DE1939695A1

DE1939695A1 - Gewinnung von d-Xylose aus Sulfitlauge von Hartholz mit Hilfe von azeotropischem Isopropylalkohol

Info

Publication number: DE1939695A1
Application number: DE19691939695
Authority: DE
Inventors: Paabo George Jueri; Ants-Michael Uesson
Original assignee: Sydkemi AB
Current assignee: Sydkemi AB
Priority date: 1968-12-05
Filing date: 1969-08-05
Publication date: 1970-09-03
Also published as: FI51374C; FR2025361A1; JPS5412537B1; NO130732C; DE1939695C3; US3639171A; NO130732B; FI51374B; DE1939695B2; SE336993B; CH525278A; AT299088B

Description

_DR WALTER NIELSCH

Patentanwalt

2 Hamburg 70 . SYDKEMI AKTIEBOLAG, -- --"'-Po*⁰*¹

Torggatan H₃ 211 40 MALMo ₃

Schweden.

GEWINNUNG VON d-XYLOSE AUS SULFITLAUGE VON HARTHOLZ MIT HILFE VON AZEOTROPISCHEM ISOPROPYLALKOHOL

Die Erfindung betrifft die Gewinnung von d-Xylose aus Sulfitlauge von Hartholz. Es ist bekannt, dass solche Sulfitlauge beträchtliche Mengen d-Xylose enthält, die mit der beim Kochprozess benutzten Holzart schwanken.

Obgleich viele Verfahren zum Abscheiden einer Fraktion einer Rohzuckerart aus Lignasulfonat bekannt sind, gibt es jedoch kein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von d-Xylose aus Sulfitlauge. Im allgemeinen wird für diesen Zweck ein Lösungsmittelgemisch bevorzugt, und dies führt bei der Rückgewinnung der Lösungsmittel zu Problemen.

Xylose kann auch aus sprühgetrocknetem Kalziumlignosulfonatpulver unter Verwendung eines Gemisches aus absolutem und 95/S-igem Äthylalkohol extrahiert werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die Rückgewinnung des wasserfreien Äthanols, denn hierzu

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wird etwa zweimal so viel Dampf benötigt, wie bei der Rückgewinnung von 955-igem Alkohol, was die Kosten für das umlaufende Alkoholgemisch erhöht. . ^; .

Die vorliegende Erfindung benutzt ein azeotropisches ^! * Gemisch von Isopropylalkohol und Wasser (enthaltend 87,7 Gewichts-/'? Isopropylalkohol) j um in einer besonderen V/eise Zuckerarten von * Lignosulfonat abzuscheiden, so dass d-Xylose leicht aus der gereinigten Zuckerartfraktion herauskristallisiert werden kann. Da beim Extraktions- und Reinigungsprozess nur das azeotropische Gemisch von Isopropylalkohol und Wasser benutzt wird, liegt kein Bedarf daran vor, konzentrierten Isopropylalkohol rückzugewinnen.

Die Sulfitlauge muss auf einen Feststoffgehalt von 40-555 konzentriert werden. Die Konzentration'wird in Vakuum ausgeführt, so dass die Temperatur der Sulfitlauge 6O⁰C nicht übersteigt. Ueber dieser Temperatur wird die Lösung dunkel, was bedeutet, dass die Zuckerlösung dunklerwird₅ die Ausbeute an d-Xylose von der ersten Kristallisation kleiner wird, und ausserdem keine zweite Ernte erreichbar ist. Dieselbe Sorgfalt muss während der Konzentrierung der Zuckerartlösung aufgewendet werden, bei der azeotropiseher Isopropylalkohol rückgewonnen wird, und diese Konzentrierung ist in teilweisem Vakuum bei einer Temperatur von unter 6O⁰G auszuführen.

