Verfahren zur Verzuckerung von hydrolysierbaren Kohlehydraten. Eine wirtschaftliche Lösung des Pro blems der Zelluloseverzuckerung erfordert hohe Ausbeuten bei geringem Säurever brauch, Gewinnung zuckerhaltiger Lösungen von geeigneter Konzentration, Zusammen setzung und Vergärbarkeit, Einfachheit des gesamten Prozesses,
Gewinnung der Lignin.- rückstände in geeigneter Form und deren Verwertung.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, diese Bedingungen durch eine Reihe von Massnahmen, die für die Lösung des Problems notwendig oder förderlich sind, zu erfühlen.
Die Verzuckerung der Zellulost unter Erzielung hoher Ausbeuten gelang bisher nur mit Hilfe konzentrierter Säuren.
Versuche haben gezeigt, dass zwar .auch nach d'en bisher bekannten Verzuckerungs- verfahren mit verdünnten Sauren bei genü gend langer Hydrolysierungszeit die Zellu lose intermediär quantitativ zu Trauben zucker abgebaut wird, doch unterliegt der gebildete Traubenzucker hierbei einer @däuern- den Zersetzung, so -dass sich nur schlechte Ausbeuten an demselben ergeben.
Diese Zersetzungsvorgänge können beim vorliegenden Verfahren vermieden werden. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzuckerung von hydrolysierbaren Kohlehydraten, durch Ba- h.andIung bei erhöhter Temperatur und un ter Druck mit verdünnten Lösungen sauer wirkender Verbindungen,
zum Beispiel ver dünnten Lösungen anorganischer oder or ganischer Säuren .oder sauren .Salzen oder Mischungen hievon.
Dieses Verfahren ist -dadurch gekenn- zechnet, dass man während dem Erhitzen unter Druck !die verdünnte Lösung der sauer wirkenden Verbindung, zum Beispiel ver dünnte Säure, .durch die erwähnten Aus- gangsmaterialien fliessen lässt, die gebildete Traubenzuckerlösung fortwährend aus dem Prozess entfernt, auf niedere Temperaturen bringt und vor Zersetzung schützt.
Die austretende Traübenzuckerläsung kann durch geeignete Massnahmen, zum Bei spiel durch Neutralisation, Kühlung oder Entspannung vor Zersetzung geschützt wer den.
Man kann nach diesem Verfahren nahe zu quantitative Ausbeuten erzielen.
(Das Fliessen der verdünnten Säure durch das Zellulosematerial wird im Folgenden als Perkolation oder perkoliorende Ver zuckerung bezeichnet. Die -Reaktionsgefässe werden Perkolatoren genannt).
Da nun zum Beispiel das. Zellulose- material infolge seiner Sperrigkeit grosse Räume beansprucht, sind auch an durch fliessender, sauer wirkender Lösung, zum Beispiel Säure, entsprechend -grosse Quanti täten -erforderlich. Die gewonnenen Lösungen besitzen daher vorerst nur geringen Zucker gehalt.
Die Erzielung höherer Zuckerkonzen trationen ist nun in manchen Fällen wirt schaftlich von Vorteil.
Nach den Versuchen des Erfinders er hält man-wesentlich konzentriertere Zucker lösungen ohne Beeinträchtigung der Aus beute, wenn die im Zellulosematerial vor handenen, :der Säure zugänglichen-Zwis.chen- räume verkleinert werden: und das Zellülose- material in --diesem Zustande perkolierend verzuckert wird.
Eine Verkleinerung der Hohlräume kann durch Zusammenpressen des Zellulosemate- rials oder durch Ausfüllen mit festen Sto,f- -fen:.erfolgen; statt de den kann man :auch di Hohlräume mit gasförmigen Stoffen, zum Beispiel Luft, ausfüllen oder mit schaum- artigen Gemischen von Gas und Perkolier- flüssigkeit arbeiten.
Diese -Massnahmen haben -in mehrfacher Hinsicht Bedeutung. Wird zum Beispiel ,durch Einpressen das doppelte Quantum Zellulosematerial in einen Perkolator ge bracht, als (dies ohne Einpressen möglich .ist, so ,ergeben sich gegenüber einer Arbeits- weise ahne -Pressung folgende Vorteile:
-Erstens besitzen die austretenden Zucker- lökungen -dioppelte Konzentration. Zweitens wird mit gleicher -Apparatur und gleichem Säurequantum das doppelte Quantum Zucker hergestellt.
