DE1017603B

DE1017603B - Verfahren zur beschleunigten Entfernung von langsam kristallisierenden schwerloeslichen Hexiten aus hochviskosen Sorbitloesungen

Info

Publication number: DE1017603B
Application number: DEA15387A
Authority: DE
Inventors: Frederick Richard Pence
Original assignee: Atlas Powder Co
Current assignee: Atlas Powder Co
Priority date: 1951-05-15
Filing date: 1952-03-20
Publication date: 1957-10-17

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kristallisationsverfahren und bezweckt die beschleunigte Entfernung letzter Spuren gelöster fester Hexite, wie Mannit und/oder Dulcit, aus übersättigten wäßrigen Lösungen, die einen hohen Prozentsatz von Sorbit oder von als Sorbitabbauprodukte vorliegenden mehrwertigen Alkoholen enthalten und die auch Sorbit aus der chemischen oder elektrolytischen Reduktion von Mono- oder Polysacchariden enthalten können.

Die Reduktion und bzw. oder der Abbau von Mono- und Polysacchariden nach chemischen, elektrischen und katalytischen Verfahren ist bekannt (Ipatieff, »Berichte der deutsch. Chem. Gesellschaft« Nr. 45, S. 3218, 1912). Derartige Verfahren sind auch in den folgenden USA.-Patentschriften beschrieben:

1 712 952, 1 915 431, 1 963 997, 1 990 245, 1 990 582,

2 004 135, 2 209 055, 2 280 975, 2 280 887, 2 289 189, 2 290 439, 2 292 293, 2 330 218, 2 303 210, 2 335 731, 2 381316, 2 518 235, 2 458 895, 2 546 103. Außerdem sind solche Verfahren auch bereits in zahlreichen Veröffentlichungen des In- und Auslandes erörtert worden.

Während die Löslichkeit von Sorbit in Wasser sehr groß ist, so daß man dicke Sirupe mit hohem Sorbitgehalt herstellen kann, die ausgezeichnet für die Feuchthaltung von Tabak, Leim u. dgl. geeignet sind, ist die Löslichkeit des isomeren Mannit und Dulcit verhältnismäßig gering. Es wurde gefunden, daß bei den obenerwähnten Verfahren zur Herstellung von Sorbitsirup oder Sirup mit einem Gehalt von Polyhydroxyverbindungen, die Sorbitabbauprodukte sind und daneben Sorbit enthalten können, bei welchen Verfahren Mannit und bzw. oder Dulcit je nach den jeweils gewählten Ausgangsstoffen oder Reaktionsbedingungen, die die Bildung dieser Körper begün- stigen, entstehen, die letzten Spuren der über den Sättigungsgrad hinaus gelösten Hexite nach den üblichen Verfahren nicht entfernt werden können und daß derartig verunreinigte Lösungen eine Tendenz zeigen, beim Lagern infolge nachträglicher Fällungserscheinungen trübe zu werden.

Die Hauptmenge der wenig löslichen Hexite kann durch Kristallisation aus verdünnter wäßriger Lösung mit geringer Viskosität entfernt werden. Diese Bedingungen erleichtern das Kristallwachstum und den Filtriervorgang. Hierbei werden aber nicht genügende Mengen der verhältnismäßig schwerlöslichen Hexite entfernt, um das endgültige, konzentrierte, für Feuchthaltungszwecke dienende viskose Sirupprodukt ohne übersättigt gelöste Hexite zu erhalten. Dieses Übersättigungsphänomen scheint weitgehend darauf zurückzuführen zu sein, daß eine Keimbildung und Fällung bei den hohen Viskositätsverhältnissen nicht eintreten kann. Die Entfernung dieser unerwünschten

zur beschleunigten Entfernung von langsam kristallisierenden

schwerlöslichen Hexiten aus hochviskosen Sorbitlösungen

Anmelder:

Atlas Powder Company, Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil, Rechtsanwalt, Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 15. Mai 1951

