CH630327A5 - Verfahren zur herstellung von xylit. - Google Patents

Description

Die Erfindung wird mit Hilfe der nachstehenden Zeich-10 nungen näher beschrieben:

Fig. 1 ist ein Fliessdiagramm, das das vorbekannte Verfahren generell darstellt,

Fig. 2 ist ein Fliessdiagramm, das eine bevorzugte Aus-i5 führungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,

Fig. 3 ist ein Fliessdiagramm, das eine alternative Form des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt, Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Fraktionierung der Polyolmischung mit einem Harz in der Sr+ +-Form, 20 Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Fraktionierung der Polyolmischung mit einem Harz in der Al+ + +-Form.

Das Fliessdiagramm der Fig. 1, das die Fraktionierung der Polyolmischung mit dem bekannten Verfahren darstellt, weist Probenentnahmestellen 1 bis 13 auf. Die entsprechende 25 Materialanalyse für jede Probenentnahmestelle ist in Tabelle 1 angegeben.

In das bekannte Verfahren beschreibende Laufdiagramm in Fig. 1 haben die Nummern 101 bis 111 die folgenden Bedeutungen: 101 gereinigtes Hydrolysat, 102 Hydrierung, 103 Zusatz von Wasser (68 kg), 104 chromatographische Trennung mit dem Harz in der Sr+ +-Form, 105 Verdampfung von Wasser (1441 kg), 106 Kristallisierung, 107 Xylit, 108 Zusatz von Wasser (39 kg), 109 chromatographische Trennung (Harzin der Al+ + +-Form), 110 Polyolmischung, 111 Verdampfung von Wasser (1016 kg).

Im bekannten Verfahren wird die unreine Polyollösung, deren Zusammensetzung in der Probenentnahmestelle 3 der Tabelle 1 angegeben ist und die 76% Xylit enthält, chromatographisch mit einem Ionenaustauscherharz in der Sr+ + -Form fraktioniert, welches Harz mit 3,5% Divinylbenzol

55 vernetzt ist. Dabei werden drei Fraktionen gewonnen, von welchen die letzte, Probenentnahmestelle 5, 90% Xylit, verhältnismässig viel Sorbit, aber nur wenig andere Polyole enthält. Diese Fraktion wird zur Kristallisierungsstufe geführt. Die erste die Säule verlassende Fraktion, Probenentnahme-60 stelle 4, enthält wenig Xylit und viel andere Polyole, wie Mannit und Arabinit. Diese Fraktion wird aus dem System als Polyolmischungsnebenprodukt entfernt, Probenentnahmestelle 9.

Die mittlere Fraktion der ersten Fraktionierung, Pro-65 benentnahmestelle 6, wird mit der Mutterlösung der Kristallisierung, Probenentnahmestelle 11, kombiniert, und die kombinierten Flüssigkeiten werden mittels einer mit Harz in der Al+ ++-Form gefüllten Säule fraktioniert, wobei eine xy-

630327

litreiche Fraktion, Probenentnahmestelle 7, erhalten wird, aus welcher weiterer Xylit kristallisiert werden kann.

In der Probenentnahmestelle 13 enthält die Fraktion 88% Xylit, während ihr Sorbitgehalt verhältnismässig hoch ist und der Gehalt an den meisten anderen Polyolen niedrig ist.

Die Fraktion der Probenentnahmestelle 8, deren Xylitge-halt niedrig ist und deren Gehalt an anderen Polyolen hoch ist, wird mit der aus dem System zu entfernenden Strom, Probeentnahmestelle 4, kombiniert und als Polyolmi-schungsnebenprodukt, Probenentnahmestelle 9, entfernt.

Die Fraktion mit hohem Xylitgehalt, Probenentnahmestelle 2, wird zurückgeleitet und mit dem Zufuhrstrom des Rohmaterials gemischt und erneut durch die erste Chromatographiesäule geführt, die Harz in der Sr+ +-Form enthält.

Mit dem oben beschriebenen bekannten Verfahren ist es möglich, 87% vom in der rohen Zufuhrlösung enthaltenen Xylit als ein Erzeugnis der pharmazeutischen Qualität zu gewinnen. Jedoch sind die aus den Chromatographiesäulen eluierten Lösungen verhältnismässig verdünnt und veranlassen somit eine Erhöhung der Verdampfungskosten. Für jedes erhaltene kg Xylit beträgt die zu verdampfende Gesamtmenge von Wasser 36 bis 38 kg.

Gemäss dem vorliegenden verbesserten Verfahren wird der grösste Teil des Xylits aus der Lösung in den Rohkristal-lisierungs- und Umkristallisierungsstufen entfernt. Ausserdem kann der Hauptteil des Galaktits aus der bei der Rohkristallisierung erhaltenen Mutterlösung mittels Zentrifugie-rung oder Sedimentierung entfernt werden. Die Menge der übriggebliebenen Verunreinigungen in der Mutterlösung kann bei der Fraktionierung mit parallelen Ionenaustauschersäulen wesentlich reduziert werden. Im vorliegenden Verfahren wird die Menge des beim Prozess zugesetzten Wassers, das durch Verdampfung entfernt werden muss, verringert. Ausserdem sind die Investierungen in die Apparatur niedriger, denn der Bedarf an Kapazität für die chromatographische Fraktionierung ist geringer, obwohl eine grössere Kristallisatorkapazität erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Ein xylosereiches Birkenhemizellulosehydrolysat wurde mit der herkömmlichen Ionenausschluss- und Entfärbungsverfahren neutralisiert und gereinigt. Das gereinigte Hydrolysat wies die folgende Zusammensetzung auf:

Xylose 76% von der Gesamtzuckermenge

Arabinose 5% von der Gesamtzuckermenge

Mannose 7% von der Gesamtzuckermenge

Galaktose 4% von der Gesamtzuckermenge

Glukose 6% von der Gesamtzuckermenge andere 2% von der Gesamtzuckermenge

Das gereinigte Hydrolysat wurde unter Verwendung eines Raney-nickel-Katalysators hydriert. Die Hydrierungstemperatur war 130 °C und der Druck des Wasserstoffs 40 kg/cm2. Die Zusammensetzung der hydrierten Lösung wird bei der Probenentnahmestelle 1 in Tabelle 2 angegeben.

Aus der hydrierten Rohxylitlösung wurde Rohxylit durch Eindampfen der Lösung bei 65 °C bis 92 Gewichtsprozent Trockensubstanz kristallisiert. Die Lösung wurde mit 0,02 Gewichtsprozent Xylitkristallen geimpft und auf 35 °C gekühlt. Die Kristallisierung wurde in einem gewöhnlichen, mit einem Rührer versehenen Kristallisator vorgenommen. Von dem in der Lösung enthaltenen Xylit wurden 70% als Rohkristalle kristallisiert, welche von der Mutterlösung in einer Korbzentrifuge getrennt wurden. Der in diesem und den übrigen Beispielen verwendete Apparat war, falls nichts anderes angegeben wird, ein Variable-Speed Batch Automatic Centrifugai Filter des Typs, der in Chemical Engineering Deskbook, 15. Febr. 1971, S. 55 beschrieben ist.