Drittens wird .dem Zersetzungsprozess bes ser entgegengewirkt, wenn der gebildete Zucker rascher als bisher aus dem Perkola- tor austritt.
Das Zellulosematerial kann in trockenem oder nassem Zustand gepresst werden. In letzterem Falle wird zweckmässig das Zellu- losematerial mit Wasser in Breiform ge bracht und unter Druck in den Perkolator gepumpt. Das Zallulosematerial bleibt so in gepresster Form im Perkolator zurück, wäh rend das Wasser abfliesst.
Da, sich nun .aber im Verlauf der Ver zuckerung die in dem Perkolator vorhan ,dene Zellulosemenge verringert, vermindert sich auch die Zuckerbildungsgeschwindig- keit, so dass die Konzentration der austre tenden Zuckerlösung sinkt.
Bei Verwendung von inkrustienhaltigem Zellulosematerial beseitigt ein Nachfüllen mit frischem Zellulosemate.rial oder ein Aus- füllen,der entstehenden Hohlräume mit Luft diesen Mangel nur teilweise.
Hingegen kann dadurch Abhilfe= ge schaffen werden, .dass mit mehreren Perko- latoren gearbeitet und dafür gesorgt wird, da.ss die Säure bei dem am stärksten abgebau- Material eintritt,
dann halbabgebautes Na- terial passiert und zuletzt Perkolatoren mit frischen Füllungen durchfliesst. (-Gegen strom.) Eine Gefährdung des bereits gebildeten Zuckers lässt sich durch Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit der verdünnten Säure vermeiden.
Ist dies infolge des Widerstandes des gepressten Zellulosematerials nicht möglich, so kann -durch endsprechende Herabsetzung der Reaktionstemperatur oder Säurekonzen tration (Wasserstoffionenkonzentration) die Geschwindigkeit der Zuckerbildung und der Zuckerzersetzung verringert und -hierdureh die längere Reaktion ,szeit ausgeglichen wer den.
Die Erzielung hoher Zuckerkonzentra- tion -ist, wie Pi-v#rähnt, wirtschaftlich -oft von Vorteil. -So -entstehen -zum Beispiel =aus star- lren Zuckerlösungen bei -der --alkoholischen Gärung entsprechend starke Alkoholkonzen- trationen,
-wodurch .die Kosten der Alkohol- D.@tillation -herabgesetzt werden.
Wird nun beim vorliegenden Verfahren die Terkolation mit alkoholhaltiger, saurer Flüssigkeit,durchgeführt,dann werden alko holhaltige Zuckerlösungen erhalten, welche beim Vergären erhöhte Alkoholkonzentra- tionen ergeben;. Als .1k oholhältige Flüssig keit für -die -Perkelation -dient zweckmässig ein Teil der vergorenen Würze.
Diese Arbeitsweise ist in allen Fällen an wendbar, in welchen d.as Gärungsprodukt gegen die Perkolationsbedingungen bestän dig -ist.
Da vergorene Würze meist in geringen Mengen; :unangreifbare hochmolekulare Ei weissstoffe und polymere Kohlehydrate ent hält, die --durch Säurehydr lysie aufgeschlos- sen und nutzbar gemacht werden können,
ist die Verwendung vergorener Würze als Per kalationsflüssigkeit auch in dieser -Hinsieht von Vorteil.
Das oben erwähnte -Prinzip, mit mehreren Perkolatoren im Gegenstrom zu -axheitun, bietet -auch hinsichtlich -der Säurewirkung und lder Säurenautralisation Vorteile:
Da -Zellulosematerial häufig sahwaeh neutralisierende Eigenschaften besitzt, fin det in -dem frisch gefüllten, zuletzt -durch flossenen Perkulator eine Abstumpfunrg der Säure statt.
Die Säureabstumpfung beschränkt sich nun bei Verwendung =eirner Batterie -natur- gerr@äss auf -den zuletzt durchflossenen Per kolator, -so -dass in -dIen andern Perkolataren die Säure ungeschwächt zur Einwirkung kommt.
Sofern die abstumpfende Wirkung des Zellulosemateriäls zur Neutralisation der Säure noch nicht ausreicht, ist es vorteilhaft, die Neutralisation indem zuletzt durchflos- senen Perkolataar durch geeignete .Zusätze vorzunehmen,
indem man dem -Ululose- materiäl von vnrneherein geeignete neuträli- sierende-Stoffe zumiKeht.
