DE1567350A1 - Verfahren zur Verzuckerung der Hemizellulose von Holz oder anderen Ausgangsmaterialien durch Druckperkolation mit verduennten Saeuren sowie zur Weiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerloesungen und des im wesentlichen aus Zellulose und Lignin bestehenden Rueckstandes - Google Patents
Verfahren zur Verzuckerung der Hemizellulose von Holz oder anderen Ausgangsmaterialien durch Druckperkolation mit verduennten Saeuren sowie zur Weiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerloesungen und des im wesentlichen aus Zellulose und Lignin bestehenden RueckstandesInfo
- Publication number
- DE1567350A1 DE1567350A1 DE19641567350 DE1567350A DE1567350A1 DE 1567350 A1 DE1567350 A1 DE 1567350A1 DE 19641567350 DE19641567350 DE 19641567350 DE 1567350 A DE1567350 A DE 1567350A DE 1567350 A1 DE1567350 A1 DE 1567350A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- percolator
- lignin
- reaction
- hydrolysis
- cellulose
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
- C13K13/002—Xylose
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
- A23K10/32—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from hydrolysates of wood or straw
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Botany (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mycology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
I -*■ ι -
PATENTANMELD UNG '
• Dr.Ing. Heinrich Scholler, l.iünchen-Solln,
Verfahren zur Verzuckerung der HemiZellulose von Holz oder
'anderen Ausgangematerialien durch Druckperkolation mit verdünnten
Säuren, sowie zur Weiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerlösungen und des im wesentlichen aus Zellulose und Lignin
bestehenden Rückstandes.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzuckerung der Hemizellulose
von Holz oder anderen Ausgangsmaterialien durch Druckperkolation mit verdünnten Säuren in Perkolatoren mit unterem Pilterkonus, sowie zur
Weiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerlösungen und des im wesent-
\imdy
liehen aus ZelluloseVLignin bestehenden Rückstandes.
liehen aus ZelluloseVLignin bestehenden Rückstandes.
Der Stand der Technik auf diesem Gebiet ist im wesentlichen aus der
deutschen Patentschrift 640775 ersichtlich.
Hiernach wurde die Hydrolyse der Hemizellulose und der Zellulose des
durchgeführt.)
Holzes im wesentlichen kontinuierlich*, wenn auch bei verschiedenen
Temperaturen während des Schubablaufs und in den Zeiten zwischen zwei Schüben, in denen jeweils aufgeheizt wurde. Das Zellulosematerial war
dabei ständig mit einer Lösung schwacher Mineralsäuren, vorzugsweise Schwefelsäure, gesättigt. Um die Zersetzung des jeweils gebildeten und
im Perkolator befindlichen Zuckers in. erträglichen Grenzen-zu halten,
mußte mit verhältnismäßig großen Flüssigkeitsmengen perkoliert werden, sodaß verhältnismäßig dünne Zuckerlösungen von 5»1 /' red. Zucker bzw.
4,3 ^ vergärbaren Zucker maximal bei einer Ausbeute von 53 f->
red. Zucker resultierten.
Auch das bekannte Verfahren der Vorhydrolyse'von Buchenholz und der
anschließenden Gewinnung von Alpha-Zellulose durch alkalische Auswaschung des Llgnins leidet an dem Nachteil hoher Eindampfkosten für
das erzielte Vorhydrolysat und auch für die resultierende Alkalilignin-
009832/0274 χχΐΐ/οΐ
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu entwickeln,
das es gestattet, die Zuckerzereetzung noch wesentlich
weiter ale bisher zu unterdrücken, eodaß nan bei gleicher Konzentration'
der Zuckerlösungen höhere Ausbeuten oder vorzugsweise bei gleicher Ausbeute wesentlich konzentriertere Zuckerlösungen zur Verbilligung
der anschließenden Endprodukt-Aufarbeitung erzielen kann, die dadurch erst wirtschaftliche Bedeutung erlangt.
In analoger Weise sollte auch die Wirtschaftlichkeit der Gewinnung von
Alpha-Zellulose im Anschluß an eine Yorhydrolyee der Hemizellulose gesteigert
werden.
Die L öaing dieser Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die
aufeinanderfolgenden fieweilsj
Hydrolyse der Hemizellulose in mindestens zweiV'Perioden, fSestehend aus
folgenden Maßnahmen
a) Zugabe eines sog. Reaktionsschubes verdünnter Säure Bit einer Wasserstoff
ionen-Konzentration entsprechend 1 - 2,5 ^ HoSO. und mit einer
« 4
Temperatur von ca. 90 - 100° C, zu dem auf mindestens etwa 100° C vorgewärmten
Ausgangsmaterial bis zu dessen Sättigung mit anhaftender Flüssigkeit.
b) Aufheizen der gemäß a) mit saurer Flüssigkeit gesättigten Materialfüllung
auf die gewünschte Reaktionstemperatur von 120 - 145 C,
vorzugsweise 135 - 140 C, gemessen im Perkolatoroberteil, und
Halten bei dieser Temperatur 15 ~ 60 Minuten,
c) Auswaschen des gemäß b) gebildeten Zuckere durch eine Reihe von
Vasch-Schüben von ca. 90 - 100° C, die teilweise aus Vasch-Abstößen
einer vorangegangenen Perkolation mit der Reihe nach fallender Zukkerkonzentration
und schließlich aus Waseer bestehen, bei herabgesetzten
bsw. fallenden Temperaturen
durchgeführt wird, wob·! der oder die Abstöße aus dem oder den ersten
Wasch-Schüben der ersten Periode mit der höchsten Zuckerkonaentration
009832/0274
BAD OKfGtNAt.
zu Endprodukten weiterverarbeitet und die übrigen Abstöße zur
anderen
f e τίρ(|β Πΐ^ίΓ
Wiederverwendung als Wasch-Öchübe beiTder nächsten Perkolation
gespeichert werden, und daß der im wesentlichen Zellulose und Lignin enthaltende Rückstand
entweder
d) unter Hydrolyse der Hauptmenge der Zellulose in mehreren weiteren
Perioden jeweils analoger Maßnahmen a) bis c), jedoch durch erhöhte Suurekönzentration und oder Aufheiztemperaturen und/oder
Reaktionszeiten der Reaktionsschübe unter wesentlich verschärften Reaktionsbedingungen behandelt wird, wobei in gleichfalls analoger
Weise die ersten bei c) anfallenden relativ konzentrierten Dextrose-Abstöße zu Endprodukten weiterverarbeitet und die übrigen
bei c) anfallenden Abstöße zur Wiederverwendung als Wasch-Schübe
deiner anderen Periode oder:>
lder nächsten Perkolation gespeichert werden und ein im wesentlichen
aus Lignin bestehender Rückstand gewonnen wird, oder
e) zur Gewinnung von Alpha-Zellulose einer an sieht bekannten alkalischen
Auswaschung des Lignins
unterworfen wird.
unterworfen wird.
Dabei ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, daß vor Zugabe des Reaktionaachubes
der ersten Periode in den das Aus^ungsmaterial enthaltenden
Pirkole/tor die im Perkolator enthaltene Luft entfernt und
das Material durch direkte Darapfzugabe vorzugsweise von unten auf
mindestens 100 C bis 130 C aufgeheizt wird.
Zur gleichmäßigen Dampfverteilung im Füllkuchen beim Aufheizen der
Reaktionsschübe und gegebenenfalls auch zwischen einzelnen V/a3ch-Schüben
gegen Ende der jeweiligen Auswaschphase {c) ist es wesentlich,
daß iieira Aufheizen der Perkolatorfüllung eine Druckdifferenz
zwischen Dampfeintrittsstutzen am Filterkonus und Per-
00 9 83 2/.027 A
BAD ORIGINAL -
kola^oroberteil von mindestens 0,5 at und höchstens 3 at eingestellt,
wird.
Auf diese Weise wird gleichzeitig eine gleichmäßige Durchströeung
des Füllkuchens mit Waschflüssigkeit von oben gesichert, die in die
von- Dampf erfüllten Räume unter dessen Kondensation eindringt.
Beim Ablaufen der Vasch-Abstöße aus dem unteren Filterkonus des Perkolators
ist es ferner wichtig, dafür zu sorgen, daß die aus dem Filterkonus unter Druck abzulassenden Flüjfcigkeits-Abstöße bei einer
Druckdifferenz zwischen Perkolator - Oberteil und Anschlußleitung am
Filterkonus von 0-0,5 at - im Laufe von ca. 15 Hinuten ansteigend geregelt
abgezogen werden.