Der Reinheitsgrad der Rohkristalle betrug 94%, und sie enthielten 0,8% Galaktit und rund 5% andere Polyole. Die Rohkristalle wurden in Wasser zu einer Lösung von 60 Gewichtsprozent gelöst und umkristallisiert. Der Xylitgehalt der Lösung war 94%, bezogen auf die Trockensubstanz, und die Lösung wurde zu einem Trockensubstanzgehalt von 88% eingedampft. Am Anfang der Kristallisierung war die Temperatur 60 °C. Die Lösung wurde mit 0,02% Impfkristallen geimpft und auf 30 °C gekühlt. Die Kristallisierung wurde in einem gewöhnlichen, mit einem Rührer versehenen Kristallisator vorgenommen. Die Kristalle wurden mittels Zentrifugierung getrennt, und die Xylitausbeute betrug 65% reiner Kristalle.

Das Verfahren gemäss diesem Beispiel wurde gemäss dem in Fig. 2 dargestellten Fliessdiagramm ausgeführt. Die Nummern 201 bis 217 bezeichnen die verschiedenen Stufen des Prozesses wie folgt: 201 gereinigtes Hydrolysat, 202 Hydrierung, 203 Verdampfung von Wasser (1153 kg), 204 erste Kristallisierung (Rohkristallisierung), 205 Zusatz von Wasser (54 kg), 206 zweite Kristallisierung (Umkristallisierung), 207 Verdampfung von Wasser (51 kg), 208 Zusatz von Wasser (17 kg), 209 Xylit, 210 Zusatz von Wasser (50 kg). 211 Entfernimg des Galaktits, 212 Galaktit, 213 Zusatz von Wasser (4 kg), 214 chromatographische Trennung (Harz in der Sr++-Form), 215 chromatographische Trennung (Harz in der Al+ + +-Form), 216 Verdampfung von Wasser (622 kg), 217 Polyolmischung.

Die in Fig. 2 vorhandenen Analyseprobenentnahmestellen 1 bis 18 kommen als entsprechende Nummern in der Tabelle 2 vor.

Das gemäss dem Fliessdiagramm der Fig. 2 gereinigte Hydrolysat, Probenentnahmestelle 1, wurde nach der Hydrierung mit der von der Umkristallisierungsstufe (zweite Kristallisierung) erhaltenen Mutterlösung, Probenentnahmestelle 2, und mit der xylitreichen Rückführungsfraktion, Probenentnahmestelle 3, kombiniert, um eine Zufuhrlösung für die Rohkristallisierung zu bilden. Die von der Rohkristallisierung erhaltene Mutterlösung und die Waschflüssigkeiten wurden nach der Entfernung des Galaktits, Probenentnahmestelle 9, in zwei parallele Flüssigkeitsströme eingeteilt, Probenentnahmestelle 10 und 11. Die von beiden Säulen erhaltenen xylitreichen Fraktionen wurden kombiniert und in die Rohkristallisierung zurückgeführt, Probenentnahmestelle 3. Die Rückführungsfraktion, Probenentnahmestellen 17 und 14, wurden in entgegengesetzte Säulen zurückgeführt (kreuzweise Rückführung), und die unreinen Fraktionen wurden kombiniert und aus dem System als Po-lyolmischungsnebenprodukt entfernt, Probenentnahmestelle 18.

Die Ausbeute an reinem Xylit war 96% des in der hydrierten Lösung enthaltenen Xylits.

Nach dem Trocknen der Kristalle ergaben die Kristalle die folgende Analyse:

Wasser

(Karl Fischer-Verfahren) 0,07 %

Asche (Leitfähigkeit) 0,001%

Xylit 99,9 % (Gas-Flüssigkeits-

chromatographie-Analyse)

Sorbit 0,1 %

Galaktit 0,0 %

Mannit 0,0 %

Arabinit 0,0 %

6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

630 327

Der Reinheitsgrad der Xylitkristalle betrug mehr als 99,5%, und ihr Galaktitgehalt war niedriger als 0,2%.

Bei der Rohkristallisierung wurde der grösste Teil des in der Lösung erhaltenen Galaktits als Mikrokristalle kristallisiert, welche durch die Zentrifugenkörbe abgewaschen wurden und in die Mutterlösung gelangten. Die Galaktitmikro-kristalle wurden aus dem Sirup mittels Zentrifugierung in einer Sedimentattionszentrifuge (Alfa-Laval-Separator, Modell BRPX 309S, Hersteller: Alfa-Laval DeLaval Group, Schweden) getrennt. Der Sirup wurde dann in zwei Teile aufgeteilt und in parallelen Chromatographiesäulen fraktioniert, welche Säulen mit mittels Divinylbenzol vernetzten Polystyrolsäuren gefüllt waren, In der einen Säue war das Harz in der Al+ + +-Form und in der oberen Säule in der Sr++-Form

Tabelle 2

Materialbilanz der Xylitherstellung des Beispiels 1

No Gehalt Gesamt- H20 Zusammensetzung, kg g/100g TS, kg kg xy ar ga so ma

Zusammensetzung, % andere xy ar ga so ma andere

1

50

100

100

76

5,5

4,0

5,5

6,5

2,5-

76

5,5

4,0

5,5

6,5

2,5

2

70

53

23

45

2,0

1,0

2,7

1,6

0,6

85

3,8

1,9

5,1

3,0

U

3

6,6

74

1051

48

4,7

1,4

16,5

0,9

2,9

64,5

6,3

1,9

22

1,2

3,9

4

92

227

21

169

12

6,4

25

9,0

6,0

74

5,4

2,8

11

4,0

2,6

5

100-70

126

2

118

2,0

1,0

2,7

1,6

0,6

94

1,6

0,8

2,1

1,3

0,5

6

84-60

101

19

51

10

5,4

22

7,4

5,4

50

10

5,3

22

7,3

5,3

7

100

73

73

100

—

—

8

65

4,1

2

1,0

0,2

2.2

0,5

0,2

24

4,9

54

12

4,9

—

9

59

97

67

50

10

3,2

21,5

7,2

5,4

51

10

3,3

22

7,4

5,5

10

28

64

94

31,5

7,0

2,3

15

4,9

3,6

49

11

3,6

23

7,6

5,6

11

18

52

242

24,5

7,1

2,5

10,5

4,3

3,5

47

13,5

4,8

20

8,2

6,7

12

3,3

14

418

1,8

1,9

1,6

4,9

3,1

0,6

13

14

11,5

35

22

4,3

13

6,2

33

496

21

4,2

0,5

3,9

0,7

2,5

64

13

1,5

12

2,1

7,6

14

9,5

5,6

53

1,7

1,0

0,4

1,7

0,5

0,3

30

18

7,1

30

8,9

5,4

15

4,0

9,0

216

0,2

3,4

0,2

0,1

3,2

1,9

2,2

38

2,2

1,1

36

21

16

7,0

42

553

27

0,5

0,9

13

0,2

0,4

65

1,2

2,2

30

0,5

1,0

17

6,0

13,5

212

4,3

3,1

1,2

2,1

1,5

1,3

32

23

8,8

16

11

9,6

18

3,5-65

23

634

2,0

5,3

1,9

5,0

6,3

2,5

8,7

23

8,3

22

27

11

Die Nummern in der No-Spalte beziehen sich auf Probenentnahmestellen in Fig. 2

TS = Trockensubstanz ga = Galaktit xy = Xylit so = Sorbit ar = Arabinit ma = Mannit