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Hierdurch <SEP> erübrigt <SEP> sich <SEP> die <SEP> Durchfüh rung <SEP> -der <SEP> Neutralisation <SEP> als <SEP> gesondefter <SEP> Pro zess.
<tb>
Sollen <SEP> die <SEP> gewonnenen <SEP> Zuckerlösungen
<tb> direkt <SEP> zur <SEP> Vergärung <SEP> und <SEP> zur <SEP> Gewin nung <SEP> -von <SEP> Hefe <SEP> verwendet <SEP> werden, <SEP> dann
<tb> müssen <SEP> ..dieselben <SEP> ausser <SEP> einer <SEP> geeigne ten <SEP> Konzentration <SEP> und <SEP> neutraler <SEP> Reaktion
<tb> einen <SEP> Gehalt <SEP> an <SEP> löslichen <SEP> Stickstoff-, <SEP> Phos phor-, <SEP> Kali- <SEP> .und <SEP> Magnesiumverbindungen
<tb> aufweisen. <SEP> Für <SEP> die <SEP> wirtschaftliche <SEP> Durch führung <SEP> -einer <SEP> solchen <SEP> Arbeitsweise <SEP> ist <SEP> es
<tb> nun.
<SEP> förderlich, <SEP> dem <SEP> Zellulosemateriäl <SEP> vor
<tb> der <SEP> Perkolation <SEP> je <SEP> nach <SEP> Bedarf <SEP> -orgariisehe
<tb> und <SEP> anorganische <SEP> Verbindungen <SEP> des <SEP> Stick stoffes, <SEP> Phosphors, <SEP> Kalis <SEP> und <SEP> Magnesiums
<tb> zuzusetzen, <SEP> die <SEP> -dann <SEP> während <SEP> der <SEP> Perkola tion <SEP> von <SEP> .der <SEP> ägebildeten <SEP> Zuckerlösung <SEP> -aufge nommen <SEP> werden, <SEP> so <SEP> dass <SEP> -die:austretenden <SEP> Lö sungenf <SEP> ohne <SEP> weitere <SEP> Vorbehandlung <SEP> für <SEP> -die
<tb> Gärung <SEP> geeignet <SEP> -sind.
<tb>
Durch <SEP> Anwendung <SEP> neutralisierend <SEP> wir kender-Stoffe,wie <SEP> zum <SEP> Beispiel <SEP> -Tricakium phosphat, <SEP> Ammoncarbonat, <SEP> Ammoniak, <SEP> Pot tasche,l@a@nesiumioxyd <SEP> u. <SEP> a., <SEP> kann <SEP> die'Neu tralisation <SEP> :der <SEP> Säfte-mit-der <SEP> Herstellung <SEP> von
<tb> Düngemitteln <SEP> vereinigt-werden.
<tb>
Die <SEP> Zumischung <SEP> organischer <SEP> Stisskstäff unf <SEP> Phosphorsäureträger <SEP> (Malzkeime, <SEP> -Lu pinen) <SEP> :bietet <SEP> neben <SEP> -den <SEP> .öben <SEP> -erwähnten
<tb> Vorzügen <SEP> noch <SEP> spezielle <SEP> Vorteile.
<tb>
Einerseits <SEP> wirkt <SEP> das <SEP> Perkolationsprinzip
<tb> auf <SEP> den <SEP> Abbau <SEP> der <SEP> Eiweissstoffe <SEP> günstig, <SEP> in dem <SEP> -der <SEP> gelöste <SEP> Zucker <SEP> sofort <SEP> aus <SEP> -dem <SEP> :Sy -stem <SEP> entfernt <SEP> und <SEP> so, <SEP> vor <SEP> 7ersetzung <SEP> .be wahrt, <SEP> die <SEP> ungelösten; <SEP> Eiweisskörper <SEP> aber
<tb> einer <SEP> intensiven <SEP> !Säurehydrolyse <SEP> unterworfen
<tb> werden.
<tb>
Anderseits <SEP> wird <SEP> durch <SEP> die <SEP> Terkolatinn
<tb> die <SEP> -S'tärke, <SEP> -7ellulos@e <SEP> und <SEP> -11emizellz%lose <SEP> der
<tb> organischen <SEP> -Stickstoff- <SEP> und <SEP> Phosphorsäure träger-pei"kolRerend <SEP> verzuckert <SEP> und <SEP> hierdurch
<tb> nutzbar <SEP> gemacht.
