 g/100 g eingedampft, und die erhaltene Kristallisations- masse wurde bei einer Übersättigung von 1,18 durch Zugabe von gemahlener trockener Xylose in einer Menge von 0,15% der Xylosemenge in der Kristallisationsmasse geimpft. Die Kristallisations- masse wurde in 85 Stunden von 62 C auf 25 C gekühlt.
Die Übersättigung während der Kühlung stieg allmählich auf 1,38. Die Kristallisationsmasse wurde eine Stunde nach Beendigung des Kühlungsprogramms bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 3000 min-1 zentrifugiert, sowohl ohne Waschen des Kuchens als auch mit Waschen des Kuchens mit Wasser (20 ml und 80 ml Wasser). Ferner wurde die Zentrifugation bei einer Rota- tionsgeschwindigkeit von 4000 min-' 4 Minuten durchgeführt, wobei in diesem Zusammenhang der Kuchen mit 20 ml Wasser gewaschen wurde.
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 8 und 9 dargestellt, in welchen die Begriffe und Abkürzungen dieselbe Bedeutung wie in den vorangehenden Beispielen haben. Ferner wird die Zentrifugation, die bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 4000 min-1 durchgeführt wurde, als Zentrifugation 4 bezeichnet, und der daraus erhaltene Kuchen wird als Kuchen 20** bezeichnet.
Tabelle 8
Ergebnisse verschiedener Zentrifugationen
EMI14.1
<tb> Ausbeute <SEP> der <SEP> Zentrifugation, <SEP> %
<tb> RDs/RDs <SEP> X/X
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 1, <SEP> kein <SEP> Waschen <SEP> 25 <SEP> 42
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 2, <SEP> Waschen, <SEP> 20 <SEP> ml <SEP> 23 <SEP> 39
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 3, <SEP> Waschen, <SEP> 80 <SEP> ml <SEP> 19 <SEP> 32
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 4 <SEP> 23 <SEP> 40
<tb>
<Desc/Clms Page number 15>
EMI15.1
<tb> Tabelle <SEP> 9
<tb> Analysenergebnisse <SEP> der <SEP> Kristallisierung
<tb> Beginn <SEP> Ende <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Kuchen <SEP> Kuchen
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 20**
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> (DS), <SEP> 82,5 <SEP> 83,2 <SEP> 97,6 <SEP> 77,8 <SEP> 99,8 <SEP> 99,3 <SEP> 100
<tb> g/100 <SEP> g
<tb> pH <SEP> 1.1 <SEP> 3,8 <SEP> 3,8 <SEP> 3,
9 <SEP> 3,9 <SEP> 3,9 <SEP> 3,9 <SEP> 3,9
<tb> Kond., <SEP> mS/cm <SEP> 0,21 <SEP> 0,22 <SEP> 0,05 <SEP> 0,23 <SEP> 0,02 <SEP> 0,01 <SEP> 0,02
<tb> Asche, <SEP> % <SEP> 0,38 <SEP> 0,39 <SEP> 0,09 <SEP> 0,41 <SEP> 0,03 <SEP> 0,02 <SEP> 0,03
<tb> Farbe, <SEP> ICUMSA <SEP> 2800 <SEP> 3000 <SEP> 500 <SEP> 3900 <SEP> 170 <SEP> 60 <SEP> 150
<tb> Kohlenhydratgehalt, <SEP> % <SEP> der
<tb> Trockensubstanz <SEP> (DS)
<tb> Oligosaccharide <SEP> 2,5 <SEP> 2,4 <SEP> 0,5 <SEP> 3,1
<tb> Glucose <SEP> 4,5 <SEP> 4,6 <SEP> 1,1 <SEP> 5,4 <SEP> 0,7 <SEP> 0,5 <SEP> 0,7
<tb> Xylose <SEP> 56,6 <SEP> 56,8 <SEP> 93,5 <SEP> 45,6 <SEP> 98,4 <SEP> 97,4 <SEP> 99,2
<tb> Galact. <SEP> + <SEP> Rahmn.
<SEP> 15,2 <SEP> 15,2 <SEP> 2,2 <SEP> 19,4
<tb> Arabinose <SEP> 1,9 <SEP> 1,9 <SEP> 0,3 <SEP> 2,2Mannose <SEP> 12,5 <SEP> 12,4 <SEP> 1,9 <SEP> 16,5 <SEP> 0,7- <SEP> 0,5
<tb> * <SEP> Im <SEP> Xylosegehalt <SEP> enthalten
<tb>
<Desc/Clms Page number 16>
Beispiel 5
Das Verfahren war im wesentlichen jenem von Beispiel 4 gleich, mit den folgenden Ausnahmen :
Die zu behandelnde xylosehältige Lösung war eine Xylosefraktion, die von einer Sulphitkoch- flüssigkeit auf Kalziumbasis der Birke durch chromatographische Trennung (das lonenaustausch- harz, mit dem die Säulen gepackt waren, befand sich in der Ca2+ Form) mit einem Xylosegehalt von 56,1%, bezogen auf die Trockensubstanz (RDs), erhalten wurde.