Beispiel 2

Das gereinigte Hemizellulosehydrolysat wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 hydriert. Wie im Beispiel 1 wurde aus der Lösung Rohxylit kristallisiert, die Kristalle gelöst und umkristallisiert, wobei reiner Xylit erhalten wurde. Aus der Mutterlösung wurde der Galaktit entfernt wie im Beispiel 1. Der Sirup wurde dann in zwei parallele Chromatographiesäulen geleitet, die von derselben Art waren wie im Beispiel 1. Die xylitreichen Fraktionen aus beiden Säulen, Probenentnahmestellen 13 und 16, wurden kombiniert und zur Rohkristallisierung zurückgeführt. Die Rückführungsfraktionen aus beiden Säulen, Probenentnahmestellen 14 und 17, wurden kombiniert und dem Sirup zugeführt, aus welchem der Galaktit entfernt worden war. Die unreinen Fraktionen, Probenentnahmestellen 12 und 15, wurden kombiniert und aus dem System als Polyolmischungsneben-produkt, Probenentnahmestelle 19, entfernt.

Das Verfahren ist in Fig. 3 dargestellt. Die entsprechende Materialbilanz wird in der nachstehenden Tabelle 3 gegeben.

Die Ausbeute des reinen Xylits war 96%. Die reinen Xylitkristalle enthielten mehr als 99,5% Xylit und weniger als 0,2% Galaktit.

Die Nummern 301-316 in Fig. 3 bezeichnen folgendes: 301 gereinigtes Hydrolysat, 302 Hydrierung, 303 Verdampfung von Wasser (1148 kg), 304 erste Kristallisierung (Rohkristallisierung), 305 Zusatz von Wasser (52 kg), 306 zweite

Kristallisierung (Umkristallisierung), 307 Verdampfung von Wasser (49 kg), 308 Zusatz von Wasser (18 kg), 309 Xylit, 45 310 Zusatz von Wasser (50 kg), 311 Entfernung des Galaktits, 312 Galaktit, 313 chromatographische Trennung (Harz in der Sr+ +-Form), 314 chromatographische Trennung (Harz in der Al+ + +-Form), 315 Verdampfung von Wasser (598 kg), 316 Polyolmischung.

so Das Beispiel 3 erläutert die chromatographische Fraktionierung mit einer Säule in der Al+ ++-Form und das Beispiel 4 die Behandlung mit einer Säule in der Sr+ +-Form. Die Fig. 5 und 4 entsprechen diesen Beispielen. Fig. 4 stellt die Chromatographierung mit einer Säule in der Sr+ +-Form 55 dar und Fig. 5 entsprechenderweise mit einer Säule in der Al+ + +-Form. Die Abkürzungen in den Fig. 4 und 5 bezeichnen folgendes:

sc = Trockensubstanzgehalt PM = Polyolmischung xy = Xylit R = Rückführung

60 ar = Arabinit Kr = Kristallisation ga = Galaktit so = Sorbit ma = Mannit ot = andere

65

Auf der Ordinate ist jeweils die Konzentration in g/Liter und auf der Abszisse die Probennummer (Probe 10 Minuten) aufgetragen.

630327 8

Tabelle 3

Materialbilanz der Xylitherstellung des Beispiels 2

No Gehalt Gesamt- H20 Zusammensetzung, kg Zusammensetzung, %

g/100g

TS, kg kg xy ar ga so ma andere xy ar ga so ma andere

1

50

100

100

76

5,5

4,0

5,5

6,5

2,5

76

5,5

4,0

5,5

6,5

2,5

2

70

53

23

45

1,8

1,1

2,9

1,6

0,5

85

3,4

2,1

5,5

3,0

0,9

3

6,7

75

1047

48

3,8

1,7

18

0,8

2,3

64

5,1

2,3

24

1,1

3,1

4

92

227

22

169

11

6,7

26

8,9

5,4

74

4,8

3,0

11,5

3,9

2,4

5

-70

126

2-54

118

1,8

1,1

2,9

1,6

0,5

94

1,4

0,9

2,3

1,3

0,4

6

84-60

102

20-70

51

9,3

5,7

23,5

7,3

4,8

50

9,2

5,6

23

7,2

4,7

7

100

73

73

-

-

—

100

—

—

8

65

4,2

2,0

1.0

0,2

2.3

0,5

0,2

—

24

4,8

55

12

4,8

—

9

59

97

68

50

9,1

3,4

23

7,1

4,8

51

9,3

3,5

24

7,3

4,9

10

25

72

226

35

8,1

3,3

16

5,2

3,9

49

11

4,6

23

7,2

5,4

11

25

47

149

23

5,4

2,2

11

3,4

2,6

49

11

4,7

23

7,2

5,5

12

3,3

12

346

1,8

1,5

1,5

4,9

1,7

0,4

15

13

13

41,5

14

3,4

13

6,2

30

458

19

3,2

0,4

4,8

0,6

1,9

64

11

1,3

16

2,0

6,3

14

9,5

5,1

49

1,8

0,7

0,3

1,7

0,3

0,3

35

14

5,9

33

5,9

5,9

15

4,0

11

264

0,2

3,8

0,2

0,1

4,6

2,1

1,8

34,5

1,8

0,9

42

19

16

7,0

44

589

29

0,6

1,3

13

0,2

0,4

65

1,4

29

30

0,5

0,9

17

6,0

17

258

6,2

3,7

1,8

2,3

1,2

1,4

37

22

11

14

7,2

8,4

18

6,6

22

307

8,0

4,4

2,1

4,0

1,5

1,7

37

20

9,7

18

6,9

7,8

19

3,6-65

23

610-

2,0

5,3

1,7

5,0

6,3

2,5

8,8

23

7,5

22

28

11

612

Die Nummern in der No-Spalte beziehen sich auf Probenentnahmestellen in Fig. 3. TS = Trockensubstanz ga = Galaktit xy = Xylit so = Sorbit ar = Arabinit ma = Mannit

Beispiel 3

Das gereinigte Hemizellulosehydrolysat wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 hydriert. In Übereinstimmung mit dem Beispiel 1 wurde aus der Lösung der Rohxylit kristallisiert, die Kristalle gelöst und der reine Xylit durch Umkristallisierung erhalten. Die Mutterlösung der Rohkristallisierung und die Waschflüssigkeiten wurden kombiniert und einer Säule in der Al+ + +-Form zugeführt. Im Versuch wurde eine Chromatographiesäule verwendet, deren Durchmesser 22,5 cm und Höhe 5 m waren. Die Säule war mit einem sulfonierten Polystyrolharz in der Al+ + +-Form, das mit 3 bis 4% Divinylbenzol vernetzt war, gefüllt. Die Temperatur war 55 °C. Die durchschnittliche Korngrösse des Harzes war 0,36 mm. Die Lösung wurde dem oberen Teil der Säule mit einer Geschwindigkeit von 0,0148 m3/h zugeführt. In dieser Weise wurde der Säule 3 kg Trockensubstanz in Form einer Wasserlösung, die 25 kg Trockensubstanz pro 100 g enthielt, zugeführt. Die Zusammensetzung der Zufuhrlösung war die folgende:

Xylit 52%

Arabinit 10%

Galaktit 7%

Sorbit 14%

Mannit 13%

andere 4%

Die Eluierung wurde mit Wasser ausgeführt. Die Trennung der Polyole wird mittels der Kurven in Fig. 5 dargestellt. Drei Fraktionen wurden gesammelt. Die erste Fraktion wurde im Laufe von 70 Minuten vom Beginn gesammelt und bestand aus einem Polyolmischungsnebenprodukt, das aus dem System entfernt wurde (Abfallfraktion). Zum Sammeln der zweiten Fraktion, der Rückführungsfraktion, verliefen die nächsten 25 Minuten. Dieses Material wurde zu einer früheren Stelle des Prozesses zurückgebracht, z.B. mit der Mutterlösung der nächsten Rohkristallisierung kombiniert. Die dritte Fraktion, die Kristallisierungsfraktion, 35 d. h. Produktfraktion, wurde im Laufe der nächsten 65 Minuten gesammelt; ihr Xylitgehalt war hoch und ihr Sorbitgehalt ziemlich niedrig, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Diese Fraktion wurde mit der zur Rohkristallisierung geführten Xylitlösung kombiniert, wie in den Beispielen 1 und 2 oben 40 beschrieben wurde.

In der nachstehenden Tabelle sind die Analysen dieser drei Fraktionen zusammengestellt:

Die Verteilung der Zucker (% der Gesamtmenge) auf die 45 Fraktionen war die folgende:

Produkt

Rückführungs

Abfall-

fraktion fraktion fraktion

Xylit

91%

6%

3%

Arabinit

73%

14%

13%

Galaktit

40%

21%

39%

Sorbit

50%

20%

30%

Mannit

28%

21%

51%

andere

82%

9%

9%

Die Zusammensetzung der Fraktionen (% der Trockensubstanz) war die folgende:

60

Produkt

Rückführungs

Abfall

fraktion fraktion fraktion

Xylit

67%

25%

19,5%

Arabinit

10%

12,5%

8%

65 Galaktit

4%

12,5%

16%

Sorbit

10%

24%

25,5%

Mannit

5%

23%

39%

andere

4%

3%

2%

9

Gesamtgehalt der Fraktionen (g/1000 ml)

Produktfraktion Rückführangsfraktion Abfallfraktion

102 g/1 90 g/1 26 g/1 5

Beispiel 4

Das gereinigte Hemizellulosehydrolysat wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 hydriert. In Übereinstimmung mit dem Beispiel 1 wurde aus der Lösung Rohxylit kristal- io lisiert, die Kristalle gelöst Und der reine Xylit durch Umkristallisierung erhalten.

Die Mutterlösung der Rohkristallisierung und die Waschflüssigkeiten wurden kombiniert und einer Chromatographiesäule in der Sr+ +-Form zugeführt. Die im Versuch 15 verwendete Säule hatte einen Durchmesser von 22,5 cm und eine Höhe von 3,5 m. Die Säule war mit einem sulfonierten Polystyrolharz in der Sr+ +-Form, das mit 3 bis 4% Divinylbenzol vernetzt war, gefüllt. Die durchschnittliche Grösse der Harzpartikeln war 0,4 mm. Die Temperatur war 55 °C. 20 Die Lösung wurde dem oberen Teil der Säule mit einer Geschwindigkeit von 0,0279 m3/h zugeführt. Mit dieser Geschwindigkeit wurden der Säule 3 kg Trockensubstanz in der Form einer Wasserlösung, die 23 g Trockensubstanz pro 100 g enthielt, zugeführt. Die Zusammensetzung der Zufuhr- 25 lösung war die folgende:

Xylit 51%

Arabinit 13%

Galaktit 5%

Sorbit 12%

Mannit 13%

andere 6%

Die Eluierung wurde mit Wasser ausgeführt. Die Trennung der Polyole wird in der Fig. 4 dargestellt. Drei Fraktionen wurden gesammelt. Die erste, die Abfallfraktion, 35 wurde im Laufe von 50 Minuten vom Anfang gesammelt und bestand aus einem eine Polyolmischung enthaltenden Nebenprodukt, das aus dem System entfernt wurde. Die zweite, d.h. Rückführungsfraktion, wurde im Laufe der nächsten 10 Minuten erhalten, und dieses Material wurde in 40 den Prozess, z.B. zur Mutterlösung der nächsten Rohkristallisierung, zurückgeführt. Die dritte Fraktion, die Produktfraktion, wurde im Laufe der letzten 70 Minuten gesammelt. Ihr Xylitgehalt war hoch und ihr Sorbitgehalt verhältnismässig niedrig, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Diese Fraktion wur- 45 de mit der zur Rohkristallisierung bestimmten Lösung kombiniert, wie in den obigen Beispielen 1 und 2 beschrieben worden ist.

630 327

In der nachstehenden Tabelle sind die Analysen dieser Fraktionen zusammengestellt.

Die Verteilung der Zucker (% der Gesamtmenge) auf die Fraktionen war die folgende:

Produkt

Rückführungs

Abfall

fraktion fraktion fraktion

Xylit

84,5%

15%

0,5%

Arabinit

7%

43%

50%

Galaktit

38,5%

51,5%

10%

Sorbit

87%

13%

<0,5%

Mannit

3,5%

29,5%

67%

andere

11%

36%

53%

Die Zusammensetzung der Fraktionen (% der Trockensubstanz) war die folgende:

Produkt

Rückführungs

Abfall

fraktion fraktion fraktion

Xylit

75%

33%

1,5%

Arabinit

2%

25%

35%

Galaktit

3%

10%

2,5%

Sorbit

18%

7%

<0,5%

Mannit

1%

4%

45%

andere

1%

1%

16%

Gesamtgehalt der Fraktionen (g/1000 ml)

Produktfraktion Rückführungsfraktion Abfallfraktion

49 g/1 69 g/1 22 g/1

Aus den Beispielen 3 und 4 geht deutlich hervor, dass die verschiedenen Chromatographiekolonnen die Polyole in verschiedener Weise trennen. Dieser Unterschied ist im Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung benutzt worden, und zwar zur Verbesserung der Reinigung und zur Erhöhung der Ausbeute. Es ist vorteilhaft, die zu trennenden Lösungen in zwei parallele Flüssigkeitsströme aufzuteilen, von denen die eine der Säule der Al+ + +-Form und die andere der Säule der SR+ +-Form zugeführt wird. Die Trennleistung ist selbstverständlich besser bei nacheinander geschalteten Säulen, aber nebeneinander geschaltete Säulen sind vom Gesichtspunkt der geringeren Verdünnung der Lösungen günstiger.