Wird nämlich die Druckdifferenz zwischen Perkolatoroberteil und Ablaßstutzen
am Filterkonus zu groß, d.h. größer als 0,5 at, so besteht die Gefahr, daß der Füllkuchen so stark zusammengedrückt wird, daß die
Perkolation von Flüssigkeit nicht mehr möglich ist.
Zur Erleichterung des Ablaufs der Abstöße ist es erfindungsgemäß dabei
von besonderem Vorteil, daß der Druck in der Anschlußleitung am Filterkonus mindestens dem zur dort herrschenden Temperatur gehörigen
•Sattdannfdruck entsprechend, vorzugsweise wenige Zehntel Atmosphäre
höher, durch entsprechend geregelte~Dampfzugabe in den Perkolatoroberteil,
gehalten wird.
Auf diese Veise wird einerseits verhindert, daß die Flüssigkeit beim
Auetritt aus dem Filter teilweise verdampft und sich dadurch auf ein
vielfaches Volumen aufblüht - was den Ablauf naturgemäß entsprechend
verzögern würde - und andererseits eine zu große Temperaturdifferenz zwischen dem von oben nachdrückenden Dampf und dem mit Flüssigkeit gesättigten
Füllkuchen vermieden.
Wird nämlich im Perkolator ein wesentlich höherer Druck durch Dampfzugabe
in den Perkolutoroberteil eingestellt, als der Siedetemperatur ,
009832/027*
BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
des austretenden Abstoß·« »ntspricht, so steigt ait wachsende·
Srdok die Gefahr einer vorzeitigen Kondensation dee Dampfes ie
Füllkuohen, aodaß kein Hachdrüoken auf die innerhalb dee Füllkuchens sich einstellende Flüssigkeiteoberflache sehr stattfindet
und dadurch das Ablaufen des Abstoßes verzögert wird. Weiterhin ist es nach dor Erfindung wesentlich» daß die Temperatür.der in den Perkolator eintretenden Schübe Jeweils üb mindestens
10° C, vorzugsweise 20 - 40 C und mehr, niedriger ist als die Temperatur im Perkolatoroberteil bzw. der im Perkolator enthaltenen
Füllung. Dadurch wird einerseits die im Perkolator herrschende Temperatur plötzlich unter entsprechender Verminderung der Zuckerzersetzung herabgesetzt und andererseits durch den in den einzelnen
Partikeln aus der anhaftenden Flüssigkeit gebildeten Entspannungedampf der konzentrierte Extrakt aus den Poren in die die Partikel
umgebende Schubflüssigkeit verstärkt übergeführt, wobei auch der das Material vor Schubeintritt umgebende Dampf vom Flüssigkeitsschub
kondensiert werden muß.
Die sogenannten Reaktionsschübe haben im wesentlichen nur die Aufgabe, frische Säure an den Füllkuchen heranzubringen, um die Hydrolyse einen weiteren Schritt fortsusetzen. Dabei ist es erfindungsgemäß wesentlich, daß die durch den in den Perkolator eingetretenen
Reaktionsschub jeweils verdrängte Flüssigkeit geringer Säurekonzentration , die als Abstoß abgezogen wird und nur sehr geringe Zuckermengen enthält, weiterverwendet wird und zwar insbesondere dadurch,
daß der bei.^«|^*eru·;'i*J Periode der Hydrolyse der Hemizellulose aus
dem Perkolator nach Zugabe des Reaktionssohubes anfallende Abstoß gespeichert und nach Einstellung der gewünschten Säurekonzentration
al« Reaktionasehub für '0m· ~$&**τφ : nd^ Periode χεαάχχχχ&χ* verwen
dtt wird.
009832/0274 .
BAD ORfGiNAL
BAD ORfGiNAL
Bei Hydrolyse der Zellulose wird nach der Erfindung so vorgegangen,
daß der bei einer Periode der Hydrolyse der Zellulose aus dem Perkolator nach Zugabe des Reaktionsschubes anfallende Abstoß gespeichert und nach Einstellung der gewünschten Saurekonzentration als
Reaktionsschub für eine andere Periode verwendet wird, wobei der
erate Reaktionsschub der Hemizellulose-Hydrolyse aus zwei Abstößen
mindestens eines Reaktionsschubes und gegebenenfalls eines Wasoh-8chub·a zusammengesetzt wird.
Dadurch wird der gesamte Flüssigkeitsüberschuß aus den Reaktionsechüben zur Anfeuchtung bzw. Sättigung des Ausgangsmaterials verbraucht.
Die Zellulose-Hydrolyse erfolgt nach der Erfindung in der Weise, daß
in jeder Periode der Zellulose-Hydrolyse eine Wasserstoffionen-Konzentration des Reaktionsschubes entsprechend 2 - 5% H2SO., und eine
Reaktionszeit von je 30 - 90 Minuten angewandt wird, wobei in der ersten Periode eine Aufheiztemperatür von 180 - 160 und in den folgenden Perioden eine solche von 195 - I65°eingestellt wird.
Es zeigt sich also in überraschender Veise, daß es bereits durch relativ kurze Hydrolysezeiten möglich ist, die Zellulose in lösliche
Zucker-Moleküle zu spalten, während für die Extraktion dieser Moleküle aus den einzelnen Partikeln ein größerer Zeitaufwand erforderlich ist - insbesondere um den Zucker in möglichst hoher Konzentration zu gewinnen. Dafür muß eben erfindungsgemäß die Hydrolysereaktion und die Zuckerzersetzung jeweils entsprechend durch Temperatursenkung und Herabsetzung der Säurekonzentration unterdrückt werden.
Unter Umständen kann es auch für bestimmte Auegangematerialien genügen, nur eine Temperatursenkung oder auch nur eine entsprechende
Herabsetzung der Säurekonzentration beim Auswaschen des gebildeten
009832/0274
BADORiOlNAl
Ein analoges Verfahren wird nun auch für die alkalische Auswaschung
des Lignlns zur Gewinnung von Alpha-Zellulose nach der Erfindung vorgeschlagen. Es soll in mindestens einer der Hemizellulosen-Hydroly-
i ewefi la
se analogen Periode durchgeführt werden, dfeVbesteht aus
a) Zugabe eines Reaktionsschubes mit der Hauptmenge des zum Aufschluß benötigten Alkali an sich bekannter Zusammensetzung mit
einer Temperatur von ca. 90 - 100 C zu dem nach der Hemizel-
für lulose-Eydrolyse verbliebenen Rückstand am; dessen Sättigung mit
alkalischer Aufschlußlöeung.
b) Aufheizen der gemäß a) mit Aufschlußlösung gesättigten Füllung
auf die gewünschte Reaktionstemperatur von 120 — 145 C>
gemessen im Perkolatoroberteil, und Halten bei dieser Temperatur 30 -90 Minuten. ■
c) Auswaschen des gemäß b) gebildeten Alkalilignins durch vtp.<*
Reihe von Wasch-Sehüben von ca. 90 - 100° C, die teilweise aus
Vasch-Abetößen einer vorangegangenen Perkolation mit der Reihe
nach fallender Alkalilignin-Konzentration und schließlich aus
baser bestehen, wobei der oder die ersten Vüschabatöße als
relativ konzentrierte Alkali-Lignin-Lösung zur ' eiterverarbei
tung gewonnen werden.
v^erstenj
Dabei ist es erfindungsgemäß von Vorteil, daß dem oder den*Vasch-
Schüben gemäß c) noch ein Teil der zum Aufschluß benötigten frischen
Alkalimengen zugesetzt wird.
Zur Endprodukt-Aufarbeitung der gewonnenen Lösungs-Fraktionen erweist sich erfindungsgemäß ein Verfahren als besonders vorteilhaft,
das dadurch charakterisiert ist, daß die zu Endprodukten weiterzuverarbeitenden schwach sauren Holzzuckerlösungs-Fraktionen mit
009832/0274
BAD ORlGlNAt *
BAD ORlGlNAt *
Kalzium-Karbonat, gegebenenfalls unter Zusatz von Kalziumhydroxyd,
neutralisiert, mit dem gebildeten Gips auf 20 - 30 ^ eingedampft,
von Gips befreit und auf mindestens 50 # Zuckergehalt nacheingedampft
werden.
Dabei ist es je nach Verwendungszweck der Lösungen zweckmäßig, daß
und Gipsabtrannmig
nach der VoreindampfungVeine Behandlung mit Ionenaustauschern eingeschaltet
wird.
Außerdem kann es mit oder ohne Ionenaustauscherbehandlung vorteilfnach der Voreindampfung und Gipsabtrennung, sowie einer etwaigen)
schern eine Behandlung mit Entfärbungsharzen eingeschaltet wird.