<tb>
Eine <SEP> -befriedigende <SEP> Verzuckerung <SEP> von
<tb> 7jellüluse <SEP> und.Stärke <SEP> .in <SEP> -Miechung <SEP> war <SEP> _liffch
<tb> -den <SEP> - <SEP> bisherigen <SEP> Zellülo"se- <SEP> :und <SEP> Stärkevur Suckerungsverfahren <SEP> -mit <SEP> -.verdünnten <SEP> -Säuren
<tb> .unmöglich, <SEP> =da, <SEP> .
<SEP> die <SEP> Verzuckerung <SEP> "dertärke um ,ein Vielfaches rascher verläuft ass die Verzuckerung der Zellulose und der rasch aus Stärke gebildete Zucker während der für die Zellulose nötigen intensiven Säurehydrolyse der Zersetzung anheim fällt. Da beim Per- kolieren gemäss dem vorliegenden Verfahren die Zuckerzersetzung verhindert wird, ist es möglich, Zellulose im Gemisch mit leicht zu hydrolysierenden Kohlehydraten beiderseits mit guter Ausbeute zu verzuckern.
Besondere Vorteile bietet das vorliegende Verfahren bei der Verzuckerung von inkru- stienfreiem Zellulosematerial.
Bei inkrustienhaltigem Material ist, wie bereits erwähnt, ein Nachfüllen von Zellu- losematerial während der Verzuckerung in folge der zurückbleibenden Inkrustien nur begrenzt möglich.
Im Gegensatz :hierzu kann bei der perkolierenden Verzuckerung von in'krustienfreiem Zellulosematerial (Zellulose- dextrin) kontinuierlich inkrustienfreies Zel- lulosematerial nachgefüllt werden, da hier die perkolierend:
e Verzuckerung keine nen nenswerten Rückstände hinterlässt. - - Zweckmässig wird in solchen Fällen das inkrustienfreie Zellulosematerial in Breiform bei hohen Temperaturen in geeigneter Weise mit Säure versetzt und kontinuierlich in den Perkolator gepresst.
Das Nachfüllen von frischem Zellulose material hat mengenmässig .den austretenden Zuckerlösungen zu entsprechen, so dass die in dem Perkolator vorhandene Zellulose menge nahezu konstant bleibt. Die Anwen dung einer Batterie von Perkolatoren wird für diesen speziellen Fall entbehrlich.
(Zur Verzuckerung von Zellulosedextrin ist es nötig, durch eine geeignete Filtrier- vorrichtung an der Austrittsseite des Perko- lätors das disperse Dextrin zurückzuhalten.) Bei änkrustienhaltigem und faserigem Zellulosematerial kann statt des Filters ein geeignetes Sieb Verwendung finden.
Die nach dem Perkolationsprinzip er haltenen Zuckerlösungen haben nun die Eigenschaft; dass sich ihr Gehalt an redu zierendem und vergärbarem Zucker durch nachträgliche Säurehydrolyse noch' erhöht. Wahrscheinlich ist diese Erscheinung auf das Vorhandensein von Zellobios.e zurückzu führen.
Eine solche Nachhydrolyse der Zuckersäfte wird zweckmässig durch Verzö gerung der völligen Neutralisation und Ab kühlung hervorgerufen. Die Nachhydro lyse wird zweckmässig solange fortgeführt, bis das Maximum au vergärbarem Zucker erreicht ist.
Sofern im zuletzt durchflossenen Perko- lator :die völlige Neutralisation eintritt, hat ,die Nachhydrolyse bereits vorher stattzu finden.
Das' Durchfliessen der verdünnten Säure durch :eine Perkalationsbatterie eiifordert Druckgefälle, das heisst, es muss der Druck in jedem folgenden Perkolator geringer sein, als in dem vorher durchflossenen. .Sinkt nun der Betriebsdruck an irgend einer Stelle der Batterie bis zur Dampfspannung der Perkolationsflüssigkeit, so tritt Verdampfung ein,
die zu völliger Zersetzung des gebildeten Zuckers und der noch vorhandenen Zellulose führen kann.