3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

630 327 PATENTANSPRÜCHE

1,1

Die Nummern in der No-Spalte beziehen sich auf Probenentnahmestellen in Fig. 1

TS = Trockensubstanz ga = Galaktit xy = Xylit so = Sorbit ar = Arabinit ma = Mannit

1,8

6,8

0,2

1,7

1,3

88

1,9

1,3

1,8

75

1,0

1,3

73

1,9

1,1

87

1,0

1,7

1,9

7

6,0

46

722

40

1,9

0,7

0,5

78

1,9

1,0

1,7

7,9

0,1

0,3

6

13

28

188

22

1,1

5,4

0,1

0,2

90

0,3

1,8

1,3

1,1

1

50

100

100

76

5,5

1. Verfahren zur Herstellung von kristallinem Xylit pharmazeutischer Qualität aus einer Xylit und andere Polyole enthaltenden wässrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, dass man a) an der Polyollösung eine Rohkristallisierung des Xy-lits vornimmt, wobei der grösste Teil des in der Lösung enthaltenen Xylits kristallisiert wird und eine Mutterlösung übrigbleibt.

b) die Rohkristalle aus der Mutterlösung abtrennt,

c) die Rohkristalle in Wasser löst, den Xylit aus der Lösung als sehr reine Kristalle umkristallisiert, wobei eine Mutterlösung übrigbleibt, und d) aus den Mutterlösungen der Rohkristallisierung und der Umkristallisierung den darin zurückgebliebenen Xylit gewinnt, indem wenigstens an einem Teil wenigstens einer dieser Flüssigkeiten eine chromatographische Fraktionierung vorgenommen wird.

2,1

7,7

0,3

2,3

13

73-90

114

13

101

2.6

12

24

77

243

57

2.1

7,8

0,3

2,5

30

16

12

16

19

7,3

10

100

66

66

-

-

-

100

-

11

75

49

16

35

2,0

2,5

13

500

2,3

8

2,1

5,1

0,4

2,3

0,2

2,6

2,1

28

23

9,3

2,0

0,7

5,9

2,4

2,8

76

5,3

2,5

0,2

0,3

73

2

8,0

18

205

13

0,8

2,5

2,5

76

5,5

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

sehydrolysate verwendet. Die Herstellung von Xylit ist früher zum Beispiel in den britischen Patentschriften 1 209 960, 1 236 910 und 1 273 498 beschrieben worden, in denen allen je ein Verfahren für die Hydrolysierung des Hemizellulosen-rohstoffes und für die Reinigung des Hydrolysates beschrieben wird. Auch in der südafrikanischen Patentschrift 73/7731 wird ein Verfahren für die Kristallisierung von Xylit aus einer wasserhaltigen Reaktionslösung beschrieben, bei welchem Verfahren der in der Lösung enthaltene Xylit aus Xylose durch Reduktion erhalten worden ist. Ausserdem kann der Artikel von Lejkin et al., Provizvostro Ksilita (Herstellung von Xylit), Moskau, 1962, genannt werden, der eine Übersicht der damals bekannten Prozesse enthält. Der bekannte Stand der Technik wird auch von den in den US-Pa-tentschriften 3 212 932 und 3 558 725 beschriebenen Verfahren vertreten.

Bisher weiss man, dass reiner Xylit aus Polyollösungen hergestellt werden kann, die als Verunreinigungen viele andere Polyole enthalten. Ein derartiges Verfahren wird in der finnischen Patentanmeldung Nr. 1281/74, eingereicht den 25.04.1974, beschrieben. In dieser Anmeldung wird an der Polyollösung eine chromatographische Fraktionierung ausgeführt, und zwar mittels einer mit einem geeigneten Ionen-austauschharz gefüllten Säule. Aus der mittels der chromatographischen Fraktionierung erhaltenen gereinigten xylit-haltigen Fraktion wird dann der reine Xylit kristallisiert.

Dieses in der finnischen Patentanmeldung Nr. 1281 /74 beschriebene Verfahren weist gewisse Nachteile auf. Damit Xylit von pharmazeutischem Reinheitsgrad durch Kristallisierung aus einer Wasserlösung hergestellt werden kann, muss der Xylitgehalt in der Kristallmasse wenigstens 85% der Trockensubstanz betragen.

Weil Galaktit als eine nachteilige Verunreinigung im Xylit angesehen wird, muss er beinahe vollständig entfernt werden, damit das erhaltene Erzeugnis pharmazeutisch unbedenklicher kristalliner Xylit ist. Laut den Qualitätsforderungen muss ein Xylit von pharmazeutischer Qualität weniger als 0,2% Galaktit enthalten. Damit ein so hoher Reinheitsgrad bei kristallinem Xylit erreicht werden kann, darf die Lösung, aus welcher der Xylit kristallisiert wird, höchstens 1,5% Galaktit der Trockensubstanz enthalten. Wenn die Rohlösung grosse Mengen von Galaktit enthält, erhält man Xylit in niedriger Ausbeute. Damit mit der bekannten chromatographischen Fraktionierung gemäss dem Stand der Technik ausreichend Galaktit aus der Polyollösung entfernt werden kann, müssen die Lösungen stark verdünnt werden, was die Leistung des betreffenden Systems bedeutend vermindert.

Jetzt ist festgestellt worden, dass die Ausbeute des gewonnenen Xylits von pharmazeutischem Reinheitsgrad aus Lösungen von Polyolmischungen beträchtlich erhöht werden kann, indem ein Verfahren verwendet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man a) an der Polyollösung eine Rohkristallisierung des Xylits vornimmt, wobei der grösste Teil des in der Lösung enthaltenen Xylits kristallisiert wird und eine Mutterlösung übrigbleibt,

b) die Rohkristalle aus der Mutterlösung abtrennt,

c) die Rohkristalle in Wasser löst, den Xylit aus der Lösung als sehr reine Kristalle umkristallisiert, wobei eine Mutterlösung übrigbleibt, und d) aus den Mutterlösungen der Rohkristallisierung und der Umkristallisierung den darin zurückgebliebenen Xylit gewinnt, indem wenigstens an einem Teil wenigstens einer dieser Flüssigkeiten eine chromatographische Fraktionierung vorgenommen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für die Gewinnung des Xylits zwei parallele Säulen

630 327

verwendet, von denen die eine Ionenaustauscherharz in der Erdalkaliform enthält und die andere Ionenaustauscherharz in der Al+ + +- oder Fe+ + +-Form enthält. Ausserdem können die Mutterlösung der Umkristallisierung und die damit kombinierten allfalligen Waschflüssigkeiten dem System wieder zugeführt werden, indem sie zur Einsatzlösung der Polyolmischung gerade vor der Rohkristallisierungsstufe zugeführt werden.