Voder Um die verhältnismäßig teuren Ionenaustauscher undYintfärbungeharze
vor vermeidbaren Verunreinigungen zu schützen ist es weiter von Vorteil eine Vorbehandlung mit Bentonit oder Tonerde oder vorzugsweise
mit Lignin, gegebenenfalls nach seiner Aufbereitung einzuschalten. Das mit Verunreinigungen belastete verhältnismäßig billige Vorreinigungsmittel
- 3entonit, Tonerde,oder vorzugsweise Lignin - wird dann ausgeschieden.
Es hut sich ferner nach der Erfindung als besonders vorteilhaft ergeben,
daß der nach Hydrolyse der Hauptmenge der Zellulose anfallende Lignin-Rückstand ausgewaschen, nach Ausstoßen aus dem Perkolator
wird und
vorzugsweise weitgehend getrocknet und gemahlenVzur Vervendung als
Tierfatter-Jestandteil gelangt.
Das Lignin ist nach dem neuen Verfahren wesentlich geringer mit Zuk-"
kerzersetzangsprodukten belastet, sodaß seine Oberflächenaktiv!tat
ca. 50 £ größer ist als die des nach dem deutschen Patent 64Ο 775
anfallenden Lignins. Die Aufbereitung des Lignins ist daher wesentlich
einfacher als bisher.
Mit Vorteil kann das Lignin ale Trägersubstanz für Zuckerlöeungen
der verschiedenen Fraktionen oder für Weitervererbeitungsprodukte
wie Xylit und Sorbit dienen.
009832/0274
BAD ORIGINAL
So wird vorgeschlagen, daß dem aufbereiteten Lignin vor seiner Verwendung
als Tierfutter-Bestandteil Mischzucker aus der Hydrolyse
der Hemizelluloee von Nadelholz nach entsprechender Eindampfung
und/oder Mutterlauge der Kristallisation der aus der Hydrolyse der Zellulose von Nadel- und/oder Laubholz gewonnenen Dextrose-Xösung
zugesetzt wird.
Außerdem kommt es für besondere Zwecke in Betracht, daß dem aufbereiteten
Lignin vor seiner Verwendung als Tierfutter-Bestandteil ein aus dem Hydrolysat der Hemizellulose von Laubholz, insbesondere
Buchenholz, durch Hydrieren gewonnener Zuckeralkohol, insbesondere Xylit, und/oder ein aus dem Hydrolysat der Zellulose von Nadelholz
oder Laubholz durch Hydrieren gewonnener Zuckeralkohol, insbesondere
Sorbit zugesetzt wird, und daß dem aufbereiteten Lignin vor seiher Verwendung als Tierfutter-Bestandteil ein aus dem Hydrolysat
der Hemicellulose von Nadelholz durch Hydrieren gewonnener
Mischzuckeralkohol, vorwiegend bestehend aus Mannit, zugesetzt wird.
Außerdem ist es erfindungsgemäß von Vorteil, daß dem aufbereiteten Lignin vor seiner Verwendung als Tierfutter-3estandteil Wirkstoffe,
■ wie Vitamine, Spurenelemente, Enzyme und/oder Antibiotika zugesetzt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wird nach der Erfindung eine Vorrichtung
vorgeschlagen, die dadurch charakterisiert ist, daß für einen oder mehrere Perkolr^toren mit unterem Pilterkonua eine der
Anzahl von Reaktionsschüben mit verschiedener Konzentration von Säuren und/oder Alkalien entsprechende Zahl von Speicherbottichen
mit Rührwerk und für jede Periode der Hydrolyse der Hemizellulose und der Hydrolyse oder des Aufschlusses der Zellulose eine Batterie
von Speioberbottionen entsprechend der Anzahl der benötigten Wasch-Schübe
Bit absperrbaren oberen Anechlußleitungen an jeden Perlcolator
00 98 32/027A τ "
BADORIGINAU-
BADORIGINAU-
über ein Entepannungsgefäß und absperrbaren unteren Abflußleitungen
über ein Puapenaggregat zu jedem Perkolator vorgesehen sind. Dabei ist es nach einem weiteren Merkmal vorteilhaft, daß die Abdampflöitung
von den Entspannungsgefäßen in den oder die Waschwasser-Speicher zur direkten Waschwasservorwärmung geführt ist.
Schließlich ist es nach der Erfindung zweckmäßig, daß zur Einstellung der Säure- bzw. Alkali-Konzentration in den Reaktionsschub-Speicherbottichen
mindestens ein Vorratsbehälter für konzentrierte Säure bzw. Alkali-Lösung mit Zuteileinrichtung zu den einzelnen Speicherbottichen
vorgesehen ist.
Die Zuteilung der Säure bzw. des Alkali kann u.U. mit Vorteil direkt
in die Druckleitung der die Reaktionsschübe in den Perkolator auf konstante Menge geregelte fördernden Pumpe mittels einer auf eine
der im Schub erforderlichen Konzentration geregelten Druckpumpe erfolgen.
Auf diese "eise werden die Perkolierflüssigkeitspumpen weitgehend vor Korrosion bewahrt; denn die Säurekonzentration der Abstöße
ist jeweils gering und die konzentrierte Säure kalt.
iäs folgt nun ein Ausfiihrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand der schematischen Zeichnung.
xxii/01 009832/027A
BAD
Ein P#rkol*torV?on ca. 1tO cbm Hutsinhalt iet mit einem oberen
Schn*llT*reohlus\nd oberen Bintrittsventil 5 für Perkolierflttsslgkeit und 4 für Dampf, mit einem unteren Filterkonus 5» &** der
Höh· nach in «wei Teile unterteilt ist und mit getrennten Ansohlußleitungen 6 und 7 für Dampfeintritt über Ventile 8, 9 und 10 und
Flüssigkeiteaustritt über Ventil 11 bav. Regelventil 12, sowie mit
einer unteren Entleerungeklappe 13, mit Dampfeinleitungsanschluß 14
Über Ventil 15 su einem oberhalb eingebauten Dämpfeinsatz 16 versehen.
An der Entleerungsklappe 13 ist über einen Krümmer 17 ein Zyklon
18 angeschlossen, der sur Abscheidung des ausgeetoßenen Lignins
dient. Unterhalb des Zyklone ist ein Transportgerät 19 für das Lignin sur Aufbereitungsanlage vorgesehen.
Zur Druckmessung am Perkolatoroberteil ist ein registrierendes Manometer po und an der unteren Anschlußleitung 7 ein Manometer pu vorgesehen. Zur Differenzdruckmessung dient ein Schreibgerät pd. Ferner wird die Temperatur der unten austretenden Lösungen mittels eines Fern-Temperatur-Meßgeräteβ tu gemessen und registriert. Sämtliche Meß- und Steuergeräte sind in einer Bedienungssentrale (nicht
geseichnet) angeordnet, eodaß ein Bedienungemann mit einem Hilfsmann die Gesamtanlage bedienen kann.
Von dem Regelventil 12 führt eine Leitung 20 zu einem Entspannungegefäß 21. Hier werden die aus dem Perkolator unter Druck austretenden Flttssigkeite-Abetöße auf etwa Atmosphärendruck entspannt. Der
Entspannungsdampf wird durch Leitung 22 und die entspannte Flüssigkeit durch Leitung 23 abgeführt.
Zur Bereitung bsw. Speicherung der Reaktionsschübe sind drei Bottiche 24, 25 und 26 mit Rührwerk vorgesehen.
009832/0 27 4
BAD OBiGINAt .
Zur Speicherung der Wasch-Schübe der ersten bzw. zweiten Periode
der Hemizellulose-Hydrolyse dienen die Speicherbottiche A 1 - 5 bzw. B 1 - 4. Zur Speicherung der Waech-Schübe der ersten biw. zweiten Periode der Zellulose-Hydrolyse dienen die Speicherbottiche C
1 - 4 bzw. D 1 - 4. Absperrbare Flüseigkeitszuleitungen 27 - 30 Bind
für sämtliche Bottiche an die Leitung 23 angeschlossen. Absperrbare Flüssigkeitsableitungen 31 - 34 sind an sämtlichen Bottichen unten angeschlossen und führen über Pumpen 35 - 38 und Leitung 39 zum Perkolator über Ventil 3·
Mindestens 1 Bottich jeder Batterie B-D ist mit einem Anschluß 40
für Waschwasser versehen. Außerdem ist in jedem dieser Bottiche eine Dampfeinlaß-Schlange mit absperrbarem Anschluß an Leitung 22 von Entspannungsgefäß 21 vorgesehen. An Leitung 22 kann noch ein Abdampfreduzi'erventil 4' für sonstigen Betriebe-Abdampf z.B. an einer Kraftmaschine angeschlossen sein.