Zur Vermeidung solcher iStörungen ist entweder der Betriebsdruolr von: vorneherein wesentlich höher zu wählen als der Dampf druck der Perkolierflüssigkeit oder durch ein geeignetes Temperaturgefälle der Dampf .druck der Flüssigkeit zu ernierdrigen in Richtung der durchströmenden Säfte. Die Erzeugung von ÜUberdrucken .mag durch ge spannten Dampf oder durch Pressluft erfol gen.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird ferner erhöht durch Wiedergewinnung der in den .austretenden Säften enthaltenen Wärme. Man leitet diesen Kräften zweck mässig frisch, bereitete Säure (oder kaltes Wasser, das zum Beispiel für den Säurean satz dienen soll) entgegen, so dass gleichzei tig Kühlung der Säfte und Vorwärmung der ,Säure (oder der Wassers) erfolgt.
Zur Verringerung der Anlagekosten wird bei :der Bereitung der verdünnten Säure oder dergleichen mit Vorteil die Säure be reits erhitztem, gespanntem Wasser, am besten erst unmittelbar vor Eintritt in den Perkolator in .geeigneter Weise zugemischt; hierdurch erfolgt weitgehende Ersparung säurefester Apparatur und Armatur.
.Nach beendeter Verzuckerung enthalten nun die Perkolatoren bei Verarbeitung von Zellulose, zellulosehaltigen Stoffen und der gleichen ausser den ligninartigen Rückstän den noch die verdünnte gespannte Säure, die Qhne vorherige Entspannung zu .anderwei tiger Verwendung aus .dem Perkolator ge drückt werden kann. Durch Nachwäschen mit (gespanntem) Wasser können die letzten Säurereste entfernt werden.
Durch die nun erfolgende Entspannung .des Gefässes wird einerseits noch ein Teil der im Perkolator enthaltenen Wärme in Form -von Dampf gewonnen, ,anderseits wird erreicht, dass das Lignin in halbtrockener Form anfällt, was seine Eignung zu ander weitiger Verwertung erhöht.
Die erhaltenen Rückstände sind von Sal zen und Harzen, wenn solche im Ausgangs material enthalten waren, durch :das vorlie gende Verfahren weitgehend befreit und,da her -zur Herstellung von aschenfreier, kalo- rimetrisch hochwertiger Kohle und zur Ge winnung vdn aktiver Kohle besonders ge eignet, was für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von Belang ist.
Bei der Herstellung aktiver Kohle aus den Rückständen ist es vorteilhaft, die letz teren noch vor der Entleerung in der Perko- latoren mit Metallsalzen zu imprägnieren.
Das Verfahren gemäss vorliegender Er findung kann ,nach folgendem Beispiel aus geführt werden: 140 Gewichtsteile frische Nadelholz sägespäne mit 100 Gewichtsteilen Trocken gehalt werden mit 0,5%igerSchwefelsäure bei 15 Atm. Druck (gemessen vor dem Reak- tionsgefäss) und bei 170-180 C Reaktions temperatur perko@liert.
Nach, zehnstündiger Perkolation beträgt die Ausbeute, bezogen auf ffolztrockensub- stanz an gewonnenem Zucker 43 Gewichts teile, an vergärbarem Zucker 38 Gewichts teile, aU-Ligninrückständ resultieren 38 Ge- wichtsteile. Da nach zehnstündiger Reaktion .
die Zuckerbildung noch nicht beendet war, ist anzunehmen, dass durch längere Perkola- tionszeit och höhere Ausbeuten zu erhalten sind.
Der !Schutz wird für ,das angegebene Ver fahren nur soweit beansprucht, als es sich nicht um eine Herstellung von zu Nahrungs zwecken bestimmten Zuckers handelt.
Process for the saccharification of hydrolyzable carbohydrates. An economical solution to the problem of cellulose saccharification requires high yields with low acid consumption, the production of sugar-containing solutions of suitable concentration, composition and fermentability, simplicity of the entire process,
Extraction of the lignin residues in a suitable form and their utilization.
The present invention makes it possible to sense these conditions by a number of measures which are necessary or conducive to solving the problem.
The saccharification of cellulose with high yields has only been achieved with the help of concentrated acids.
Tests have shown that even after the saccharification process known to date with dilute acids and a sufficiently long hydrolysis time, the cellulose is quantitatively broken down into grape sugar as an intermediate, but the grape sugar formed is subject to a permanent decomposition, see above -that there are only poor yields of the same.
These decomposition processes can be avoided in the present process. The subject matter of the present invention relates to a method for saccharifying hydrolyzable carbohydrates by means of ba-h.andIung at elevated temperature and under pressure with dilute solutions of acidic compounds,
For example, dilute solutions of inorganic or organic acids or acidic salts or mixtures thereof.
This process is characterized by the fact that while heating under pressure! The dilute solution of the acidic compound, for example dilute acid, is allowed to flow through the starting materials mentioned, the dextrose solution formed is continuously removed from the process, brings it to low temperatures and protects it from decomposition.
The escaping grape sugar solution can be protected from decomposition by suitable measures, for example by neutralization, cooling or relaxation.
Almost quantitative yields can be achieved by this process.
(The flow of the dilute acid through the cellulose material is referred to below as percolation or percolating saccharification. The reaction vessels are called percolators).
Since the cellulose material, for example, takes up large spaces due to its bulkiness, correspondingly large quantities are also required for a flowing, acidic solution, for example acid. The solutions obtained therefore initially only have a low sugar content.
The achievement of higher sugar concentrations is now economically advantageous in some cases.
According to the inventor's experiments, much more concentrated sugar solutions are obtained without impairing the yield if the interstices available in the cellulose material: the acid-accessible interstices are reduced: and the cellulose material percolates in this state is saccharified.
The cavities can be reduced in size by compressing the cellulose material or by filling them with solid material. Instead, you can: also fill cavities with gaseous substances, for example air, or work with foam-like mixtures of gas and percolating liquid.
These measures are important in several ways. If, for example, double the amount of cellulose material is brought into a percolator by pressing in than (this is possible without pressing in.), The following advantages result compared to a method without pressing:
First of all, the exiting sugar solutions have a double concentration. Secondly, double the amount of sugar is produced with the same equipment and the same amount of acid.
Thirdly, the decomposition process is better counteracted if the sugar formed emerges from the percolator faster than before.
The cellulosic material can be pressed in dry or wet condition. In the latter case, the cellulose material is expediently brought into a pulp form with water and pumped into the percolator under pressure. The granular material remains in pressed form in the percolator while the water drains off.
Since, now, but in the course of the saccharification, the amount of cellulose present in the percolator is reduced, the rate of sugar formation also decreases, so that the concentration of the sugar solution that escapes falls.
When using cellulose material containing incrustations, refilling with fresh cellulose material or filling the cavities with air only partially eliminates this deficiency.
On the other hand, this can be remedied by working with several percolators and ensuring that the acid enters the most strongly degraded material,
then semi-degraded material passes and finally percolators with fresh fillings flows through. (-Countercurrent.) Endangering the sugar already formed can be avoided by increasing the flow rate of the diluted acid.
If this is not possible due to the resistance of the pressed cellulose material, the rate of sugar formation and sugar decomposition can be reduced by lowering the reaction temperature or acid concentration (hydrogen ion concentration) and the longer reaction time can be compensated for.
Achieving a high sugar concentration, as Pi-v # suggests, is often economically advantageous. -For example = from rigid sugar solutions during -alcoholic fermentation, correspondingly strong alcohol concentrations arise,
-which .the cost of alcohol- D. @ tillation -decreased.
If, in the present process, the terkolation is carried out with an alcohol-containing, acidic liquid, then alcohol-containing sugar solutions are obtained which result in increased alcohol concentrations during fermentation. A portion of the fermented wort is useful as a liquid containing 1k ohol for percolation.
This procedure can be used in all cases in which the fermentation product is resistant to the percolation conditions.
Because fermented wort mostly in small quantities; : Contains unassailable high-molecular proteins and polymeric carbohydrates which - can be broken down and made usable by acid hydrolysis,
The use of fermented wort as percalation liquid is also an advantage in this regard.
The above-mentioned -principle, with several percolators in countercurrent to -axheitun, offers advantages -also with regard to -the acid effect and the acid release:
Since cellulose material often has sawwaeh neutralizing properties, the acid is dulled in the freshly filled, and finally, by the flowing percolator.
The dulling of the acid is now limited when using a battery -natural- gerr @ äss on -the last percolator flowed through, -so -that the acid comes into effect in the other percolatars without being weakened.
If the dulling effect of the cellulose material is not yet sufficient to neutralize the acid, it is advantageous to neutralize the percolate artery last through which it has flowed by means of suitable additives,
by adding suitable neutralizing substances to the ululose material from the outset.
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This <SEP> means that <SEP> the <SEP> implementation <SEP> - the <SEP> neutralization <SEP> as a <SEP> separate <SEP> process is unnecessary.
<tb>
Should <SEP> be the <SEP> obtained <SEP> sugar solutions
<tb> directly <SEP> for <SEP> fermentation <SEP> and <SEP> for <SEP> production <SEP> -of <SEP> yeast <SEP> are used <SEP>, <SEP> then
<tb> must <SEP> .. the same <SEP> except <SEP> a <SEP> suitable <SEP> concentration <SEP> and <SEP> neutral <SEP> reaction
<tb> a <SEP> content <SEP> of <SEP> soluble <SEP> nitrogen, <SEP> phosphorus, <SEP> potash <SEP>. and <SEP> magnesium compounds
<tb> have. <SEP> For <SEP> the <SEP> economical <SEP> implementation <SEP> - <SEP> such a <SEP> mode of operation <SEP> is <SEP> it
<tb> well.
<SEP> conducive to <SEP> before the <SEP> cellulose material <SEP>
<tb> the <SEP> percolation <SEP> each <SEP> according to <SEP> requirements <SEP> -orgariisehe
<tb> and <SEP> inorganic <SEP> compounds <SEP> of <SEP> nitrogen, <SEP> phosphorus, <SEP> potash <SEP> and <SEP> magnesium
<tb> add, <SEP> the <SEP> -then <SEP> during <SEP> the <SEP> percolation <SEP> of <SEP>. the <SEP> formed <SEP> sugar solution <SEP> -absorbed <SEP>, <SEP> so <SEP> that <SEP> -the: exiting <SEP> solutionsf <SEP> without <SEP> further <SEP> pretreatment <SEP> for <SEP> -the
<tb> Fermentation <SEP> suitable <SEP> -are.
<tb>
<SEP> use <SEP> neutralizing <SEP> active substances, such as <SEP> for the <SEP> example <SEP> tricakium phosphate, <SEP> ammonium carbonate, <SEP> ammonia, <SEP> pot pocket, l @ a @ nesium dioxide <SEP> u. <SEP> a., <SEP> can <SEP> the 'neutralization <SEP>: the <SEP> juices-with-the <SEP> production <SEP> of
<tb> fertilizers <SEP> to be combined.
<tb>
The <SEP> admixture of <SEP> organic <SEP> Stisskstäff and <SEP> phosphoric acid carriers <SEP> (malt germs, <SEP> -lu pines) <SEP>: offers <SEP> in addition to <SEP> -the <SEP> .öben <SEP> - mentioned
<tb> advantages <SEP> nor <SEP> special <SEP> advantages.
<tb>
On the one hand <SEP>, <SEP> the <SEP> percolation principle works
<tb> on <SEP> the <SEP> degradation <SEP> of the <SEP> proteins <SEP> favorably, <SEP> in the <SEP> -the <SEP> dissolved <SEP> sugar <SEP> immediately <SEP> from <SEP> -dem <SEP>: System <SEP> removes <SEP> and <SEP> so, <SEP> before <SEP> replacement <SEP> .be, <SEP> the <SEP> unsolved; <SEP> protein body <SEP> but
<tb> subjected to <SEP> intensive <SEP>! acid hydrolysis <SEP>
<tb> be.
<tb>
On the other hand, <SEP> becomes <SEP> through <SEP> the <SEP> terkolatinn
<tb> the <SEP> -S 'strength, <SEP> -7ellulos @ e <SEP> and <SEP> -11emizellz% loose <SEP> der
<tb> organic <SEP> -nitrogen- <SEP> and <SEP> phosphoric acid carrier-pei "KolRend <SEP> saccharifies <SEP> and <SEP> thereby
<tb> made usable <SEP>.
<tb>
A <SEP> -satisfactory <SEP> saccharification <SEP> of
<tb> 7jellüluse <SEP> and.strength <SEP> .in <SEP> smell <SEP> was <SEP> _liffch
<tb> - the <SEP> - <SEP> previous <SEP> cellulos "se- <SEP>: and <SEP> starch for the sucking process <SEP> -with <SEP> - diluted <SEP> acids
<tb> .impossible, <SEP> = there, <SEP>.
<SEP> the <SEP> saccharification <SEP> "increases the strength, the saccharification of the cellulose and the sugar quickly formed from starch take place many times faster during the intensive acid hydrolysis necessary for the cellulose to decompose. As during percolation according to the present process prevents sugar decomposition, it is possible to saccharify cellulose in a mixture with easily hydrolyzed carbohydrates on both sides with good yield.
The present process offers particular advantages in the saccharification of incrustion-free cellulose material.
In the case of material containing incrustations, as already mentioned, refilling of cellulose material during the saccharification is only possible to a limited extent due to the remaining incrustations.
In contrast: in the percolating saccharification of encrustia-free cellulose material (cellulose dextrin), incrustia-free cellulose material can be continuously refilled, since the percolating:
e saccharification leaves no significant residues. In such cases, the encrustia-free cellulose material in pulp form is expediently mixed with acid at high temperatures in a suitable manner and continuously pressed into the percolator.
The refilling of fresh cellulose material has to correspond in terms of quantity to the emerging sugar solutions, so that the amount of cellulose present in the percolator remains almost constant. The use of a battery of percolators is unnecessary for this special case.
(To saccharify cellulose dextrin, it is necessary to hold back the disperse dextrin by means of a suitable filter device on the outlet side of the percolator.) In the case of encrusted and fibrous cellulose material, a suitable sieve can be used instead of the filter.
The sugar solutions obtained according to the percolation principle now have the property; that their content of reducing and fermentable sugar is increased by subsequent acid hydrolysis. This phenomenon is probably due to the presence of Zellobios.e.
Such post-hydrolysis of the sugar juices is expediently caused by delaying complete neutralization and cooling. The Nachhydrolysis is expediently continued until the maximum amount of fermentable sugar is reached.
If complete neutralization occurs in the percolator through which the last flowed, the post-hydrolysis has to take place beforehand.
The flow of the diluted acid through: a percalation battery requires a pressure gradient, that is, the pressure in each subsequent percolator must be lower than in the previous one. If the operating pressure drops at any point on the battery to the vapor voltage of the percolation liquid, then evaporation occurs,
which can lead to complete decomposition of the sugar formed and the remaining cellulose.
To avoid such malfunctions, either the operating pressure of: is to be selected from the outset to be significantly higher than the vapor pressure of the percolating liquid or the vapor pressure of the liquid to be reduced in the direction of the flowing juices by means of a suitable temperature gradient. Overpressure may be generated using pressurized steam or compressed air.
The economy of the process is also increased by recovering the heat contained in the .ausende juices. These forces are expediently supplied with fresh, prepared acid (or cold water, which is used, for example, for the acid preparation) so that the juices are cooled and the acid (or water) is preheated at the same time.
In order to reduce the system costs, when preparing the diluted acid or the like, the acid is advantageously mixed in with already heated, pressurized water, ideally immediately before entering the percolator in a suitable manner; this largely saves acid-proof equipment and fittings.
After completion of the saccharification, the percolators now contain the diluted, strained acid when processing cellulose, cellulose-containing substances and the same, in addition to the lignin-like residues, which can be expressed by the percolator without prior expansion for other uses. The last acid residues can be removed by washing with (pressurized) water.
As a result of the relaxation of the vessel, some of the heat contained in the percolator is obtained in the form of steam on the one hand, and on the other hand it is achieved that the lignin is obtained in a semi-dry form, which increases its suitability for other uses.
The residues obtained are largely freed from salts and resins, if they were contained in the starting material, by: the present process and, therefore, particularly suitable for the production of ash-free, calorimetrically high-quality coal and for the extraction of active coal suitable, which is important for the economy of the process.
When producing active charcoal from the residues, it is advantageous to impregnate the latter with metal salts before emptying them in the percolators.
The method according to the present invention can be carried out according to the following example: 140 parts by weight of fresh coniferous wood sawdust with 100 parts by weight of dry matter are kept with 0.5% sulfuric acid at 15 atm. Pressure (measured in front of the reaction vessel) and percolated at 170-180 C reaction temperature.
After ten hours of percolation, the yield, based on dry substance, of recovered sugar is 43 parts by weight, of fermentable sugar is 38 parts by weight, and aU lignin residue results in 38 parts by weight. Since after ten hours of reaction.
the sugar formation was not yet complete, it can be assumed that even higher yields can be obtained with a longer percolation time.
Protection is only claimed for the specified process insofar as it does not involve the manufacture of sugar intended for food.