DE1567350A1

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

Info

Publication number: DE1567350A1
Application number: DE19641567350
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Scholler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-06-22
Filing date: 1964-06-22
Publication date: 1970-08-06
Also published as: LU48889A1; DE1567350B2; BE665689A; DE1567350C3; CH501053A; AT288840B; FR1514931A; AT273844B

Description

I -*■ ι -

PATENTANMELD UNG '

• Dr.Ing. Heinrich Scholler, l.iünchen-Solln,

Gasparistr. 7 1567350

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-

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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-

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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

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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

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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.

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-

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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 ,

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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.^«|^*er_u·;'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.

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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

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Zuckers anzuwenden.

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

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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.

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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

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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.

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Ausftthrungab * i »pi e 1

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.

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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.

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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

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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.

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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*

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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.

Di· Temperatur im Perkolator fällt dadurch auf ca. 135° C ab, so-

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.

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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

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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

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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.

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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.

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BAD ORfGJNAL

Auqh hierbei koMit eine Zumisehung von bis tu 1O^ Holssuoker-Prodakten sua (Jesamtfutter In Betracht.

In vielen Fällen 1st es besonders vorteilhaft_f 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.

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Claims

Patentansprüche

1) 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 Maßnahmen

a) 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-

* ο

füllung 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 Temperaturen

durchgeführt 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 anderen

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BAD ORlGtNAt

Periode 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,
oder

e) 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.

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4) 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.

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BAD ORiGINAU

9) 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 aus

a) 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.

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BAD ORIGINAL

12) 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-

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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-

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BAOORfGlMAi

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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.

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