Schließlich ist noch mindestens ein R'ihrwerksbottich 42 zur Speicherung und gegebenenfalls Mischung von Frisch-Säure mit Verteil-Lei- ■
tung 43 zu den Bottichen 24 - 26 vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nun mit einer solchen Einrichtung z.B. wie folgt durchgeführt werden:
Buchenholz-Hackschnitzel mit einem Trockensubstanzgehalt von 30 $
werden in den Perkolator ähnlich, wie auch in der ^elletoffinduatrie
üblich, eingebracht. Es kann dabei zunächst eine Hackschnitzelfüllung eingebracht, mit Dampf von 1-4 atü von oben nachgepreßt und
nachgefüllt werden, um eine möglichst dichte Packung des Auegangsmaterials zu erzielen. Der Preßdruck richtet sich dabei nach dem
Gewicht der ersten Füllung und wird um so höher gewählt, je geringer dies· ist.
009832/0274 ' BAD
Beim Dampfpressen von oben ist ein an der unteren Anschlußleitung
6 oder 7 angebrachtes Abdampfventil 7 a geöffnet.
Nach beendeter Füllung wird der obere Schnellverschlußdeckel und das
untere Abdampfventil 7 a geschlossen. Die im Perkolator noch vorhandene
Luft wird bis etwa 40 Torr evakuiert, worauf durch Dampfeinlaß
von unten über die Ventile 8, 9 und 15 die Füllung aufgeheizt, der
Ferkolatordruck auf ca. 1 ata gebracht und anschließend bei diesem
Druck nach geringem öffnen eines oberen Abdampfventile 4 a einige
Minuten von unten nach oben Dampf durch die Füllung geleitet wird,
üb die letzten Lufteinschlüsse zu entfernen und eine gleichmäßige Füllkuohenanwärmung zu erzielen.
Se beginnt nun die Vorhydrolyse der Hemizellulose der Buchenholz-Schnitzel
mit ihrer 1. Periode a) durch Einleitung des ersten sog. Reaktionesohubes von ca. 45 cbm 1,2 $ iger Schwefelsäurelösung von
90 - 100° C. Der nicht von Material aufgesaugte Überschuß wird durch die Anschlußleitungen 6 und 7 Rit Verteiler 11 und 12, Leitung 20
und Entspannungsgefäß 21 in den gleichen Speicherbottich 24, wieder
abgelassen, aus dem er vorher mittels der Pumpe 35 und Leitung 39 in
den Perkolator gepumpt worden war.
Anschließend wird b) durch die Ventile Θ, 9, 10 und 15 Dampf in den»
Perkolator eingeblasen und die Füllung aufgeheizt bis ein am Oberteil
dee Perkolatore angeschlosseneβ Manometer einen Sattdampfdruck anzeigt,
der einer Temperatur von I400 C entspricht. Bei dieser Temperatur wird
dann durch entsprechende Regelung des Dampfventils 18 etwa 15 Minuten
gehalten.
Ss folgt nun c) die Extraktion des in der vorhergehenden Aufheizperiode
aus der Hemicellulose gebildeten Zuckers durch »ine Reihe von Waschitobttben
unter Abbruch ά·τ Zuckerbildunfereaktion duroh Vaeserverdünnung
009832/0274
bav. Verdrängung der am Material haftenden Säurelösung und Absenkung der Temperatur, wodurch auch die Zersetzungsgeschwindigkeit
des gebildeten bxv. im Perkolator befindlichen Zuckers entsprechend reduziert wird.
Um die Zuckerlösung mit möglichst hoher Konzentration zu gewinnen
besitzt der erste Vasch-Schub von 30 cbm "asser bereite einen Extrakt gehalt von 2,6 t aus der vorhergehenden Perkolation (Abstoß
des 1. Vasch-Schubes der zweiten Periode der Hemizelluloee-Hydrolyse).
Der mit 90 - 100° C aus dem Speicherbottich B 1 mittels der Pumpe über Leitung 39 in den Perkolator gepumpte Schub verursacht ein
rasches Absinken der Temperatur bzw. des Druckes im Perkolator auf etwa 120° C Diese Temperatursenkung entspricht einer Senkung der
Hydrolysiergeschwindigkeit auf etwa ein Viertel. Die Säurekonzentration wird durch den Wasserschuh mindestens halbiert, sodaß die
Bydrolysiergeschwindigkeit'und die Zuckerzersetzungsgeschwindigkeit
insgesamt auf etwa ein Zehntel reduziert wird.
Mach Abstoß von 31 cbm (einschl. Kondensat) mit 3,7 t Extrakt durch
das im unteren Konus eingebaute Filter, die Anechlußleitungen 6 und
7 mit den Ventilen 11 und 12 über Leitung 20 und Entspannungsgefäß
21, sowie über Leitung 27 in Bottich A 1 wird ein »weiter Wasch-Schub von 28 cbm mit 2,3 t Extrakt aus dem Bottich B 2 von der vorhergehenden Perkolation über Leitung 31 mittels Pumpe 35» sowie über
Leitung 39 und Ventil 13 in den Perkolator eingebaut. Die Temperatur im Perkolator fällt dabei auf ca. 110 C, sodaß sich eine weitere
Halbierung der Hydrolysiergeschwindigkeit und Zersetzungsgeschwindigkeit ergibt.
Sobald der zweite Schub den Perkolator von oben nach unten durchsetzt hat, wird er durch das Filter als 2. Abstoß von 29 cbm wie
der 1. Abstoß abgelassen, jedoch in Bottich A 2.
009832/0274
Der 2. Abstoß enthält dann etwa 5,4 t Extrakt und wird Susanen mit
des ersten Abstoß über Leitung 44 zur Endprodukt!on und Aufarbeitung ausgeschieden, sodaß sich insgesamt 60 cba alt 7,1 t Gesamtestrakt ergeben, die 6 t Xylose demnach in 10 $>.iger .Lösung enthalten.
Anschließend wird noch «it drei weiteren Schüben von je 18 cba gewaschen, von denen der erste noch 0,93 t, der zweite 0,78 t und der
dritte praktisch keinen Extrakt aehr enthält. Diese Schübe werden
aus den Bottichen B 3, B 4 und B 5 über Leitung 32 mittels Pumpe
36 und Leitung 39 de* Perkolator zugeführt, wobei jeweils ein weiterer Temperaturabfall eintritt.
Die aus den genannten drei Schüben resultierenden Abstöße werden
in den Bottichen A 3* 4 und 5 gespeichert. Es folgt nun die zweite Periode der Hemizellulose-Hydrolyse
Der sweite Reaktionsβchub umfaßt 22 cbm und enthält 1,5 % Schwefelsäure, bei einer Temperatur von 90 - 100 C. Er wird a) aus Bottich
25 über Leitung 32 mittels Pumpe 36 über Leitung 39 mit Ventil 3 dem Perkolator 1 zugeführt. Der aus dem Perkolator nach Durchtritt
dieses Schubes anfallende Abstoß von 22 cbm wird in analoger Weise
in Bottich 24 sur Verwendung bei der nächsten Perkolation als 1.
Reaktioneschub gespeichert.
Anschließend wird b) die mit dem Reaktioneschub gesättigte Perkolatorf üllung mittels Dampf über Ventil 8 und mindestens 9 auf 140° C,
gemessen im Perkolatoroberteil, aufgeheist und bei dieser Temperatur ca. 15 Minuten gehalten.
Hierauf wird der gemäß a) und b) gebildete Zucker mittels vier Vasch-SchUben ausgewaschen. Der erste Schub umfaßt bei einer Temperatur
▼on 90 - 100 ° C 22 cbm und enthält 1,65 t Extrakt und wird aus
Bottich A 3 und 4 über.Leitung 31 mittels Pumpe 35 über Leitung 39
mit Ventil 3 dem Perkolator zugrfihrt. 00 9-832/027*
BADORfCSfNAi
Pie Temperatur la Perkolator fällt dabei auf oa. 120° C und die
Säurekonsentration wird wiederum etwa halbiert, lodaß die Hydrolysier- und Zersetsungsgeschvinttigkeit auf etwa ein Achtel absinkt.
Der resultierende AbetoQ umfaßt etwa 50 obm mit 2,6 t Extrakt und
wird im Bottich B 1 gespeichert.
Der sweite Vaech-Schub enthält 2Θ cbm mit 1,5 t Extrakt und wird
au· Bottich A 4 und 5 in analoger Weise dem Perkolator sugefUhrt.