Die Lösung wurde auf einen Trockensubstanzanteil (RDs) von 87,0 g/100 g eingedampft, und die erhaltene Kristallisations- masse wurde bei einer Übersättigung von 1,40 durch Zugabe von gemahlener trockener Xylose in einer Menge von 0,12% der Xylosemenge in der Kristallisationsmasse geimpft. Die Kristallisations- masse wurde durch lineare Kühlung in 91 Stunden von 66 C auf 26,6 C gekühlt.
Die Übersättigung blieb nahezu unverändert. Die Kristallisationsmasse wurde zwei Stunden nach Beendigung des Kühlungsprogramms (zu diesem Zeitpunkt betrug die Temperatur 25 C) wie in Beispiel 4 zentrifugiert.
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 10 und 11 dargestellt, in welchen die Begriffe und Abkürzungen dieselbe Bedeutung wie in Beispiel 4 haben.
Tabelle 10
Ergebnisse verschiedener Zentrifuoationen
Ausbeute der Zentrifugation. %
EMI16.1
<tb> RDs/RDs <SEP> X/X
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 1, <SEP> kein <SEP> Waschen <SEP> 39 <SEP> 61
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 2, <SEP> Waschen, <SEP> 20 <SEP> ml <SEP> 36 <SEP> 57
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 3, <SEP> Waschen, <SEP> 80 <SEP> ml <SEP> 28 <SEP> 47
<tb>
<tb> Zentrifugation <SEP> 4 <SEP> 34 <SEP> 56
<tb>
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
<tb> Tabelle <SEP> 11 <SEP>
<tb> Analysenergebnisse <SEP> der <SEP> Kristallisierung
<tb> Beginn <SEP> Ende <SEP> Kuchen <SEP> Ablauf <SEP> Kuchen <SEP> Kuchen <SEP> Kuchen
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 20**
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> (DS), <SEP> 84,2 <SEP> 84,2 <SEP> 96,3 <SEP> 78,5 <SEP> 97,8 <SEP> 98,8 <SEP> 99,2
<tb> g/100 <SEP> g <SEP>
<tb> pH <SEP> 1 <SEP> :
1 <SEP> 3,2 <SEP> 3,2 <SEP> 3,4 <SEP> 3,2 <SEP> 3,4 <SEP> 3,7 <SEP> 3,5
<tb> Kond <SEP> , <SEP> mS/cm <SEP> 0,65 <SEP> 0,64 <SEP> 0,22 <SEP> 0,84 <SEP> 0,16 <SEP> 0,06 <SEP> 0,14
<tb> Asche, <SEP> % <SEP> 1,16 <SEP> 1,16 <SEP> 0,40 <SEP> 1,51 <SEP> 0,29 <SEP> 0,11 <SEP> 0,24
<tb> Farbe, <SEP> ICUMSA <SEP> 3900 <SEP> 4300 <SEP> 1000 <SEP> 6300 <SEP> 620 <SEP> 70 <SEP> 410
<tb> Kohlenhydratgehalt, <SEP> % <SEP> der
<tb> Trockensubstanz <SEP> (DS)
<tb> Oligosaccharide <SEP> 2,2 <SEP> 2,3 <SEP> 0,7 <SEP> 5,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,0 <SEP> 0,5
<tb> Glucose <SEP> 4,8 <SEP> 4,8 <SEP> 1,5 <SEP> 6,7 <SEP> 1,0 <SEP> * <SEP> 0,8
<tb> Xylose <SEP> 59,0 <SEP> 58,4 <SEP> 90,6 <SEP> 38,6 <SEP> 93,0 <SEP> 98,6 <SEP> 94,9
<tb> Galact. <SEP> + <SEP> Rahmn.
<SEP> 14,1 <SEP> 14,1 <SEP> 4,8 <SEP> 19,6 <SEP> 3,3
<tb> Arabinose <SEP> * <SEP> * <SEP> * <SEP> * <SEP> * <SEP> - <SEP>
<tb> Mannose <SEP> 10,6 <SEP> 10,6 <SEP> 2,5 <SEP> 15,1 <SEP> 1,6- <SEP> 0,9
<tb> * <SEP> Im <SEP> Xylosegehalt <SEP> enthalten
<tb>
<Desc/Clms Page number 18>
Beispiel 6
Fällungskristallisierung
150 I einer Xylosefraktion, die von einer Sulphitkochflüssigkeit auf Magnesiumbasis aus Buchenholz durch chromatographische Trennung (wie in Beispiel 2) mit etwa 105 kg Trocken- substanz, Xylosereinheit 39,3%, erhalten wurde, wurde unter Vakuum bei etwa 60 C auf ein Volumen von etwa 80 I eingedampft. Das Impfen erfolgte bei 58 C mit 25 g gemahlener Xylose bei einer Übersättigung von 2,24, wonach die Kristallisationsmasse in einen 100 I Kristallisierapparat übergeleitet wurde.