Rohstoffe, aus welchen man durch Hydrolysierung eine für die Verwendung beim Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung geeignete Polyolmischung erhält, sind z.B. Li-gnolzellulosematerialien, wie z.B. verschiedene Holzarten, z.B. Birke und Buche. Als Rohstoffe eignen sich auch Haferhülsen, Maiskolben und -Stengel, Kokosnussschalen, Mandelschalen, Stroh, Bagasse und Baumwollsamenhülsen. Wenn Holz verwendet wird, wird es vorteilhaft zu Hackgut, Spänen, Sägemehl od.dgl. zerkleinert. Ausserdem können als Rohstoffe solche Vorhydrolysate der chemischen Holzindustrie verwendet werden, die reichlich Xylan enthalten. Diese sind Nebenprodukte, die den Hauptteil der Hemizel-lulose des Holzes enthalten. Die Vorhydrolysate können mit einer verdünnten Mineralsäure zur Freisetzung der Xylose hydrolysiert und die Salze und die Säuren darauf mittels der Ionenausschluss- bzw. der Ionenaustauschtechnik entfernt werden.

Geeignete Verfahren für das Erhalten von Polyolmischungen aus diesen Materialien werden z.B. in den US-Patentschriften 2 734 136,2 759 856,2 801 939,2 974 067 und 3 212 932 beschrieben. Der wichtigste zu berücksichtigende Umstand bei der Wahl eines geeigneten Hydrolyseverfahrens ist, dass die Pentosenausbeute möglichst gut ist und dass die erhaltene reichlich Pentose enthaltende Lösung mit Stoffen neutralisiert wird, die keine erhebliche Zersetzung der Zuk-ker hervorrufen, z.B. Natriumhydroxyd. Wenn das pentose-haltige Material mit einem anderen Verfahren als Säurehydrolyseverfahren erhalten wird, kann die unten beschriebene Entsalzung mit dem Ionenausschlussverfahren unnötig sein.

In der folgenden Stufe, die ebenfalls vorbekannt ist, kann die Reinigung des Hydrolysates in zwei Hauptstufen ausgeführt werden: in der einen Hauptstufe werden mit dem Ionenausschlussverfahren das Salz, Natriumsulfat und der Hauptteil der organischen Verunreinigungen und der farbigen Stoffe entfernt, und in der zweiten Stufe wird die endgültige Entfärbung ausgeführt. Geeignete Ionenausschlussverfahren, mit welchen das Salz aus der Lösung entfernt werden kann, sind in den US-PS 2 890 972 und 2 937 959 beschrieben. Gleichartige Verfahren werden in der Zuckerindustrie für die Reinigung von Melasse verwendet.

Die endgültige Entfärbung der zweiten Stufe kann dadurch vorgenommen werden, dass die unreinen Lösungen in einem Ionenaustauschsystem behandelt werden, das einen starken Kationenaustauscher und danach einen schwachen Anionenaustauscher aufweist, und dass die Lösungen hiernach durch eine Adsorbens- bzw. Aktivkohleschicht geleitet werden. Auch diese Verfahren sind in der Zuckerindustrie bekannt. Ein derartiger Prozess ist z.B. in der US-PS 3 558 725 beschrieben. Von anderen Veröffentlichungen, die dieses Thema behandeln, können genannt werden J. Starnberg und V. Valter: Entfärbungsharze, Akademie Verlag Berlin 1970; P. Smit: Ionenaustauscher und Adsorber bei Herstellung und Reinigung von Zuckern, Pektinen und verwandten Stoffen, Akademie Verlag, Berlin 1969; J. Hassler: Activated carbon, Leionard Hill London 1967.

Die Reinigungsstufe kann noch bei Bedarf dadurch verbessert werden, dass damit die Entfernung von organischen Verunreinigungen mittels eines synthetischen makroretikula-ren Adsorbens, wie Amberlite XAD 2, verbunden wird. Das makroretikulare Adsorbens kann bei der Reinigung unmit3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

630 327

telbar nach der Ionenausschlussstufe, aber vor dem Kationenaustauscher verwendet werden. Anderseits kann das Adsorbens auch die letzte Stufe der Reinigung sein.

Hiernach kann die gereinigte Pentoselösung hydriert werden, wobei die Behandlung in derselben Weise ausgeführt wird wie bei Hydrierung von Glukose zu Sorbit. Ein derartiges geeignetes Verfahren wird im Artikel von W. Schnyder, «The Hydrogénation of Glucose to Sorbitol with Raney Nickel Catalyst», Dissertation, Polytechnical Institute of Brooklyn, 1962, beschrieben.

Mit den oben beschriebenen bekannten Verfahren erhält man gereinigte und hydrierte Hemizellulosenhydrolysat-lösungen, die Polyolmischungen von hohem Xylitgehalt enthalten. Diese sind die bevorzugten Rohstoffe für Verwendung beim Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung.

Vorteilhafte Ionenaustauscherharze für Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind sulfonierte Polystyrol-Kationenaustauscherharze, die mit Divinylbenzol vernetzt sind. Mit den Erdalkalimetallsalzen dieser Harze, wie mit Harzen in Kalzium-, Barium- und Strontium-Form, werden gute Ergebnisse erhalten, wobei mit Strontium die beste Trennung der Polyole erhalten wird. Bei der Trennung von gewissen Polyolen erhält man eine wesentliche Verbesserung durch Verwendung von Salzen von dreiwertigen Metallen, wie Formen von Al + + + und Fe+ ++. Es ist zum Beispiel gefunden worden, dass auch die Verwendung von Al + + + - und Fe+ + +-Formen von Harzen allein im Vergleich zur Verwendung von Erdalkaliformen Vorteile aufweist. Die Polyole werden aus den Al+ + +- und Fe+ + +-Formen des Harzes in unterschiedlicher Reihenfolge eluiert. Dies ist wichtig, weil die Abtrennung der überwiegenden Verunreinigung, Sorbit, dadurch verbessert werden kann. Anderseits ist es bei der Gewinnung des Xylits möglich, die von der Kreislaufführung herrührende Anreicherung des Sorbits zu vermeiden, indem die Fraktionierung anfangs mit einem Harz entweder in der Al + + + - oder in der Fe+ + +-Form ausgeführt wird oder indem ein doppelter Fraktionierungsprozess verwendet wird, wobei die erste Fraktionierung mit einem Harz in der Erdalkalimetallform und die zweite Fraktionierung mit einem Harz in der Al+ + +- oder Fe+ + +-Form ausgeführt wird. Am vorteilhaftesten ist gewöhnlich ein Verfahren, in welchem die Lösung in zwei parallele Teile geteilt wird, deren Fraktionierung in zwei parallelen Säulen ausgeführt wird, von denen die eine ein Harz in der Al+ + +-Form und die andere ein Harz in der Sr++-Form aufweist.

Die Rohkristallisierungsstufe von Xylit im Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung kann dadurch ausgeführt werden, dass die Polyollösung eingeengt wird, bis ihr Trok-kensubstanzgehalt 87 bis 94, vorteilhaft 90 bis 92 Gew.-% beträgt, die Temperatur der Lösung dann auf eine Temperatur unterhalb der Sättigungstemperatur von Xylit, z.B. auf 55 bis 75 °C, eingestellt wird und die Lösung mit Xylitkri-stallen geimpft wird, worauf die Lösung gemäss einem empirischen Programm auf eine Temperatur von 25 bis 40 °C gekühlt wird. Die Grösse der Impfkristalle beträgt vorteilhaft 2 bis 20 um, und ihre Zusatzmenge beträgt vorzugsweise 0,02 bis 0,1 %. Mit diesem Verfahren werden aus der Lösung vorteilhaft rund 70% des Xylits als Rohxylitkristalle entfernt. Gute Ergebnisse werden aber noch erhalten, wenn vom Xylit in der Rohkristallisierungsstufe 60 bis 75% entfernt werden.

Ein Waschen der Kristalle in einer Korbzentrifuge ist nicht notwendig, wird aber häufig ausgeführt, um eine bessere Reinigungswirkung zu erhalten. Die mittels Rohkristallisierung erhaltenen Kristalle können dann in einer Korbzentrifuge mit einer kleinen Wassermenge gewaschen werden, welche vorteilhaft rund 2 Gew.-% vom Gewicht der Kristalle beträgt, damit an den Xylitkristallen haftende Galaktitmi-

krokristalle zum grössten Teil entfernt werden können. Ga-laktitmikrokristalle werden während des Kristallisierungsprozesses gebildet. Die Waschlösung kann mit der Mutterlösung kombiniert und für zusätzliche Behandlung beiseitegestellt werden. Die unreinen Xylitkristalle werden erneut in Wasser gelöst, und aus der Wasserlösung werden in einer Umkristallisierung sehr reine Xylitkristalle erhalten, die in der Regel weniger als 0,2% Galaktit und mehr als 99,5% Xylit enthalten.

Die Umkristallisierung kann entweder dadurch ausgeführt werden, dass gesättigte Lösung eingedampft wird, oder dadurch, dass gesättigte Lösung zur Erzeugung von Übersättigung gekühlt wird.

Wenn die Umkristallisierung durch Eindampfung vorgenommen wird, kann dies in einem Vakuumkristallisator von dem Typus ausgeführt werden, der in der Saccharoseindustrie verwendet wird. Xylit mit einer Reinheit von 92 bis 100% kann gelöst und die Lösung im Vakuum auf 60 bis 65 °C erhitzt und bis zu einem Trockensubstanzgehalt von 87 bis 91 % eingedampft werden. Die Lösimg kann angeimpft werden; die Kristalle kann man dadurch zum Wachsen veranlassen, dass eine Übersättigung beibehalten wird. Mit diesem Verfahren können rund 65% des in der Lösung befindlichen Xylits als reine Xylitkristalle erhalten werden. Sie können aus der Mutterlösung durch Zentrifugieren abgetrennt werden.

Ein ebenso vorteilhaftes Verfahren für die Ausführung der Umkristallisierung ist das folgende: Xylit mit einer Reinheit von 92 bis 100% wird gelöst und die Losung auf einen Trockensubstanzgehalt von 85 bis 91% (vorzugsweise 88%) eingedampft und auf 55 bis 65 °C (vorzugsweise 60 °C) erhitzt. Die Lösung wird angeimpft und gekühlt, wie oben im Zusammenhang mit der Rohkristallisierung beschrieben worden ist. Die Endtemperatur beträgt 25 bis 40 °C. Mit diesem Verfahren gewinnt man vom Xylit als reine Xylitkristalle 60 bis 65%. Die Kristalle werden von der Mutterlösung durch Zentrifugieren getrennt. Die durch Zentrifugieren erhaltene Mutterlösung und die Waschflüssigkeiten können mit der Mutterlösung und den Waschflüssigkeiten, die bei der Rohkristallisierung erhalten wurden, kombiniert werden. Die aus der Umkristallisierung erhaltene Mutterlösung und allfällige Waschflüssigkeiten können aber auch dem System wieder zugeführt werden, indem sie der Einsatzlösung der Polyolmischung gerade vor der Rohkristallisierungsstufe zugesetzt werden.

Die Mutterlösung und gegebenenfalls die Waschflüssigkeiten aus der Rohkristallisierung werden behandelt, um den grössten Teil des darin enthaltenen Xylits zu gewinnen. Bei der Reinigungsoperation, die an der Lösung ausgeführt wird, wird vorzugsweise zunächst der Hauptteil des Galak-tits als Mikrokristall entfernt, worauf die Lösung fraktioniert wird, indem sie durch eine oder mehr Ionenaustauschersäulen geleitet wird.

Vor der chromatographischen Behandlung der kombinierten Mutterlösung und Waschflüssigkeiten mit Ionenaustauscherharz ist es im allgemeinen vorteilhaft, die bei der Rohkristallisierung des Xylits gebildeten Galaktitmikrokri-stalle aus der Lösung durch Zentrifugieren, Sedimentieren oder Filtrieren zu entfernen. Diese Mikrokristalle sind so klein, dass sie beim Waschen der Rohkristalle des Xylits von den Xylitkristallen in die Mutterlösung abgewaschen werden.

Es wurde bereits früher gefunden, dass die Polyole in einer unterschiedlichen Reihenfolge von einem Harz in der Erdalkalimetallform und von einem Harz in der Al + ++-oder Fe+ + +-Form fraktioniert oder eluiert werden. Bei paralleler Verwendung von zwei Säulen, die mit Harzen in unterschiedlichen Kationenformen gefüllt sind, ist es möglich,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fraktionierungsstufe (d) unter Verwendung einer Chromatographiesäule ausführt, die ein sulfoniertes kationisches Polystyrol-Ionenaustauscherharz enthält, das mit Divinylbenzol vernetzt ist.

3,9

5,2

13

3,0

3,2-65

34

1034

10

5,5

3,2

9

3,9

15

38

3,7

3,7

6,7

6,8

3,1

27

9,7

5

8,5

68

732

61

0,2

3,9

22

534

6,0

5,0

3

24

118

373

89

6,3

5,0

8,0

6,7

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fraktionierung in der Stufe (d) unter Verwendung von mindestens zwei Chromatographiesäulen ausführt, die ein kationisches Polystyrol-Ionenaustauscherharz enthalten, das mit Divinylbenzol vernetzt ist, wobei das in der einen Säule enthaltene Harz in einer Erdalkalimetallform vorliegt und das in der anderen Säule enthaltene Harz in der Al+ + +- oder Fe+ + +-Form vorliegt.

4,0

10

4.3

16

0,5

4,0

4,0

5,5

6,5

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4,8

0,6

0,4

35

4,5

0,5

4

4,3

6,8

5,7

4,3

5,9

14

4,0

5,5

6,5

4,0

5,5

6,5

4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

eine kombinierte xylitreiche Fraktion zu erhalten, bei welcher der Galaktit- und Mannitgehalt wie auch der Sorbitgehalt annehmbar niedrig sind. Das Harz in der Erdalkaliform entfernt einen grossen Teil von anderen Polyolen, z. B. Ara-binit und Mannit, während das Harz in der Al+ ++- oder Fe+ + +-Form den Hauptteil des Sorbits entfernt. Indem ungefähr gleich grosse Mengen von Zufuhrlösung nebeneinander in die Säulen von beiden Typen zugeführt und die aus den Säulen erhaltenen Eluate kombiniert werden, erhält man für die nachfolgende Kristallisierung annehmbar reine Xylit-lösung.

Wenn Säulen dieser beiden Typen nacheinander geschaltet sind, ist die Reinigung wirksamer, aber die eluierten Lösungen sind verdünnter, was bei der Verdampfung zusätzliche Kosten verursacht. Es ist gefunden worden, dass eine Reinigung mit dem nebeneinander geschalteten System im allgemeinen vorteilhafter ist; dies hängt aber von der Zusammensetzung der als Rohstoff verwendeten Polyolmischung ab, und in einigen Fällen erhält man mit nacheinander geschalteten Säulen ein wirtschaftlich vorteilhafteres Ergebnis.

Die nach dem Fraktionierungsprozess erhaltene xylitreiche Fraktion kann in die Rohkristallisierungsstufe zurückgeführt werden. Die Zwischenfraktionen können wieder zur Fraktionierung geführt werden, und die restlichen unreinen Fraktionen können zu einer Polyolnebenproduktmischung kombiniert werden, die verworfen werden kann oder die vorTabelle 1

Beispiel für die Materialbilanz des in Fig. 1 dargestellten bekannten Verfahrens für die Herstellung von Xylit

No Gehalt Gesamt- H20 Zusammensetzung, kg Zusammensetzung, %

g/100 g

TS, kg kg xy ar ga so ma andere xy ar ga so ma andere

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Chromatographiesäulen nacheinander geschaltet sind und dass man die zu fraktionierende Zufuhrlösung erst durch die eine und dann durch die andere Säule führt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Chromatographiesäulen nebeneinander geschaltet sind und dass man die zu fraktionierende Lösung teilt, wobei ein Teil der Lösung durch die eine Säule und ein Teil durch die andere Säule geleitet wird und die aus jeder Säule erhaltenen entsprechenden Fraktionen nach der Fraktionierung kombiniert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die in der Stufe (b) erhaltenen Xylitkristalle zur Entfernung der an ihrer Oberfläche haftenden Galaktitmi-krokristalle wäscht und zentrifugiert und dass man aus den bei den Kristallisierungen erhaltenen Mutterlösungen und aus den Waschlösungen die Galaktitmikrokristalle abtrennt, bevor die Flüssigkeiten zur chromatographischen Fraktionierung geführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die aus der Umkristallisierung erhaltene Mutterlösung in den Prozess zurück in die zur Rohkristallisierung zuzuführende Lösung der Polyolmischung vor der Rohkri-stallisierungsstufe zuführt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man

(i) die in der Stufe (b) erhaltenen Rohkristalle zur Entfernung der auf der Oberfläche der Kristalle befindlichen Galaktitmikrokristalle mit Wasser wäscht,

(ii) das beim Waschen der Kristalle erhaltene Waschwasser gewinnt und

(iii) aus der Mutterlösung der Rohkristallisierung und aus dem Kristallwaschwasser den Galaktit abtrennt, worauf die chromatographische Fraktionierung zum Abtrennten des Xylits ausgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

dass man die Mutterlösung der Umkristallisierung wieder dem Prozess zuführt, indem sie mit der zur Rohkristallisierung geführten Lösung der Polyolmischung gerade vor der Rohkristallisierungsstufe des Xylits kombiniert wird.

10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung eines kristallinen Xylits pharmazeutischer Qualität, der weniger als 0,2 Gewichtsprozent Galaktit enthält, auf eine Polyollösung, die dadurch erhalten wird, dass man a) ein pentosereiches Hemizellulosehydrolysat herstellt,

b) das Hydrolysat durch Entfernung der darin suspendierten Feststoffe, der anorganischen Salze und des Hauptteiles der organischen Verunreinigungen und Farbstoffe reinigt und c) das gereinigte Hydrolysat hydriert, wobei eine Lösung erhalten wird, die 60 bis 86 Gewichtsprozent, bezogen auf die Trockensubstanz, Xylit und andere Polyole enthält.

11. Anwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man aus der bei der Rohkristallisierung erhaltenen Mutterlösung den darin enthaltenen Xylit gewinnt, indem man i) die Galaktitkristalle aus der Mutterlösimg entfernt,

ii) die so behandelte Mutterlösung einer Chromatographiesäule zuführt, die kationisches sulfoniertes Polystyrol-Ionenaustauscherharz enthält, welches Harz mit Divinylbenzol vernetzt ist, wobei eine Polyolnebenproduktfraktion,

eine Rückflussfraktion und eine xylitreiche Fraktion erhalten werden,

iü) die Polyolmischungsnebenproduktfraktion aus dem System entfernt,

iv) die Rückflussfraktion als einen Teil der der Chromatographiesäule zugeführten Lösung zurückführt, und v) die xylitreiche Fraktion zur Zufuhrlösung der Rohkristallisierungsstufe (a) hinzusetzt.

12. Anwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man i) aus den Mutterlösungen der Rohkristallisierung und der Umkristallisierung die Galaktitkristalle entfernt,

ii) die so behandelten Mutterlösungen in zwei Teile teilt,

iii) den ersten Teil der Chromatographiesäule zuführt, die kationisches sulfoniertes Polystyrolharz enthält, das mit Divinylbenzol vernetzt ist und in einer Erdalkalimetallform vorliegt, wobei drei Fraktionen erhalten werden: eine eine Polyolmischung enthaltende Nebenproduktfraktion, eine Rückflussfraktion und eine xylitreiche Fraktion,

iv) den zweiten Teil der Flüssigkeit der Chromatographiesäule zuführt, die kationisches sulfoniertes Polystyrolharz enthält, das mit Divinylbenzol vernetzt ist und in der Al+ ++oder Fe+ + +-Form vorliegt, wobei drei Fraktionen erhalten werden: eine eine Polyolmischung enthaltende Nebenproduktfraktion, eine Rückflussfraktion und eine xylitreiche Fraktion,

v) die aus den zwei Chromatographiesäulen erhaltenen entsprechenden Fraktionen kombiniert,

vi) die eine Polyolmischung enthaltende Nebenproduktfraktion aus dem System entfernt,

vii) die Rückflussfraktion zum Zufuhrstrom der Chromatographiesäule zurückführt und viii) die xylitreiche Fraktion zum Zufuhrstrom der Rohkristallisierung zurückführt.

Xylit kann aus xylosehaltigen Rohstoffen dadurch hergestellt werden, dass diese zur Erzeugung von Xylit hydriert werden und der Xylit danach durch Kristallisieren abgetrennt wird. Als Rohstoffe werden gewöhnlich Hemizellulo-

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teilhaft als Tierfutter oder als eine Kohlenhydratquelle in der Fermentationsindustrie verwendet wird.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, 96 bis 98% vom in der ursprünglichen Polyolmischung ent-5 haltenen Xylit als kristallinen Xylit von pharmazeutischer Qualität zu gewinnen. Der Reinheitsgrad der Xylitkristalle ist in der Regel höher als 99,5% und ihr Galaktitgehalt in der Regel geringer als 0,2%.