Die Perkolatortemperatur fällt dadurch weiter ab. Der anfallende Abstoß τοη ca. 28 cbm mit 2,3 t Extrakt wird in Bottich B 2 gespeichert.
Der dritte Vaech-Schub enthält den Rest τοη Bottich A 5 und wird
mit heißem Wasser τοη 90 - 100° aufgefüllt auf 18 cbm mit insgesamt
0,35 t Extrakt. Der dritte Abstoß umfapt dann etwa 19 cbm mit 1 t Extrakt und wird in Bottich B 3 gespeichert.
Der vierte Waach-Schub besteht aus 18 cbm Wasser τοη 90 - 100° C
aus dem Wasserspeicher B 5* Der vierte Waschabstoß mit 18 cbm und
0,8 t Extrakt wird in Bottich B 4 gespeichert. Damit ist die Phase der Eemizellulose - Hydrolyse beendet.
Ee folgt nun die Phase der Zellulose-Hydrolyse in zwei Perioden. Die erste Periode umfaßt
a) einen Reaktionsechub aus Bottich 26 τοη 22 cbm und 90 - 100 0C
mit einer Schwefelsäurekonsentration τοη 4 $·
Der hieraus resultierende Abstoß τοη ca. 22 cbm wird in Bottich
25 gespeichert.
b) Die Perkolatorfüllung wird auf 165 - 170° C aufgeheist und bei
dieser Temperatur ca. 30 Minuten gehalten.
c) Der bei a) und b) gebildete Zucker (Dextrose) wird mit Tier Wasch-Scfattben ausgewaschen.
Der erste Vaech-Schub Ton 35 cbm und 2,3 t red. Zucker wird aus
Bottich D 1 und D 2_dem PerkoJator zugeführt.
daß di· HydrolysierzersetZungsgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der SäureVerdünnung auf etwa ein sechzehntel reduziert wird.
Der untere Abstoß von oa. 47 obm und 3»9 -t red. Zucker wird in Bottich C 1 gespeichert.
Der «weite Vaech-Sohub τοη 30 obm und 1,45 t red. Zucker wird aus
Bottich D 2 und D 3 des Ferkolator zugepumpt. Der zweite Abetoß
▼on 33 ob« und 2,6 t red. Zucker wird in Bottich C 2 geapeichert.
Der 3* und 4. Waach-Schub beateht aus Vaaaer aus Bottich C 5 und
D 5. Der 3* Abetoß von ca. 18,5 cbn und 0,96 t red. Zucker wird
in Bottich C 3 und der 4. Abetoß von ca. 19 cbn und 0,7 t red. Zucker wird in Bottich C 4 gespeichert für die nächste Perkolation.
Der Inhalt von Bottich G 1, sowie 18 cbm von Bottich C 2 und 25 obst
von Bottich D 1, insgesamt 90 obm Lösung mit 7,2 t red. Zucker (Dex*-
trose) entsprechend einer Konzentration von θ $ Dextrose wird zur
Endprodukt*Aufarbeitung über Leitung 45 ausgeschieden.
Anschließend, folgt die zweite Periode, die in analoger Weise folgende Maßnahmen umfaßt.
a) Zugabe eines Reaktionsschubes von 22 cbm und 4 $ Schwefelsäuregehalt mit einer Temperatur von 90 - 100° C aus Bottich 26. Der
resultierende Abstoß mit geringem Säuregehalt von ebenfalls etwa 22 obm wird wiederum in Bottich 26 gespeichert.
b) Aufhellen der nun mit dem Reaktionaschub gemäß a) gesättigten
Füllung auf 175 - 180 ° C und Halten bei dieser Temperatur ca. 30 Minuten·
0} Auswaschen des bei a) und b) gebildeten Zuckers duroh drei Wasch-Schübe. Der erste Wasch-Schub von 30 cbm und 1,98 t red. Zucker-Gehalt wird mit einer Temperatur von 90 - 100° C aus Bottich C 2
009832/0274
und C 3 des Perkolator zugeführt. Die Temperatur im Perkolator
sinkt dadurch auf ca. 140° C ab, sodaB die Hydrolysier- und Z#rsetZungegeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Säureverdünnung spontan auf etwa ein Dreißigstel herabgesetzt wird. Der
erste Abstoß τοη ca. 41 cbm und 3»15 t Gehalt an red. Zucker
wird in Bottich D 1 gespeichert.
Der zweite Wasch-Schub von 27 cbm und 0,88 t Gehalt an red. Zucker
wird Bit ebenfalls 90 - 1.00° C aus Bottich C 3 und C 4 de* Perkolator zugeführt, wobei die Temperatur auf ca. 120° C gesenkt
und die Hydrolysiert und Zersetzungsgeschwindigkeit weiter auf etwa ein Fünftel herabgesetzt wird. Der zweite Abstoß von etwa
30 cbn und 1,7 t Gehalt an red. Zucker wird in Bottich D 2 gespeichert. Der dritte Wasch-Schub besteht aus 18 cbm Wasser von
90 - 100° C und wird dem Perkolator aus Bottich C 5 oder D 4 zugeführt. Der dritte Abstoß von ca. 18 cbm und einem Gehalt von
ca. 0,8 t red. Zucker wird dann in Bottich D 3 gespeichert. Die aus 30 t Buchenholztrockensubstanx erzielte Ausbeute beträgt
demnacht 60 cbm Lösung mit 6 t entsprechend 1.0 i» Xyloaegehalt aus
der Eemizellulose des Buchenholzes u.
90 cbm Lösung mit 7»2 t entsprechend 8 % Dextrosegehalt aus
der Zellulose dee Buchenholzes, sowie
ca. 10,5 t Lignin-Rückstand, der noch ca. 4 t Zellulose enthält.
Je nach den örtlichen Verhältnissen kann es von Interesse sein, die Zellulose - gegebenenfalls in einer dritten Periode - noch weiter '
abzubauen. Auf jeden Fall darf dabei aber nicht soweit gegangen werden, daß das Holzgerüst des Buchenholzes zu einer amorphen Substanz
zusammenbricht, da eine "Perkolation" in diesem Zustand nicht mohr
möglich w&re; d.h. der Füllkuchen würde weitgehend oder vollständig
Flüsaigkelts-undurchlässig.
009832/0274
BAD ORIGiNAIf ^ V. C>m
'
Bai der Perkolation von Nadelholzspänen Bit ca. 22 t Holztrockeneubatanz la gleichen Perkolator ergibt eich in analoger Weise folgende Ausbeutet
Aus der HemiZellulose des Nadelholzes
oa. 50 obm Lösung mit 5 t entsprechend 10 $.Mischzucker-Gehalt - der Mischzucker besteht dabei vorwiegend aus
Mannose und enthält daneben kleinere Mengen von Xylose, Galactose und Glucose -
ferner ca. 80 cba Lösumg Bit 6,4 t entsprechend 8 $£ Dextrose-Gehalt
und schließlich oa. θ t Lignin-Riickstand, der noch ca. 1,5 t Zellulose enthält.
Der Endaufschlußgrad ergibt sich gleichfalls aus den örtlich verschiedenen wirtschaftlichen Bedingungen. Bei Hadelholz ist jedoch wegen
seines höheren LigningehaltB ein Zusammenbruch des Holzgerüstes durch
weitergehenden Abbau der Zellulose kaum zu befürchten. Mach dem neuen Verfahren gelingt es also etwa die gleichen „·>··-bauten,
wie nach des bisher bekannten Vorfahren nach Scholler zu erzielen,
jedoch besitzen die gewonnenen Lösungen bei etwa gleiches Dampfaufwand und etwa halbes Säureverbrauch die doppelte Zuckerkonzentration.
Dieser Vorteil ist von ausschlaggebener wirtschaftlicher Bedeutung
für die Veiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerlösungen.
Außerdem fällt der LignlnrUckstand aa Schluß des Prozesses in wesentl<jLh reinerer Fora, d.h. von wesentlich weniger Zuckerzersetzungeprodukten inkrustiert an, als dies bisher möglich war.
Aa Sohluß dea Perkolationsproxesses nach Ablauf des letzten Abstofies
wird die Perkolatorfüllung nochmals in an sich bekannter Weise von
unten, insbesondere auch durch das geöffnete Ventil 15 aufgeheizt bis
die Temperatur für den anschließenden EntleerungsVorgang ausreichend
ist. Das über die Dampfspannung des mit Wasser gesättigten Füllkuchens
hinaus im Perkolator angesammelte Dampfpolster wird durch das obere
009832/0274
SAD /
Abdampfventil abgelassen und die Entleerungsklappe. 1 3 vom Bedienung·*-
stand aus geöffnet.