Frederick Richard Pence, Wilmington, Del. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

letzten Spuren nach bisher bekannten Reinigungsverfahren erforderte die Herabsetzung der Viskosität der Mutterlauge durch Zugabe von organischen Lösungsmitteln, wie Äthanol, und Kühlung auf sehr niedrige Temperatur. Diese Verfahren sind nicht nur vom wirtschaftlichen Standpunkt aus unbefriedigend, weil die Wiedergewinnung des Lösungsmittels notwendig ist und die Lösungsmittelverluste verhältnismäßig hoch sind, sondern auch deshalb, weil auch diese Verfahren nicht zu einer genügenden Entfernung der unerwünschten Hexite führen, um Trübungen in den Lösungen bei der Lagerung zu vermeiden. Es wurde nun gefunden, daß eine beschleunigte Entfernung letzter Spuren der langsam kristallisierenden und schwerlöslichen, über ihren Sättigungsgrad hinaus gelösten Feststoffe aus schwer filtrierbaren, hochviskosen, übersättigten wäßrigen Sorbitlösungen oder Lösungen, die Sorbitabbauprodukte darstellende mehrwertige Alkohole und auch Sorbit enthalten können, dadurch ermöglicht werden kann, daß man die durch die schwerlöslichen Komponenten übersättigte Lösung mit bestimmter Geschwindigkeit durch eine vorher bereitete Schicht aus Kristallen der schwerlöslichen, zu entfernenden Komponente filtriert. Auf diese Weise können Übersättigungsspuren von Mannit und bzw. Dulcit, die nach der üblichen

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Kristallisation und Konzentration in viskosem Sorbitsirup oder einem Sirup, der Sorbitabbauprodukte und Sorbit enthalten kann, gemäß der Erfindung entfernt -werden.

Die Dicke und die physikalischen Eigenschaften der Kristallschicht sind nicht -kritisch. Die zur Schichtbildung benutzten Kristalle dürfen jedoch nicht so fein sein, daß sie die Filterwand verstopfen. Es ist selbstverständlich, daß die Höchstgeschwindigkeit des Filtriervorganges von der Kristallgesamtoberfläche, die sich aus einer bestimmten Dicke der Kristallschicht ergibt, abhängig ist. Die Geschwindigkeit der Kristallbildung, die die höchstzulässige Durchfließgeschwindigkeit durch eine Schicht bestimmter Dicke bestimmt, ist im wesentlichen eine Funktion der Löslichkeit des Feststoffes in der Flüssigkeit, des Ausmaßes der Übersättigung des in der Flüssigkeit gelösten Feststoffes und der Viskosität der Flüssigkeit. Die Höchstdurchfließgeschwindigkeit, die den Zustand der Übersättigung in einen solchen der Sättigung ändert, muß empirisch bestimmt werden. Im allgemeinen hat sich ergeben, daß bei Hexiten die Dicke der Kristallschicht und die Durchfließgeschwindigkeit so zu wählen sind, daß sich die Flüssigkeit und die Kristalle 2¹Za bis 3V2 Stunden lang berühren. Selbstverständlich wird diese Zeit je nach dem zu behandelnden Material schwanken.

Man kann beliebige Filtrierapparate üblicher Bauart benutzen. Im Hinblick auf die Viskosität der Lösung wird im allgemeinen die Anwendung von Druck oder Vakuum notwendig sein. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Art der Filterwand nicht entscheidend. Sie kann aus Textilgeweben oder aus starrem, porösem Material bestehen oder ein Massefilter sein. Die Kristalle der zu entfernenden, zunächst gelöst vorliegenden Feststoffe können auf der Oberfläche der Filterwand angeordnet oder, im Falle von Massefiltern, zwischen deren inerten Teilen eingelagert werden. Im ersten Fall verfährt man zweckmäßig so, daß man eine Anfangsmenge der Kristalle aus der Lösung abfiltriert, bevor diese infolge der Konzentration für die übliche Kristallisation zu viskos wird. Die Keimbildung und das Kristallwachstum lassen sich beide innerhalb der Kristallschicht beobachten. Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung, soll diese aber in keiner Weise beschränken.

Beispiel

Eine wäßrige Hexitlösung, die gelöste Feststoffe in einem Verhältnis von etwa 35 Teilen Mannit auf 65 Teile Sorbit enthält und durch katalytische Reduktion von Invertzucker nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 280 975 (Beispiel 3) hergestellt werden kann, wird durch Abdampfen auf einen Wassergehalt von ungefähr 23% eingestellt. Die Hexitlösung wird dann in einem üblichen Kristallisiergefäß langsam (1° pro Stunde) auf 20° abgekühlt. Hierbei fällt die Hauptmenge des Mannits ohne Fällung von Sorbit aus. Bei 20° ist die Viskosität der Lösung gering (150 bis 25OcP), so daß die Hauptmenge des Mannits auskristallisiert. Ein Teil der Kristallmasse wird durch eine Rahmenfilterpresse mit 5-cm-Rahmen filtriert, bis sich eine Schicht von etwa 6 mm aus Mannitkristallen auf dem Filtertuch befindet. Der Rest der Kristallmasse wird durch eine andere Filterpresse gleicher Bauart filtriert. Der bei dieser Filtration anfallende Mannit wird durch Umkristallisieren gereinigt. Die Mutterlauge wird auf einen Wassergehalt von etwa 15,5% konzentriert. Bei dieser Konzentration enthält sie etwa 1% Mannit mehr, als dem Sättigungsgrad bei 20° entspricht. Diese Lösung ist klar und sehr viskos (etwa 3000 cP bei 25°). Eine Kristallisation von Mannit ist nicht feststellbar. Aus einer kleinen abgetrennten Probe der bei 20° aufbewahrten übersättigten Lösung scheiden sich im Laufe von 3 Wochen sehr feine und imr schwer filtrierbare Mannitkristalle aus. Die konzentrierte, viskose Mutterlauge wird auf 20° abgekühlt und durch die Filterschicht unter Druck mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,022 1 pro Quadratdezimeter in der Stunde filtriert, was einer Berührungszeit zwischen Flüssigkeit und Kristallschicht von 3 Stunden entspricht. Das Filtrat ist klar und viskos und enthält keinen feststellbaren Mannit. Außerdem zeigt e§ nach omonatiger Lagerung keine Trübung. ;;' ^:;

Das hier für die Verarbeitung eines einzelnen Jtn^L' satzes beschriebene Verfahren läßt sich auch leicht kontinuierlich unter Anwendung bekannter Vorrichtungen und Verfahren gestalten. ^!

Es war bereits bekannt, übersättigte Lösungen vpn leicht kristallisierenden Salzen zum Auskristallisieren der Salze, insbesondere zwecks Erzeugung von großen Kristallen, dadurch zu veranlassen, daß man die übersättigte Lösung durch eine Schicht von kleineren Kristallen des gleichen Salzes leitet. Die Bedingungen des bekannten Verfahrens sind jedoch sehr verschieden von jenen des erfindungsgemäßen Verfahrens, da hier schwer kristallisierende Verbindungen, die sich als unerwünschte Produkte in nur geringen MeojSföft in einem viskosen Sirup befinden, zum Auskristallisieren veranlaßt werden, so daß sie aus dem Sirup entfernt werden können. In Anbetracht der bekannten Schwierigkeiten, schwer kristallisierende Stoffe zum Auskristallisieren, insbesondere aus viskosen Losungen andersartiger Stoffe, zu veranlassen, und da bekannte Verfahren, wie z. B. die Verwendung von Impfkristallen, nicht zu dem gewünschten Ziel führen, stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Bereicherung der Technik dar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur beschleunigten Entfernung von langsam kristallisierenden, schwerlöslichen Hexiten aus hochviskosen Sorbitlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung durch eine Schicht von Kristallen führt, die ihrer Art nach der über den Sättigungsgrad hinaus vorhandenen Komponente entsprechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hexit Mannit oder Dulcit ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung Sorbit und Sorbitabbauprodukte enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung durch die Kristallschicht mit einer Fließgeschwindigkeit durchgeführt wird, die den Sirup mit den Kristallen 2Va bis 3V2 Stunden lang in Berührung bringt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 454 405, 674 947, 503 594.