Der Hauptanteil der Kalziumlignosulfonate wird von der zuekerarthaltigen Lösung durch Zusatz von azeotropischem Isopropylalkohol in einer Menge abgetrennt, die vom Wassergehalt der konzentrierten Sulfitlauge abhängt. 1 Kilogramm konzentrierter Sulfitlauge, welche k0% Peststoffe enthält, verlangt die Zugabe von 3 1 ^Λ azeotropischen Isopropylalkohols, und bei einem Peststoffgehalt von 50% wird die erforderliche Menge 2,5 1, während sie bei S5% Feststoffen 2,25 1 ist. Während des Vermischens des azeotropischen Isopropylalkohols mit der Sulfitlauge wird das Gemisch auf 60⁰G

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erhitzt und während 5 min bei dieser Temperatur umgerührt. Wenn die Flüssigkeit wieder ruhig ist, wird die obere Schicht abgeschieden, welche die Zuclcerarten, einen Teil Kalziumlignosulfonat, Isopropylalkohol und Wasser enthält, und die Bodenschicht wird nochmals bei 60⁰C mit 500 ml azeotropischen Isopropylalkohols pro kg Sulfitlaugenkonzentrat umgerührt. Die obere Schicht wird wieder abgeschieden "und mit dem Hauptextrakt zusammengebracht. Die kombinierten Extrakte lässt man dann auf Zimmertemperatur abkühlen, wobei sie sich in Schichten aufteilen.

Die braungelbe, klare Lösung wird von einer kleinen Menge eines dunklen Restes dekantiert und bei einer Temperatur von unter 60 C zu Sirup konzentriert. Dem Sirup wird wieder azeotropischer Isopropy!alkohol zugesetzt, wobei ¹I Volumenteile pro 1 Gewichtsteil Rest, benutzt werden. Das Gemisch wird unter Rühren wieder auf- 60⁰G erhitzt. Das Gemisch teilt sich in Schichten auf, und die obere Schicht wird entfernt, während der Rest wieder zusammen mit 2 Teilen azeotropischen Isopropylalkohols erhitzt wird. Die kombinierten Lösungen werden auf +5°C gekühlt und filtriert. Die klare ₃ gelbe Lösung wird zu einem Sirup konzentriert, von dem d-Xylose herauskristallisiert wird, indem der Sirup in 1,6-2 Teilen 95/H.een Äthanols durch Erhitzen gelöst und dann während 2h Stunden auf +5⁰C gekühlt wird. Eine zweite Ernte erhält man durch Entfernen der Hälfte des.,Äthanols und Kristallisierung während ¹18 Stunden. Der nicht kristallisierende Rest von Zuckerarten kann als Melasse benutzt werden. , .

Der in den Kalziumlignosulfonatresten zurückgebliebene Isopropylalkohol wird dadurch rückgewonnen, dass die Reste der ersten und.zweiten Abscheidüngen zusammengeführt werden, dass den Resten warmes wasser in einer die Hälfte des Gewichts der Reste betragenden Menge zugesetzt- wird, und dass der azeotropische Iso-

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propylalkohol abdestilliert wird. " . —

L'ie aus folgendem ersichtlich, kann der azeotropische Isopropylalkohol mit Vorteil zur Gewinnung von d-Xylose aus • Zuckerart fraktionell benutzt v/erden, die durch andere Methoden aus konzentrierter oder sprühgetrockneter Sulfitlauge erhalten worden sind.. . - : . '"""■"'.

Beispiel 1 . . -

3 kg 3irkensulfitlauge, welche 11$- Feststoffe enthielt, wurden in Vakuum unter 60 C auf 660 g konzentriert. Diesem Konzentrat wurden I65O ml azeotropischen Isopropylalkohols zugesetzt, und das Gemisch wurde unter kräftiger.·, Rühren auf 60⁰G erhitzt und 'wahrend 5 uin bei dieser. Veriperatur gehalten. Die Lignosulfonatfraktion setzte sich rasch ab und durfte ablaufen_J: da sie nicht besonders dickflüssig war. Die Lignosulfonatfraktion wurde nochmals mit 33Ö :til azeotropischen. Isopropylalkohols bei 6O⁰C behandelt.; Die kombinierten Extrakte liess man 13 Stunden ruhen, um eine Auf-■ t-eiiun~ in Schichten zustandezubringen. Die klare, braungerbe Lösung wurde dekantiert und zu einen Sirup konzentriert.. Dem Ii¹I g v/iegenuen i'irup wurden 576 ml azeotropiscnen Isopropylalkohols zugesetzt, und das Gemisch wurde unter Rühren auf 6O⁰C erhitzt. .Das Oer.ii.3ch wurde auf Zimmertemperatur gekühlt, und die Lösung ..wurde/ _: dekantiert. Der Rest .wurde' mit 223 rr.l azeotropischen Isopropylalkohols wieder'-erhitzt. lisch Dekar.tierung -wurden die Lösungen., zusammengebracht und- auf +5⁰C .gekühlt. Die obere Lösungsschishit viurde filtriert und zu einem 102 g wiegenden Sirup konzentriert. Dieser wurde in Io2 ml .95->-igen ".thanols durch - Erwärmung unter Rückfluss viährend 10 min gelöst.; Die erhaltene Lösung wurde auf 20 C gekühlt und mit. einer kleinen i-'enge d-Xylose geimpft. Nach dem Kühlen der Lösung; auf +5⁰G während 2H Stunden, wobei von Zeit zu Zeit umgerührt wurde, wurde die d-Xylose filtriert und mit

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BAD ORIGINAL

300 ml vorgekühlten 95$~igen Äthanols gewaschen. Die Ausbeute an d-Xylose war 38,6 g. Die Mutterlauge wurde bei 55-6O°C auf eine sehr dickflüssige Lösung konzentriert. Das rückgewonnene 95Ji-ige Äthanol betrug 380 ml. Der Rest wurde geimpft und während Ή8 Stunden bei +5°C der Kristallisation überlassen. Die zweite Ernte wurde filtriert, mit vorgekühltem Äthanol gewaschen und betrug ς Ii o·

Der in den Kalziumlignosulfonatresten zurückbleibende Isopropylalkohol wurde gewonnen, indem den kombinierten Resten Wasser in einer Menge von der Hälfte des'Gewichts der" Reste zugesetzt wurde, wonach der Alkohol abdestilliert wurde.

Beispiel _2_

1 kg Birkensulfitlauge wurde im Vakuum bei 60 C auf ein Gewicht von 220 g konzentriert. 55 g Wasser wurden zugesetzt, urn einen Peststoffgehalt von 40$ zu erreichen. Die konzentrierte Sulfitlauge wurde zunächst mit 660 ml azeotropischen IsopropylalkohdTs behandelt, der durch Fraktionierung während des vorhergehenden Versuches gewonnen war, und dann mit 110 ml 87₅7$-igen Isopropanols. Nach Aufteilung in Schichten während 20 Stunden wurde die Lösung konzentriert, und der erhaltene Sirup (50 g) wurde wieder mit 300 ml azeotropischen IsopropylalkohOls bei 60°C behandelt. Die Lösung wurde während 18 Stunden auf +5°C gekühlt. Nach Filtrierung wurde die Lösung zu einem Sirup (36 g) konzentriert, und der Sirup wurde in 72 ml 95^-igen Äthanols gelöst. Nach einer Kristallisation während 2¹J Stunden bei +5°C wurden 9,5 g Xylose erhalten. Eine zweite Ernte (2,9 g) wurde nach Konzentrierung der Mutterlauge und Kristallisation während 48 Stunden erhalten.

200 g handelsüblichen Birkensulfitlaugenkönzentrats,

welches 55^ Feststoffe enthielt, wurden bei 60⁰C mit 450 ml azeo-

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. BAD

tropischen Isopropylalkonols während 5 :.άη ungerührt". Die Kalziumlignosulfonatschicht ₃ welche abgeschieden v/urde, war allzu dickflüssig-3 so dass die darüt>erliegende Schicht dekantiert werden musste. Die Bodenschicht wurde Eiifc 110 r,\l 37,T^-ig-m Isopropylalkohols behandelt. Der nach der ersten Konzentration erhaltene Sirup betrug 40 g. Mach der zweiten Behandlung nit 87,7,^-i.ger:; Isopropylalkohol wurden 32 g Sirup erhalten- Dieser -Stoff war weit dunkler als der. bei den vorhergehenden Versuchen erhaltene Sirup. Nachdem der Sirup in o2 ml 95^-isen Äthanols gelöst und während 24 Stunden kristallisiert worden war,-erhielt nan 7₅9 Z d-Xylose. Nach Konzentrierung der Mutterlauge und Kristallisation Wahrend 48 Stunden wurde keine zweite Ernte erhalten. Nachdem das Mutterlaugenkonzentrat eine ;.^roche kalt gestanden hatte, war nur eine geringe Heilte auskristallisiert worden. Da der Stoff von derselben-Queile wie- die 1X% Feststoffe enthaltende Birkensulfitlau;-je herrührte^ kann man annehmen₃ dass das schlechtere Er?5ebni3 durch eine höhere Temperatur während der Konzentrierung der Laur.e verur-, sacht worden ist.

Beispiel H

42 g Zuckerartkonzentrats j das von 100 g -sprflh.getrock-neter SuIfitlau^e durch Extraktion .irat 9 'Teilen kochenden iethanols erhalten worden war und nicht- imstande gewesen ist, von 95,u-igen Äthanol auszukristallisieren₃ wurden bei 60°C.mit 252 rI azeo- ,. tropischen Isopropylalkohols behandelt. !lach Äufteilun" in ',' Schichten während 24 Stunden bei +5 C und ironzentrierung-der oberen LÖsungsschieht. zu einem Sirup wurden 32 g erhalten. Die Farbe-des Sirups hatte sich von dunkelbraun zu braungelb verändert. Nach. Lösen des Sirups in 55 ϊηΐ 95^-ir;en Äthanols und Impfen wurden '10j5 G"Xylose, während.24. Stunden bei +5⁰C auskristallisiert, ",ach Konzentrierung wurde 1,9 g Xylose während 43 Stunden auskristallisiert. 009836/IOOe : ■*''■" ■'■■■■" ^

Claims

?_ A Γ Ξ :; T A Ii 3 P -R ü G II £ -

1. Verfahren zun Isolieren von d-Xylose von Sulfitlauge aus Hartholz, dadurch gekennzeichnet, dass eine verdünnte Sulfitlaune von Kartholz unter reduzierter. Druck bei einer- Temperatur ^: von höchstens 60 C zu einen* ?eststoffn:ehalt von 4Ο-55Γ· konzentriert wird, dass das erhaltene Sulfitlau~enkonzentrat mit azeotropischerc Isopropylalkohol in einer i*en~e von 5 Teilen azeotropischen Isopropy lalkohols pro 1 Teil Wasser ir.i Sulfitlau;;,enkonzentrat bei einer Temperatur von höchstens 60 C behandelt wird, dass der hierdurch nach Entfernen von Isopropylalkohol und "Wasser erhaltene C-irup wieder mit aseotropische:.; Isopropylalkohol in einer I'en^e von 6 1 pro 1 k-j Rest behandelt wird, dass das Gemisch auf +5 £L.-^ gekühlt wird, dass die LGsun-· wieder zu einen Sirup konzentriert wird,' und dass nach Lösen des Sirups in Äthanol cl-Zylose euskristallisiert v.-ird.

2. Verv;endun~- vor. azcotropischon. (37,7 Üei/ichts-") Isopropylalkohol bei". Isolierer, von d-IIylose von Sulfitlauge aus Hartholz.

3. Verfahren zum Abscheiden von "uckerarten von Lirncsulfonat in zwei Jtufen ir.it konzentrierter· Tulfitlau-e als" "Aus:--

¹A. Verfahren zur Reinigung eines rlohkonzentrats von Zuckerarten, welches aus Sulfitlauge oder sprühgetrockneter Sulfitlauge aus Hartholz erhalten worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohkonzer.trat -rait azeot.ropischeri Isopropylalkohol behandelt wird, und dass d-Mylose von 95~i-igein Xthanol auskristallisiert v.-ird.

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