Der Ligninrückstand wird dann durch die am unteren Ende eintretende
plötzliche Entspannung und die damit verbundene explosionsartige Dampfentvicklung von unten beginnend zerrissen und Bit dea Dampf in veniger
als 1 Hinute ausgetragen. Der Ligninrückstand wird in den über des
Krümmer 17 angeschlossenen Zyklon 18 von den nach oben entweichenden
Dampf abgeschieden und fällt in das unter dem Zyklon vorgesehene Transportgerät.
Mittels dieses Transportgeräts, z.B. eines kippbaren Lastwagenanhängerβ1
wird das Material dann in eine entsprechende Aufbereitungsanlage gebracht.
Dort - oder auch noch ia Perkolator vor der Entleerung - wird mit
Wasser nochmals gewaschen. Zur Entfernung noch an Lignin haftender Zucker-Zersetzungsprodukte kann mit einer schwachen Natronlauge nachgewaschen und gegebenenfalls mit schwacher säure und Wasser nochmals
nachgewaschen werden.
Der Ligninrückstand wird dann auf etwa 20 <j Vaseergehalt getrocknet
und fein gemahlen. In dieser Form dient der Ligninrückstand dann als Tierfutter-Bestandteil. Dem Tierfutter können dabei bis zu 5 ^ gemahlener Ligninrückstand, vorzugsweise 2 -3 fo zugesetzt werden. Das Lignin hat dabei eine sterilisierende Wirkung und.verhindert Durchfälle
der damit gefütterten Tiere durch Adsorption schädlicher Bakterien. Die bei der Verarbeitung von Buchenholz t.ue der Hemizelluloee anfallende 10 ',? ige Xylose-Lösung wird nach Ausscheidung aus der Perkolation, wie oben beschrieben mit Kalzium Karbonat, gegebenenfalls unter
Beigabe von Kalziumhydroxyi auf ein P„ von etwa 4-5 eingestellt und
ix
auf etwa 20 - 30 # eingedampft. Der suspendierte Gips wird daraufhin
- zweckmäBig durch Filtration - abgeschieden und die Lösung mittels
009832/0274
BAD
- '21 -
Ionenaustauscher von Ca- und SO.Ionen, sowie etwaiger Cu oder ande-
ren Metall-Ionen befreit. Die R inigung'der Xylose-Lösung erfolgt
■dabei je nach Art der V/e it er verwendung der gereinigten Lösung verschiedene
weitgehend.
Tor einer Weiterverarbeitung der Xylose-Lösung zu Xylit durch Hydrieren
wird zweckmäßig noch eine Reinigung mittela an eich bekannter
Entfärbungeharze erfolgen, die mit Natronlauge regeneriert werden können. Ua den Verbrauch von teuren Entfärbungsharzen zu reduzieren,
kann vorteilhaft eine verhältnismäßig billige Bentonit- und/oder
Lignin-Behandlung vorgeschaltet werden. Vor der Hydrierung wird der
Sirup zweckmäßig auf eine Konzentration von Bindeβtens 50$ Xylose
eingedampft» .-·:■-.: , v. ■■ -.-.■. ■■:-.■. ·■ - ■.,
Dieser Sirup ist leicht zu kristallisieren. Die kristallisierte
Xylose kann in beliebig reiner Fora gegebenenfalls durch Üakristallisation
als Produkt gewonnen werden. Die nach Abscheiden der Kristalle
verbleibende Mutterlauge wird mit Vorteil zu Furfurol verarbeitet, während das Rohkristalliaat oder auch , wenn nötig, das unkristalli-
•leite Produkt' zu; X^lit i^drlert werden'''kann· Kristallisiertes Xylit
wird dann als Diabetiker-Zucker auf den Markt gebracht, während die: restliche XyIit-Mutterlaugezur Herstellung von Diabetiker-Marmelade
dienen kann.
Die bei Verarbeitung von Nadelholz aus der Hemizellulose anfallende
10 $ ige Mischzuckerlösung wird in entsprechender Weise neutralisiert,
voreingedampft, von Sips befreit, soweit erforderlich mit Ionenaustauschern bzw. Entfärbungsharzen behandelt, nacheingedanpft u.
zweckmäßig als Sirup sur Verfütterung in Mischung mit anderen Futtermitteln
auf Getreidebasis gebracht. Hier ist eine Beimischung von Stw* 10 % Miaohsucker auf das Gesamt futter vorgesehen.
009832/Q274
Mit besonderem Torteil kann der gemahlene Ligninrücketand »it Miechzuckersirup getränkt und zu Preßlingen verarbeitet werden. Die Preßlinge werden dann - gegebenenfalls unter Zumiechung weiterer Mlachzuokerairupmengen - Bit de« Grundfutter vermischt.
Die bei der Hydrolyse der Zellulose von Laub- oder Nadelholz anfallende Dextrose-Lösung wird in analoger Veise neutralisiert, ▼oreingedampft, von Gips befreit, soweit erforderlich mit Ionenaustauschern
behandelt und bis mindestens 50 $>
Dextrosegehalt fertig eingedampft. Falls erforderlich kann hier noch eine Bentonit und/oder Lignin, sowie
Entfärbungshexzbehandlung vor und/oder nach der Pertigeindampfung
eingeschaltet werden.
Der eingedampfte Sirup läßt sich mit einer guten Ausbeute von etwa
70 j6 verhältnismäßig leicht kristallisieren. Das kristallisierte ·
Produkt hat dabei eine Reinheit von ca. 98 i>. Durch Bmkiistallieation läßt sich ein Produkt beliebiger Reinheit gewinnen.
Daβ Kriatallisat wird dann mit Vorteil hydriert zu Sorbit und in dieser Fora auf den Markt gebracht.
Das erste Kriatallisat kann jedoch z.B. auch als Kälberzucker in Verbindung mit Magermilch dienen.
Die anfallende Mutterlauge wird zweckmäßig entweder auf biologischem
Wege zu organischen Säuren, wie Zitronensäure oder Itakonsäure verarbeitet, oder mit Ligninrückstand vermisch zu Preßlingen verarbeitet,
die dann, gegebenenfalls unter Zumischung weiterer Holzzuckersirupmengen mit dem Grundfutter vermisch als Viehfutter dienen. ,
Zur Erzielung besonderer physiologischer Effekte besteht auch die Möglichkeit Xylit oder Sorbit, zweckmäßig in Sirupform mit Lignin
su Preßlingen zu verarbeiten und diese - gegebenenfalls unter Zumiaphune veiterar Mengen von Holzzuokersirup oder seiner Derivate -gemieoh mit Grundfutter auf Getreidebasis su verfüttern.
009832/0274
BAD ORfGJNAL
Auqh hierbei koMit eine Zumisehung von bis tu 1O^ Holssuoker-Prodakten sua (Jesamtfutter In Betracht.
In vielen Fällen 1st es besonders vorteilhaftf des aufbereiteten
Llinln Tor seiner Yervendung als Tierfutterbeβtendteil Wirkstoffe,
vie Vitamine, Spurenelesente, ftasyme und/oder Antibiotika sususetsen«
Biete in geringen Mengen de» Tierfutter bei»umengenden Stoffe werden auf Lignin als Trägereubstans dem Tier in besondere wirksamer
7om dargeboten.
Sa· Llgnlngemisoh - gegebenenfalls LigninpreBlinge alt Holzsuokersirup - lftftt sieh dann auoh leichter gleichmäßig mit dem übrigen Futter vermischen als die genannten Wirkstoffe allein.