Die Kristallisationsmasse wurde in etwa 25 Stunden einer linearen Kühlung unter gleich- zeitigem Rühren von 58 C auf etwa 20 C unterzogen (Viskosität 190 Pas, gemessen mit einem Brookfield Viskosimeter, Typ RVDV-I+). Während dieser Zeit nahm die Übersättigung anfangs auf 1,66 in 3,7 Stunden ab, wonach sie auf 1,93 stieg (Zeit ab der Impfung 20,9 h, Temperatur 30,7 C) und anschliessend wieder allmählich abnahm (bei 20 C betrug die Übersättigung etwa 1,70). Die Kristallisationsmasse wurde bei etwa 20 C weiter gerührt. Ein Druckfilter, Larox Typ PF 0,1 H2, wurde zur Trennung der Kristallfraktion von der Kristallisationsmasse verwendet. Proben (zu 20 - 200 g) wurden zu verschiedenen Zeitpunkten von der Kristallisationsmasse genommen, um die Mutterlauge abzutrennen, und der Rest der Kristallisationsmasse im Ausfällungsbereich wurde weiterhin gerührt.
Vor der Filtration der Kristallisationsmasse wurde die Temperatur der Masse auf etwa 30 C erhöht, um die Viskosität zu verringern.
74,3 Stunden nach dem Impfen betrug die Viskosität der Probe der Kristallisationsmasse 66 Pas bei etwa 30 C. Die Probe der Kristallisationsmasse wurde mit dem obengenannten Larox Druckfilter filtriert, wobei anfangs ein Filtrationsdruck von 13 bar über 15 Minuten und danach ein Filtrationsdruck von 14,5 bar über fünf Minuten verwendet wurde. Der erhaltene Kristallkuchen hatte eine Dicke von etwa 2,5 cm. Die Trockensubstanzausbeute in der Kristallisationsmasse vor der Filtration betrug 20,2% und die Xyloseausbeute 50,4%. Die Analysenergebnisse sind in der folgenden Tabelle 12 dargestellt, in welcher die Begriffe und Abkürzungen jenen entsprechen, die in den vorangehenden Beispielen verwendet wurden. Ferner bezeichnet die Abkürzung Filtr. die dem Filter zugeleitete Kristallisationsmasse.
Die durchgeführten Tests zeigten, dass die Xyloseausbeute und Reinheit durch die Rührdauer der Kristallisationsmasse im Ausfällungsbereich beeinflusst waren (in diesem Fall in einem Tempe- raturbereich von etwa 20-30 C). Die Xylosereinheit der filtrierten Kristallfraktion betrug höchstens 83,8% (Zeit nach dem Impfen war 76,2 h ; Viskosität der Kristallisationsmasse betrug 66 Pas bei 29,8 C; Filtration bei 14,5 bar über fünf Minuten), die Xylosereinheit des Filtrats, d. h. des Ablaufes, betrug mindestens 18,1% (Zeit nach dem Impfen war 220 h; die Viskosität der Kristallisa- tionsmasse betrug 59 Pas bei 29,2 C; Filtration bei 13-14 bar über 15 Minuten). Die Xylose- ausbeute in die Kristalle der Kristallisationsmasse betrug höchstens 63,2% (Zeit nach dem Impfen 49,3 h).
Tabelle 12
Analysenergebnisse der Fällungskristalliserung
EMI18.1
<tb> Beginn <SEP> Filtr. <SEP> Kristall- <SEP> Ablauf
<tb>
<tb> kuchen
<tb>
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> (DS), <SEP> 89,2 <SEP> 88,0 <SEP> 93,3 <SEP> 79,2
<tb>
<tb> g/100 <SEP> g <SEP>
<tb>
<tb> pH <SEP> (Lösung <SEP> 30-50%) <SEP> 2,5 <SEP> 2,6 <SEP> 2,6 <SEP> 2,6
<tb>
<tb> pH <SEP> 5% <SEP> 2,9 <SEP> 2,9 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb> Kond. <SEP> (von <SEP> Lösung, <SEP> 2,22 <SEP> 2,20 <SEP> 1,16 <SEP> 2,64
<tb>
<tb> enthaltend <SEP> 5% <SEP> d.s.), <SEP> mS/cm
<tb>
<tb> Asche, <SEP> % <SEP> 3,99 <SEP> 3,96 <SEP> 2,08 <SEP> 4,39
<tb>
<tb> Farbe, <SEP> ICUMSA <SEP> 14000 <SEP> 15000 <SEP> 6800 <SEP> 19600
<tb>
<Desc/Clms Page number 19>
EMI19.1
<tb> Beginn <SEP> Filtr.
<SEP> Kristall <SEP> Ablauf
<tb>
<tb> kuchen
<tb>
<tb>
<tb> Kohlenhydratgehalt <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanz <SEP> (DS)
<tb>
<tb>
<tb> Glucose <SEP> 2,7 <SEP> 2,6 <SEP> 1,8 <SEP> 3,2
<tb>
<tb>
<tb> Xylose <SEP> 40,1 <SEP> 40,5 <SEP> 74,5 <SEP> 22,4
<tb>
<tb>
<tb> Galact. <SEP> + <SEP> Rahmn. <SEP> 3,7 <SEP> 3,8 <SEP> 1,8 <SEP> 4,6
<tb>
<tb>
<tb> Arabinose <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb> Mannose <SEP> 3,6 <SEP> 0,7 <SEP> 0,3 <SEP> 4,5
<tb>
Beispiel 7
Fällungskristallisierung
Falls nicht anders angegeben, war das Verfahren gleich jenem von Beispiel 6.
Die zu behandelnde xylosehältige Lösung (20,5 kg) wurde durch Vereinen einer Xylosefraktion, die von einer Sulphitkochflüssigkeit auf Magnesiumbasis aus Buchenholz durch chromatographische Tren- nung erhalten wurde, mit einer wässerigen Lösung des Kristallkuchens, der in den vorangehenden Ausfällungstests erhalten wurde, hergestellt. Die Lösung hatte einen Trockensubstanzanteil (DS) von 62,7% und eine Xylosereinheit von 53,0%.
Die Lösung wurde zu einem Trockensubstanzanteil (DS) von 89,7% eingedampft. 13,4 kg der erhaltenen Kristallisationsmasse wurden in einen 10 I Kristallisierapparat übergeleitet. Das Impfen erfolgte bei 65 C mit 5 g gemahlener Xylose (Kristallgrösse 50 um) bei einer Übersättigung von 1,96 und einer linearen Kühlung von 65 C auf etwa 20 C in etwa 17 Stunden. Während dieser Zeit nahm die Übersättigung auf 1,71 ab und blieb im Bereich von 1,70 bis 1,76 wenn die Kristalli- sationsmasse im Ausfällungsbereich (bei einer Temperatur von 20-22 C) gerührt wurde. 21,5 Stun- den nach dem Impfen (Viskosität 183 Pas bei 22 C) wurde die Kristallisationsmasse auf 32 C erwärmt und mit einem Druckfilter filtriert (15 Minuten, Filtrationsdruck 13,5 bar).
Die Trockensubstanzausbeute in die Kristalle der Kristallisationsmasse vor der Filtration betrug 38,1% und die Xyloseausbeute 72,1%. Die Analysenergebnisse sind in der folgenden Tabelle 13 dargestellt, in welcher die Begriffe und Abkürzungen jenen entsprechen, die in Beispiel 6 verwendet wurden.
Tabelle 13
Analysenergebnisse der fällungskristallisierung
EMI19.2
<tb> Beginn <SEP> Filtr. <SEP> Kristall- <SEP> Ablauf
<tb>
<tb>
<tb> kuchen
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanzanteil <SEP> 89,7 <SEP> 89,9 <SEP> 94,8 <SEP> 83,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (DS), <SEP> g/100g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 5% <SEP> 3,1 <SEP> 3,1 <SEP> 3,2 <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Kond.
<SEP> (von <SEP> Lösung, <SEP> 2,22 <SEP> 2,22 <SEP> 1,23 <SEP> 3,02
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> enthaltend <SEP> 5% <SEP> d.s.),
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mS/cm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Asche, <SEP> % <SEP> 4,00 <SEP> 4,00 <SEP> 2,22 <SEP> 5,44
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Farbe, <SEP> ICUMSA <SEP> 13000 <SEP> 13400 <SEP> 700 <SEP> 20000
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Kohlenhydratgehalt% <SEP> der
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Trockensubstanz <SEP> (DS)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Glucose <SEP> 2,2 <SEP> 2,3 <SEP> 1,2 <SEP> 3,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Xylose <SEP> 52,5 <SEP> 52,8 <SEP> 78,0 <SEP> 29,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Galact. <SEP> + <SEP> Rahmn. <SEP> 3,2 <SEP> 3,2 <SEP> 1,5 <SEP> 4,3
<tb>
<tb>
<tb> Arabinose <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mannose <SEP> 2,6 <SEP> 2,6 <SEP> 1,23 <SEP> 3,8
<tb>