XXll/01
00 9.8 32/0274
Claims (1)
- Patentansprüche1) Verfahren zur Verzuckerung der Hemizellulose von Holz oder anderen' Auegangsmaterialien durch Druckperkolation mit verdünnten Säuren in Perkolatoren mit unterem Filter-Konus, sowie zur Weiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerlösungen und des im wesentlichen aus Zellulose und Lignin bestehenden Rückstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolyse der Hemizellulose in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Perioden, jewtils bestehend aus folgenden Maßnahmena) Zugabe eines sog. Reaktionsschubes verdünnter Säure mit einer Wasserstoffionen-Konzentration entsprechend 1 - 2,5 ^ KoSO- und mit einer Temperatur von ca. 90-100 C, zu dem auf mindesten· etwa 1OO C vorgewärmten Ausgangsmaterial bis zu dessen Sättigung mit anhaftender Flüssigkeit.b) Aufheizen der gemäß a) mit saurer Flüssigkeit gesättigten Material-* οfüllung auf die gewünschte Reaktionstemperatur von 120-145 C, vorzugsweise 135 - 140 C, gemessen im Perkolatoroberteil, und Halten bei dieser Temperatur 15 - 60 Minuten,c) Auswaschen des gemäß b) gebildeten Zuckers durch eine Reihe von Waech-Schüben von ca. 90-100 C, die teilweise aus Wasch-Abstößen einer vorangegangenen Perkolation mit de*r Reihe nach fallender Zuckerkonzentration und schließlich aus Waseer bestehen, bei herabgesetzten bzw. fallenden Temperaturendurchgeführt wird, wobei der oder die Abstöße aus dem oder den ersten Wasch-Schüben der ersten Periode mit der höchsten Zuckerkonzentration zu Endprodukten weiterverarbeitet und die übrigen Abstöße zur Wiederverwendung als Wasch-Schübe bei einer anderen009832/027ABAD ORlGtNAtPeriode oder der nächsten Perkolation" gespeichert werden, und daß der in wesentlichen Zellulose und Lignin enthaltende Rückstand aus diesen Perioden
entweder• d) unter Hydrolyse der Hauptmenge der Zellulose in mehreren weiteren Perioden jeweils analoger Maßnahmen a) bis c), jedoch durch erhöhte Säurekonzentration und/oder Aufheiztemperaturen und/oder Reaktionszeiten der Reaktionsschübe unter wesentlich verschärften Reaktionsbedingungen behandelt wird, wobei in gleichfalls analoger Weise die ersten bei c) anfallenden relativ kon- ' zentrierten Dextrose-Abstöße zu Endprodukten weiterverarbeitet und die übrigen bei c) anfallenden Abstöße zur Wiederverwendung als Wasch-Schübe bei einer anderen Periode oder der nächsten Perkolation gespeichert werden und ein im ν isentliehen aus Lignin bestehender Rückstand gewonnen wird,
odere) zur Gewinnung von Alpha-Zellulose einer an sich bekannten alkalischen Auswaschung des Lignins
unterworfen wird.2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Zugabe des Reaktionsschubes der ersten Periode in den das Ausgangsmaterial enthaltenden Perkolator die im Perkolator enthaltene Luft entfernt und das Material durch direkte Dampfzugabe vorzugsweise von unten auf mindestens 100° C bis 130° C aufgeheizt wird.3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufheizen der Perkolatorfüllung eine Druckdifferenz zwischen Dampf-• eintrittsqtutzen am Filterkonus und Perkolatoroberteil von minde-. «tens 0,5 at und höchstens 3 at eingestellt wird.0Q9832/0274 BAD4) Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3 t dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Filterkonus unter Druck abzulassenden Flüssigkeits-Abstöße bei einer Druckdifferenz zwischen Perkolator-Oberteil und Anschlußleitung am Filterkonus von O- 0,5 at im Laufe von ca. 15 Minuten ansteigend - geregelt abgezogen werden.5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der AnschluBleitung aa Filterkonus mindestens dem zur dort herrschenden Temperatur gehörigen Sattdampfdruck entsprechend, vorzugsweise wenige Zehntel Atmosphärenhöher, durch entsprechend geregelte Dampfzugabe in den Perkolatoroberteil, gehalten wird,6) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1- 51 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der in den Perkolator eintretenden Schübe jeweils um mindestens 10° C, vorzugsweise 20-40° C und mehr, niedriger ist als die Temperatur im Perkolatoroberteil bzw. der im Perkolator enthaltenen Füllung.7) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei einer Periode der Hydrolyse der Hemizellulose aus dem Perkolator nach Zugabe des Reaktionsschubes anfallende Abstoß gespeichert und nach Einstellung der gewünschten Saurekonzentration als Reaktionsschub für andere Perioden verwendet wird. ...,,-.8) Verfahren nach Anspruch 71 dadurch gekennzeichnet, daß der bei einer Periode der Hydrolyse der Zellulose aus dem Perkolator nach Zugabe des Reaktionsschubes anfallende Abstoß gespeichert und nach Einstellung der gewünschten Säurekonzentration als Reaktionsschub für eine andere Periode verwendet wird, wobei der erste Reaktionsschub der Hemizellulose-Hydrolyse aus zwei Abstößen mindestens eines Reaktionsschubes und gegebenenfalls eines Vaschschubes zusammengesetzt wird.XXIl/01009832/027ABAD ORiGINAU9) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekenn»·!ohnet , daß in jeder Periode der ZeIIuIöse-Hydrolyse eine VaeserstoffIonen-Konzentration des Reaktionsschubes entsprechend 2 - 5 j6 HpSO., und eine Reaktionszeit von Je 30 - 90 Minuten angewandt wird, wobei in der ersten Periode eine Aufheiztemperatur von 1ΘΟ - 16O° und in den folgenden Perioden eine solche von 195 - 165° eingestellt wird.10) Verfahren nach eines der vorhergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Auswaschung des Lignins zur Gewinnung von Alpha-Zellulose in mindestens einer der Hemizellulose-Hydro· ljrse analogen Periode durchgeführt wird, die jeweils besteht ausa) Zugabe eines Reaktionsschubee «alt der Hauptmenge des sub Aufschluß benötigten Alkali an sich bekannter Zusammensetzung mit einer Temperatur von ca. 90-100 C zu dem nach der Hemizollulose-Hydrolyse verbliebenen Rückstand für dessen Sättigung mit alkalischer Aufschlußlösung,b) Aufheizen der gemäß a) mit Aufschlußlösung gesättigten Füllung auf die gewünschte Reaktionetemperatur von 120 - 145° C, gemessen im Perkolatoroberteil, und Halten bejjdieser Temperatur 30 -90 Minuten lang«c) Auswaschen des gemäß b) gebildeten Alkalilignins durch eine Reihe von Wasch-Schüben von ca. 90 - 100° C1 die teilweise aus Vasch-Abstößen einer vorangegangenen Perkolation mit der Reihe nach fallender Alkalilignin-Konzentration und schließlich aus Wasser bestehen, wobei der oder die ersten Waschabstöße als relativ konzentrierte Alkali-Lignin-Lösung zur Weiterverarbeitung gewonnen werden.11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder den Waech-Schüben gemäß c) noch ein Teil der zum Aufschluß benötigten frischen Alkalimengen zugesetzt wird.009832/0274
BAD ORIGINAL12) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Endprodukten weiterzuverarbeitenden 8 schwach sauren Holzzuckerlösungs-Fraktionen mit Kalzium-Karbonat, , gegebenenfalls unter Zusatz von Kalziumhydroxyd, neutralisiert, mit dem gebildeten Gips auf 20 - 30 ^ eingedampft, von Gips befreit und auf mindestens 50 $ Zuckergehalt nacheingedampft werden.13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Voreindampfung und Gipsabtrennung eine Behandlung mit Ionenaustauschern eingeschaltet wird.14) Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Voreindamofang und Qips&btrennunL, sowie einer etwaigen Behandlung mit Ionenauetauschern eine Behandlung mit üntfärbungsharzen eingeschaltet wird.' j) Verfahren nach Anspruch 13» oder 1/., dad-iruh gekennzeichnet, daß ein« Behandlung mit Bentonit oder Tönerne vorgeschaltet wird, um die Hauptmentje der Verunreinigungen zur ücholung aer Ionenaustauscher und/oder EntfLrbungshiirze vorher z'i entfernen.H) Verfahren nach Anspruch 1J oder 14» da lurch gekennzeichnet, daß eine Behandlung mit ligninrückstanri - gegebenenfalls nach dessen Aufbereitung - vorgeschaltet wire, ur. die Hau.jtmenge der Verunreinigungen zur Schonung der Ionenaustauscher unü/oder Entfärbungsharze vorher zu entfernen.;?) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprache 1 - 9» dadurch gekennzeiohnet, daß der nach Hydrolyse der Hauptmenge der Zellulose anfallende Lignin-Rückstand ausgewaschen, nach Ausstoßen aus dem Perkolator vorzugsweise weitgehend getrocknet und gemahlen wird und zur Verwendung als Tierfutter-ßestandteil gelangt.1c) Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß dem auf-xxii/:009832/0274
BAD ORIQiNAL• bereiteten Lignin vor seiner Verwendung als Tierfutter-Bestand- teil Miechzucker aus der Hydrolyse der Hemizelluloee von Nadelholz nach entsprechender Eindampfung und/oder Mutterlauge der Kristallisation der aus der Hydrolyse der Zellulose von Nadel- und/oder Laubholz gewonnenen Dexttose-Lösung zugesetzt wird.19) Verfahren nach Anspruch I7» dadurch gekennzeichnet^ daß dem aufbereiteten Lignin vor seiner Verwendung als Tierfutter-Bestandteil ein aus dem Hydrolysat der Hemizellulose von Laubholz, insbesondere Buchenholz, durch Hydrieren gewonnener Zuckeralkohol, insbesondere Xylit, und/oder ein aus dem Hydrolysat der Zellulose von Nadelholz oder Laubholz durch Hydrieren gewonnener Zuckeralkohol, insbesondere Sorbit zugesetzt wird.20) Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß dem aufbereiteten Lignin vor seiner Verwendung als Tierfutter-Bestandteil ein aus dem Hydrolysat der Hemizellulose von Nadelholz durch Hydrieren gewonnener Mischzuckeralkohol, vorwiegend bestehend aus Mannit, zugesetzt wird.21) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche I7 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufbereiteten _ Lignin vor seiner Verwen.-dung als Tierfutter-iestandteil Yirkstoffe, wie Vitamine, Spurenelemente, Enzyme und/oder Antibiotika zugesetzt werden.22) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorheruehenden Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß für einen oder mehrere Perkolatoren mit unterem Filterkonus eine der Anzahl von Reaktionsschüben mit verschiedener Konzentration von Säuren und/oder Alkalien»entsprechende Zahl von Speicherbottichen mit Rührwerk und für jede Periode der Hydrolyse der Hemizelluloae und der Hydrolyse oder des Aufschlusses der Zellulose «in· Batterie von Speioherbottichen entsprechend der An zahl der benötigten Wasch-Schübe mit absperrbaren oberen Anschluß-009832/0274BAOORfGlMAi- 50 -leitungen an jeden Perkolator über ein Entspannungsgefäß und absperrbaren unteren Abflußleitungen über ein Pumpenaggregat zu jedem Perkolator vorgesehen sind.23) Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdampfableitung von den Entspannungsgefäßen in den oder die Waschwasser-Speicher zur direkten Waschwasservorwärmung geführt ist.24) Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23» dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Säure- bzw. Alkali-Konzentration in den Reaktionsschub-Speicherbottichen mindestens ein Vorratsbehälter für
konzentrierte Säure bzw. Alkali-Lösung mit Zuteileinrichtung zu
den einzelnen Speicherbottichen vorgesehen ist.25) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 - 24> dadurch gekennzeichnet, daß eine mengenregelbare Druckpumpe für konzentrierte Säurebzw. Alkali-Lösung vorgesehen ist, die die erforderlichen Frischchemikalien von einem Vorratsbehälter aus direct in die Druckleitung (39) von mengengeregelten Pcrkolier-Fl'issic'keitspurripen (35-37) vor dem Perkolator, dosiert nach der im betreffenden Speicherbottich (24-26) gemessenen Konzentration, einspeist.xxi1/01009832/027ABAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESC035360 | 1964-06-22 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1567350A1 true DE1567350A1 (de) | 1970-08-06 |
DE1567350B2 DE1567350B2 (de) | 1973-09-13 |
DE1567350C3 DE1567350C3 (de) | 1974-04-11 |
Family
ID=7433462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1567350A Expired DE1567350C3 (de) | 1964-06-22 | 1964-06-22 | Verfahren zur Verzuckerung von Holz |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
AT (2) | AT273844B (de) |
BE (1) | BE665689A (de) |
CH (1) | CH501053A (de) |
DE (1) | DE1567350C3 (de) |
FR (1) | FR1514931A (de) |
LU (1) | LU48889A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4992105A (en) * | 1987-09-03 | 1991-02-12 | Werner & Pfleiderer, Gmbh | Method and apparatus for the hydrolytic separation of cellulose |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2736864C2 (de) * | 1977-08-16 | 1982-12-02 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von Futtermitteln und zuckerhaltigen Lösungen aus pflanzlichen Rohstoffen |
DE3107950A1 (de) | 1981-03-02 | 1982-09-16 | Percolysis Verfahrenstechnik GmbH, 8000 München | "verfahren und vorrichtung zur verzuckerung von cellulosematerialien, wie holz und holzabfaellen, sowie einjaehrigen pflanzen, wie stroh etc. durch hydrolyse mit verduennten saeuren und erhoehten temperaturen und drucken, sowie auswaschung des jeweils gebildeten zuckers unter wesentlich milderen temperatur- und druckbedingungen zur gewinnung von zuckerloesungen, die der vergaerung zu alkohol als treibstoff zugefuehrt werden, ggf. unter gewinnung von nebenprodukten" |
GB8625095D0 (en) * | 1986-10-20 | 1986-11-26 | Ici Plc | Xylose |
-
1964
- 1964-06-22 DE DE1567350A patent/DE1567350C3/de not_active Expired
-
1965
- 1965-06-11 AT AT532565A patent/AT273844B/de active
- 1965-06-11 AT AT607568A patent/AT288840B/de not_active IP Right Cessation
- 1965-06-17 CH CH859565A patent/CH501053A/de not_active IP Right Cessation
- 1965-06-21 BE BE665689D patent/BE665689A/xx unknown
- 1965-06-21 LU LU48889A patent/LU48889A1/xx unknown
- 1965-06-22 FR FR21761A patent/FR1514931A/fr not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4992105A (en) * | 1987-09-03 | 1991-02-12 | Werner & Pfleiderer, Gmbh | Method and apparatus for the hydrolytic separation of cellulose |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LU48889A1 (de) | 1965-08-23 |
DE1567350B2 (de) | 1973-09-13 |
BE665689A (de) | 1965-10-18 |
DE1567350C3 (de) | 1974-04-11 |
CH501053A (de) | 1970-12-31 |
AT288840B (de) | 1971-03-25 |
FR1514931A (fr) | 1968-03-01 |
AT273844B (de) | 1969-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1567335C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum chemischen Aufschluß cellulosehaltigen Materials | |
DE2439077A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen hydrolyse | |
DE2545110C3 (de) | Verfahren zum zweistufigen Aufschließen der Hemicellulosen von xylanhaltigen Naturprodukten zwecks Gewinnung von Xylose | |
EP1576195A1 (de) | Gewinnung von inhaltsstoffen aus biologischem material | |
DE1567350A1 (de) | Verfahren zur Verzuckerung der Hemizellulose von Holz oder anderen Ausgangsmaterialien durch Druckperkolation mit verduennten Saeuren sowie zur Weiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerloesungen und des im wesentlichen aus Zellulose und Lignin bestehenden Rueckstandes | |
DE284715C (de) | ||
DE3809663A1 (de) | Verfahren zur verminderung von ablagerungen in anlagen zur eindampfung von sulfitablaugen | |
DE655337C (de) | Verfahren zum Entwaessern von Hefe | |
DE691911C (de) | Herstellung eines hefehaltigen Futtermittels | |
DE2628971A1 (de) | Verfahren zur herstellung von zellstoff in verbindung mit der gewinnung von holzzuckern | |
DE2545222C3 (de) | Behandlung von faserhaltigen! Pflanzenmaterial mit Alkali in wässriger Lösung zwecks Steigerung und Verbesserung des Futterwertes | |
DE301679C (de) | ||
DE2248288C3 (de) | Verfahren und Anlage zum Herstellen von Zellstoff-Pu lpe | |
DE574921C (de) | Verfahren zur Behandlung von pentosanreichen Pflanzen, wie Buchenholz, Stroh, Bambus, zwecks Gewinnung von Hydrolyseprodukten | |
AT233367B (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbzellstoffen | |
DE526629C (de) | Verfahren und Apparatur zur gleichzeitigen Gewinnung von Alkalialginaten und in den Algen enthaltenen Mineralstoffen | |
DE732222C (de) | Verfahren zur Verzuckerung cellulosehaltigen Materials mittels verduennter Saeure | |
AT159456B (de) | Verfahren zur Aufarbeitung von Rübenschnitzeln. | |
DE883280C (de) | Verfahren zur Verzuckerung von zellulosehaltigem Material mit verduennten Saeuren imDruckperkolator | |
DE707574C (de) | Verfahren zur Vorhydrolyse von Pflanzenstoffen | |
DE1517162C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Zellstoff aus Holzschnitzeln | |
AT202435B (de) | Verfahren zur Herstellung von Zellstoff | |
DE1443277C (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Her stellung von Furfurol | |
AT32603B (de) | Verfahren zur Herstellung von zuckerhaltigen Maischen aus Pflanzen und deren Abfällen. | |
DE844249C (de) | Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Cellulose |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |