DE2710374C2

DE2710374C2 - Verfahren zur Gewinnung von weniger als 0,2 Gew.% Galaktit enthaltendem kristallinen Xylit pharmazeutischer Qualität

Info

Publication number: DE2710374C2
Application number: DE2710374A
Authority: DE
Inventors: Heikki O. Kantvik Heikkilä; Asko J. Melaja; Jouko J. Virtanen
Original assignee: SUOMEN SOKERI HELSINKI FI Oy; Suomen Sokeri Oy
Current assignee: SUOMEN SOKERI HELSINKI FI Oy; Suomen Sokeri Oy
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1984-04-12
Also published as: JPS52139010A; SE435617B; CH630327A5; AU511158B2; PL196632A1; FR2344514B1; AT360044B; IT1113271B; GB1532101A; CA1083182A; SE7702597L; DK109177A; FR2344514A1; CS251754B2; IE45122B1; JPS6115054B2; NL7702726A; DE2710374A1; FI69296B; NL183997C

Description

Die Erfindung betrifft ein dem Oberbegriff des Patentanspruches entsprechendes Verfahren zur Gewinnung von weniger als 0,2 Gew.-% Galaktit enthaltendem kristallinem Xylit pharmazeutischer Qualität.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 18 800, Fig. 3 und 12 I. V. m. Beispiel 14) wird die in Stufe c) erhaltene Lösung als Ganzes auf der Säule mit dem Austauschharz in der Sr^-Form in drei Fraktionen aufgetrennt, von denen die Zwlschenfraktlon anschließend auf der Säule mit dem Austauscherharz in der A.\+++- oder Fe^-Form in drei Fraktionen aufgetrennt wird. Die dabei gebildete Zwischenfraktlon wird zur ersten Austauschersäule zurückgeführt, während die beiden, eine Polyolmischung enthaltenden Fraktionen aus dem System entfernt und die vereinigten xylitreichen Fraktionen der Kristallisation zugeführt werden. Zufolge des Einsatzes der beiden hintereinander geschalteten Austauschersäulen ist das bekannte Verfahren unwirtschaftlich; abgesehen von einer verhältnismäßig niedrigen Xylitausbeute stört insbesondere, daß verhältnismäßig viel Wasser verdampft werden muß (etwa 37 kg Wasser pro kg Xylit).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren so zu führen, daß das Xylit wirtschaftlicher in höherer Ausbeute gewonnen wird.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruches.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß das hochreine Xylit mit höherer Ausbeute anfällt, und insbesondere die erforderliche Wasserverdampfungsrate um etwa 30% niedriger liegt.

ίο Rohstoffe, aus welchen man durch Hydrolysierung eine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Polyolausgangsmischung erhält, sind zunächst Lignozellulosenmateriaiien, wie z. B. verschiedene Holzarten, insbesondere Birke und Buche. Als Rohstoffe eignen sich auch Haferschalen, Maiskolben und -stengel, Kokosnußschalen, Mandelschalen, Stroh, Bagasse und Baumwollensamenschalen. Wenn Holz verwendet wird, sollte dieses zu Hackgut, Spänen oder Sägemehl zersplittert werden. Außerdem können als Rohstoffe solche Vorhydrolysate der chemischen Holzindustrie verwendet werden, die reichlich Xylan enthalten. Dieses sind Nebenprodukte, die den Hauptteil der Hemizellulose im Holz enthalten. Die Vorhydrolysate werden zur Befreiung der Xylose mit einer verdünnten Mineralsäure hydrolysiert.

und die Salze und die Säuren können daraufhin mittels Entionisierungs- bzw. lonenaustauschtechnik entfernt werden. Geeignete Verfahren für das Erhalten von Polyolmischungen aus diesen Materialien sind in US-PS 27 34 136, 27 59 856, 28 01939, 29 74 067 und 32 12 932 beschrieben. Der wichtigste zu berücksichtigende Umstand bei der Wahl eines geeigneten Hydrolyseverfahrens ist der, daß die Pentosenausbeute möglichst gut ist und die erhaltene pentosenreiche Lösung mit Stoffen neutralisiert wird, die keine bedeutende Zersetzung der Zucker mehr bewirken, z. B. Natriumhydroxid. Wenn das pentosehaltige Material nicht durch Säurehydrolyse gewonnen wird, kann die unten beschriebene Entsalzung mit dem Deionisierungsverfahren unnötig sein.

Im folgenden Verfahrensabschnitt wird die Reinigung des Hydrolysats In zwei Hauptstufen ausgeführt: In der einen Hauptstufe wird mit einem Deionisierungsverfahren das Saiz, Natriumsulfat und der Hauptteil der organischen Verunreinigungen und der farbigen Stoffe entfernt; in der zweiten Stufe wird die endgültige Entfärbung ausgeführt. Geeignete Entionisierungsverfahren, mit welchen das Salz aus der Lösung entfernt werden kann, sind in US-PS 28 90 972 und 29 37 959 beschrieben. Ähnliche Verfahren werden in der Zuckerindustrie für die Reinigung von Melasse verwendet. Die endgültige Entfärbung in der zweiten Stufe wird dadurch vorgenommen, daß die unreinen Lösungen in einem ionenaustauschsystem behandelt werden, das einen starken Kationenaustauscher und danach einen schwachen Anionenaustauscher aufweist, und die Lösungen hiernach durch eine Adsorbens- bzw. Aktivkohlenschicht geleitet werden. Auch diese Verfahren sind in der Zuckerindustrie bekannt und z. B. in US-PS 35 58 725 beschrieben. Von anderen Veröffentlichungen, die dieses Thema behandeln, können genannt werden J. Stamberg und V. Valter: Entfärbungs-

harze, Akademie Verlag Berlin 1970; P. Smit: Ionenaustauscher und Adsorber bei Herstellung und Reinigung von Zuckern, Pektinen und verwandten Stoffen. Akademie Verlag Berlin 1969: J. Kassier: Activated carbon. Leonard Hill London 1967. Die Reinigungsstufe kann bei Bedarf noch dadurch verbessert werden, daß die Enticrnung von organischen Verunreinigungen mittels eines synthetischen makroretikularen Adsorbens verbunden wird. Das makrorctikulare Adsorbens kann bei der Rcini-

gung unmittelbar nach der Entionisierungstufe aber vor dem Kationenaustauscher verwendet werden. Andererseits kann das Adsorbens auch die letzte Stufe der Reinigung sein.

Hiernach wird die gereinigte Pentoselösung hydriert, wobei die Behandlung in derselben Weise ausgeführt wird wie bei Hydrierung von Glukose zu Sorbit. Ein derartiges Verfahren ist im Artikel von W. Schnyder, »The Hydrogenation of Glucose to Sorbitol with Raney Nickel Catalyst". Dissertation, Poiytechnical Institute of Brook- ι ο lyn, 1962, beschrieben. Mit den beschriebenen Verfahren erhält man jedenfalls gereinigte und hydrierte Hemizellulosenhydrolysatlösungen, die Polyoimischungen von hohem Xylitgehalt enthalten.

Die Rohkristallisierung des Xylit wird dadurch ausgeführt, daß die Polyollösung konzentriert wird, bis ihr Wassergehalt 87 bis 94, vorteilhaft 90 bis 92 Gew.-% beträgt. Dann wird die Temperatur der Lösung auf eine Temperatur unterhalb der Sättigungs.emperatur von Xylit, ζ. B. auf 55 bis 75° C eingestellt und werden in die Lösung Xylitkristalle geimpft, vorauf die Lösung nach einem tmplrischen Programm auf eine Temperatur von 25 bis 40° C gekühlt wird. Die"Größe der Impfkristalle beträgt vorteilhaft 2 bis 20 u und ihre Zusatzmenge 0,02 bis 0,1%. Mit diesem Verfahren werden von der Lösung am bester, rund 70% des Xylits als Rohxylitkristalle entfernt. Gute Ergebnisse werden aber noch erhalten, wenn vom Xylit in der Rohkristallisierungsstufe 60 bis 75% entfernt werden.

Ein Waschen der Kristalle in einer Korbzentrifü<»e wird ausgeführt, um eine bessere Reinigungsleistung zu erhalten. Die mittels Rohkristallisierung erhaltenen Kristalle können hierzu in einer Korbzentrifuge mit einer kleinen Wassermenge gewaschen werden, welche vorteilhalt rund 2 Gew.-% vom Gewicht der Kristalle beträgt, damit ^J5 an Xylitkristallen haftende Galaktitmikrokristalle zum großen Teil entfernt werden, die während des Kristallisierungsprozesses gebildet werden. Die Waschlösung wird mit der Mutterlösung kombiniert und für zusätzliche Behandlung beiseite gelegt. Die noch unreinen Xylitkristalle werden erneut in Wasser gelöst und mit einer Umkristallisierung werden Xylitkristalle erhalten, die weniger als 0,2% Galaktit und mehr als 99,5% Xylit enthalten.

Die Umkristallisierung kann entweder dadurch ausge- ^4> führt werden, daß gesättigte Lösung verdampft oder zur Erzeugung von Übersättigung gekühlt wird. Wenn die Umkrlstailisierung durch Verdampfung vorgenommen wird, kann dies in einem Vakuumkristallisator ausgeführt werden, wie in der Zuckerindustrie verwendet wird. '" Eine Xylitlösung, die 92 bis 100% Xylit in der Trockensubstanz enthält, wird auf 60 bis 65 C in Vakuum geheizt und bis zu einem Trockensubstanzgehal' von 87 bis 91% verdampft. In die Lösung werden Kristalle geimpft, die man dadurch zum Wachsen bringt, daß eine ^r> Übersättigung beibehalten wird. Mit diesem Verfahren können rund 65% des in der Lösung befindlichen Xylits als reine Xylitkristalle erhalten werden. Sie werden aus der Mutterlösung durch Zentrifugieren getrennt. Ein ebenso vorteilhaftes Verfahren für die Ausführung der Umkristallisierung ist das folgende: Eine Xylitlösung, die 92 bis 100",, Xylit in der Trockensubstanz enthält, wird auf einen Trockensubstanzgehall von 85 bis 91",, (vorzugsweise 88".,) verdampft und auf 55 bis 65 C (vorzugsweise 60 C) geheizt. In die Lösung werden Kristalle geimpft, und die Lösung wird gekühlt, wie oben im Zusammenhang mit der Rohkristallisierung beschrieben worden ist. Die F.ndtemperatur beträgt 25 bis 40 C. Mit diesem Verfahren gewinnt man 60 bis 65% des Xylits als reine Xylitkristalle. Die Kristalle werden aus der Mutterlösung durch Zentrifugieren getrennt.

Die durch Zentrifugieren erhaltene Mutterlösung und die Waschflüssigkeiten können mit den aus der Rohkristallisierung erhaltenen Mutterlösungen und Waschflüssigkeiten vereinigt werden. Die aus der Umkristallisierung erhaltene Mutterlösung und evsntuelle Waschflüssigkeiten können dem System auch wieder zugeführt werden, indem sie der Einsatzlösung der Polyolmischung unmittelbar vor der Rohkristallisierungsstufe zugesetzt werden.

Die aus der Rohkristallisierung erhaltenen Mutterlösungen und Waschflüssigkeiten werden behandelt, damit der größte Teil des darin enthaltenen Xylits ebenfalls gewonnen wird. Bei der Reinigungsoperation, die an der Lösung ausgeführt wird, wird zunächst der Hauptteil des Galaktits als Mikrokristalle entfernt, worauf die Lösung fraktioniert wird, indem sie durch Ionenaustauschsäulen geleilet wird. Die Entfernung der Galaktltmikrokrista/Ie aus der Mutterlösung und den damit vereinigten Waschflüssigkeiten kann durch Zentrifugieren, Sedimentieren oder Filtern vorgenommen werden. Diese Mikrokristalle sind so klein, daß sie beim Waschen der Rohkristalle des Xylits von den Xylitkristallen in die Mutterlösung abgewaschen werden.

Die Polyole werden bekanntlich in einer unterschiedlichen Reihenfolge von einem Harz in der ErdalkalimetalS- bzw. Sr"-Form einerseits und von einem Harz in der Al"*- oder Fe^-Form andererseits fraktioniert. Bei der parallelen Verwendung der zwei Säulen, die mit den beiden genannten unterschiedlichen Harzarten gefüllt sind, erhält man nun eine durch Vereinigung gebildete xylitreiche Gesamtfraktion, bei welcher der Galaktit- und Mannitgehalt wie auch der Sorbitgehalt hinreichend niedrig sind. Das Harz in der Sr"-Form entfernt einen großen Teil von anderen Polyolen, z. B. Arabinit und Mannit, während das Harz in der Al⁺+*- oder Fe⁺⁺⁺-Form den Hauptteil des Sorbits entfernt. Indem ungefähr gleich große Mengen von Zuluhrlösung nebeneinander in die Säulen der beiden Harzarten zugeführt und die aus den Säulen erhaltenen Eluate vereinigt werden, erhält man eine für die nachfolgende Kristallisierung gutheißbar reine Xylitlösung. Die nach der Fraktionierung erhaltene xyliireiche Fraktion wird in die Rohkristallisierunfssiule zurückgeführt. Die Zwischenfraktionen werden zur erneuten Fraktionierung rückgeführt und die restlichen unreinen Fraktionen werden zu einer Polyolnebenproduktmischung vereinigt, die verworfen werden kann oder vorteilhaft als Tierfutter oder als Kohlenhydratquelle in der Fermentationsindustrie verwendet wird.

Mit dem erfindungsgemälJen Verfahren ist es möglich, 96 bis 98% des in der ursprünglichen Polyolmischung enthaltenen Xylits als kristallinen Xylit pharmazeutischer Qualität zu gewinnen. Der Reinheitsgrad der Xylitkristalle ist höher als 99,5% und ihr Galaktitgehalt kleiner als 0,2%.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig, I ein Laufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1,

Fig. 2 ein Laufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend dem Ausführungsbeispicl 2 und

Fig. 3 und 4 jeweils eine graphische Darstellung der Fraktionierung einer Polyolmischung auf einem Harz in der Sr"- und Al"~-Form entsprechend Beispiel 3.

IO

Beispiel 1

Ein an Xylose reiches Birkenhemlzellulosenhydrolysal wurde mit einem herkömmlichen Entioniserungs- und Entfärbungsverfahren neutralisiert und gereinigt. Das gereinigte Hydrolysat wies die folgende Zusammensetzung auf:

Xylose 76h, von der Gesamtzuckcrmenge

Arabinose 5"<> von der Gesamtzuckermenge

Mannose 7¹V, von der Gesamtzuckermenge

Galaktose 4% von der Gesamtzuckermenge

Glukose 6",i von der Gesamtzuckermenge

andere 2% von der Gesamtzuckermenge

Das gereinigte Hydrolysat wurde unter Verwendung eines Raney-Nlckelkatalysators hydriert. Die Hydrierungstemperatur war 130° C und der Druck des Wasserstoffs 39,2 bar. Die Zusammensetzung der hydrierten Lösung an der Probeentnahmestelle 1 ist in der Tabelle 1 angegeben.

Aus der hydrierten Rohxylitlösung wurde der Xylit durch Verdampfen der Lösung bei 65 C bis 92 Gew.-",, Trockensubstanz kristallisiert. In die Lösung wurden 0,02 Gew.-'V Xylitkristalle geimpft und die Lösung wurde auf 35' C gekühlt. Die Kristallisierung wurde in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Kristallisator vorgenommen. Von dem in der Lösung enthaltenen Xylit wurden 70"o als Rohkristalle kristallisiert, welche in einer Korbzentrifuge als der Mutterlösung getrennt wurden.

wie sie in »Chemical Engineering Deskbook«. 15. Februar 1971, beschrieben ist.

Der Reinheitsgrad der Rohkristalle betrug 94'Ί,; letztere enthielten 0,8% Galaktit und rund 5¹V₁ andere Polyole. Die Rohkristalle wurden in Wasser zu einer Lösung "on 60 Gew.-¹¹,·. gelöst und umkristallisierl. Der Xylitgehalt der Lösung war 94¹Vi der Trockensubstanz und die Lösung wurde bis zu einem Trockensubstanzgehalt von 88",, verdampft. Am Anfang der Kristallisierung war die Temperatur 60' C. In die Lösung wurden 0,02",, Impfkristalle geimpft und die Lösung wurde auf 30 C gekühlt. Die Kristallisierung wurde in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Kristallisator vorgenommen. Die Kristalle wurden durch Zentrifugieren abgetrennt und die Xylitausbeute betrug 65'A. reine Kristalle.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens ergeben sich aus dem Laufdiagramm gemäß Flg. 1. Die Nummern 201 bis 217 bezeichnen die verschiedenen Stufen des Verfahrens wie folgt: 201 gereinigten Hydrolysat, 202 Hydrierung, 203 Zusatz von Wasser (1135 kg), 204 erste Kristallisierung (Rohkristallisierung), 205 Zusatz von Wasser (54 kg), 206 zweite Kristallisierung (Umkristallisierung), 207 Verdampfung von Wasser (51 kg), 208 Zusatz von Wasser (17 kg), 209 Xylit, 210 Zusatz von Wasser (50 kg), 211 Entfernung des Galaktits, 212 Galaktit, 213 Zusatz von Wasser (4 kg), 214 chromatographische Trennung (Harz in der Sr⁺- Form), 215 chromatographische Trennung (Harz in der Al+^-Form), 216 Verdampfung von Wasser (622 kg), 217 Polyolmischung. Die vorgenommenen Probeentnahmestellen 1 bis 18 kommen als

Tabelle 1	Gehalt	Ge-	H₂O	Zusammensetzung,	ar	ga	,kg	so	ma	andere	1	Zusammensetzung, %	ar	ga	so	ma	andere
No		samt- ts.,			5,5	4,0		5,5	6,5	2.5			5,5	4,0	5,5	6,5	2,5
	g/100 g	kg	kg	xy	2,0	1,0	2,7	1,6	0,6		xy	3,8	1,9	5,1	3,0	1,1
	50	100	100	76	4,7	1,4	16,5	0,9	2,9		76	6,3	1,9	22	1,2	3,9
1	70	53	23	45	12	6,4	25	9,0	6,0		85	5,4	2,8	11	4,0	2,6
2	6,6	74	1051	48	2,0	1,0	2,7	1,6	0,6		64,5	1,6	0,8	2,1	1,3	0,5
3	92	227	21	169	10	5,4	22	7,4	5,4		74	10	5,3	22	7,3	5,3
4	100 -70	126	2	118	-	-	-	-	-	94	-	-	-	-	-
5	84 -60	101	19	51	0,2	2,2	0,5	0,2	-	50	4,9	54	12	4,9	-
6	100	73	-	73	10	■J 1		7,2	5,4	100	10	3,3	22	7,4	5>5
7	65	4,1	2	1,0	7,0	2,3	15	4,9	3,6	24	11	3,6	23	7,6	5,6
8	59	m J I	67	50	7,1	2,5	10,5	4,3	3,5	51	13,5	4,8	20	8,2	6,7
Q S	28	64	94	31,5	1,9	1,6	4,9	3,1	0,6	49	14	11,5	35	22	4,3
10	18	52	242	24,5	4,2	0,5	3,9	0,7	2,5	47	13	1,5	12	2,1	7,6
11	3,3	14	418	1,8	1,0	0,4	1,7	0,5	0,3	13	18	7,1	30	8,9	5,4
12	6,2	33	496	21	3,4	0,2	0,1	3,2	1,9	64	38	2,2	1,1	36	21
13	9,6	5,6	53	1,7	0,5	0,9	13	0,2	0,4	30	1,2	2,2	30	0,5	1,0
14	4,0	9,0	216	0,2	3,1	1,2	2,1	1,5	1,3	2,2	23	8,8	16	11	9,6
15	7,0	42	553	27	5,3	1,9	5,0	6,3	2,5	65	23	8,3	22	27	11
16	6,0	13,5	212	4,3				sich auf Probenentnahmestellen in Fig.	32	xy =	Xylit
17	3,5-65	23	634	2,0			8,7	ar = ga =	Arabinit Galaktit
18	Die Nummern in	der No-Spalte	beziehen					so =	Sorbit
ts. =	Trockensubstanz				ma =	Mannit

entsprechende Nummern in der Tabelle 1 vor.

Das gemäß dem Lautdiagramm der Fig. 1 gereinigle Hydrolysat, Probenentnahmestelle 1. wurde nach der Hydrierung mit der von der Umkristallisierungsstufe (zweite Kristallisierung) erhaltenen Mutterlösung, Probeiicni nahmesteile 2, und mit der xylitreichen Rückflußfraktion, Probeneninahmensielie 3, vereinigt und bildete die Zufuhrlösung für die Rohkristallisierung. Die von der Rohkristallisierung erhaltene Mutterlösung und die Waschflüssigkeiten wurden nach der Entfernung des Galaktits, Probenentnahmestelle 9, in zwei parallele Flüssigkeitströme geteilt, Probenentnahmestellen 10 und 11. Die von beiden Säulen erhaltenen xylitreichen Fraktionen wurden kombiniert und in die Rohkristallisierung zurückgeführt, Probenentnahmesielle 3. Die Rückflußiraktionen, Probenenlnahmesieiien 17 und 14, wurden kreuzweise in die jeweils andere Säule zurückgeführt und die unreinen Fraktionen wurden vereinigt und aus dem System als Polyolmischungsnebenprodukl entfernt, Probenentnahmestelle 18.

Die Ausbeute an reinem Xylit war 96% des in der hydrierten Lösung enthaltenen Xylits. Nach dem Trocknen der Kristalle ergab sich die folgende Analyse:

Wasser (Karl Fisher-Verfahren) 0,07%
Asche (Leitungsvermögen) 0,001 "6

Xylit 99,9%

(Gas-Flüssigkeitschromatographie-
Analyse)

Sorbit 0,1¹V,

Galakt ^;t 0,0%

Mannit 0,0%

Arabinit 0,0%.

25

30

35

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

Bei der Rohkristallisierung wurde der größte Teil des in der Lösung enthaltenen Galaktits als Mikrokristalle kristallisiert, welche durch die Zenlrifugenkörbe abgewasehen wurden und in die Mutterlösung gelangten. Die Galaktitmikrokristalle wurden aus dem Sirup mittels Zentrilugierung in einer Sedimentationszentriluge abgetrennt. Der Sirup wurde dann in zwei Teile geteilt und in parallelen Säulen fraktioniert, welche Säulen mit mittels Divlnylbenzol vernetztem Polystyrolsulphonatharz gefüllt waren. In der einen Säule war das Harz in der Al^w-Form und in der anderen Säule in der Sr^-Form.

Beispiel 2

Das gereinigte Heniizellulosenhydrolysat wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 hydriert. Aus der Lösung wurde Rohxyllt kristallisiert, die Kristalle wurden gelöst und umkristallisiert, wobei reiner Xylit ebenso wie im Beispiel 1 erhalten wurde. Aus der Mutterlösung wurde Galaktil entfernt - wie im Beispiel 1. Der Sirup wurde dann in zwei parallele Austauschcrsäulcn geleitet, die von derselben Art waren wie im Beispiel 1. Die xylitreichen Fraktionen aus beiden Säulen, Probenentnahmestellen 14 und 17, wurden vereinigt und dem Sirup zugeführt, von welchem der Galaktit entfernt worden war. Die unreinen Fraktionen, Probenentnahmestellen 12 und 15, wurden vereinigt und aus dem System als Polyolmischungsnebenprodukt, Probenentnahmestelle 19, entfernt.

Das Verfahren ist in Fig. 2 dargestellt. Die entsprechende Materialbalance ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle 2.

Nummern 301 bis 316 in Fig. 2 bezeichnen folgendes: 301 gereinigtes Hydrolysat; 302 Hydrierung. 303 Verdampfung von Wasser (1148 kg), 304 erste Kristallisierung (Rohkristallisierung), 305 Zusatz von Wasser (52 kg), 306 zweite Kristallisierung (Umkristallisierung), 307 Verdampfung von Wasser (49 kg), 308 Zusatz von Wasser (18 kg), 309 Xylit, 310 Zusatz von Wasser (50 kg). 311 Entfernung des Galaktits, 312 Galaktit, 313 chromatographische Trennung (Harz in der Sr^-Form), 314 chromatographische Trennung (Harz in der Al^-Form), 315 Verdampfung von Wasser (598 kg), 316 Polyolmischung.

Die Ausbeute an reinem Xylit war 96",,. Die reinen Xylitkristalle enthielten mehr als 99,5% Xylit und weniger als 0.2% Galaklil.

Tabelle 2	Gehalt	Ge-	H₂O	Zusammensetzung,	ar	ga	kg	so	ma	andere	Zusammensetzung, %	ar	ga	so	ma	andere
No		samt-			5,5	4,0		5,5	6,5	**t f A^		5,5	4,0	5,5	/- c O,J	2,5
		ts..			1,8	1,1		2,9	1,6	0,5		3,4	2,1	5,5	3,0	0,9
	g/100 g	kg	kg	xy	3,8	1,7	18	0,8	2,3	xy	5,1	2,3	24	1,1	3,1
	5Ü	iOü	100	76	11	6,7	26	8,9	5,4	76	4,8	3,0	11,5	3,9	2,4
i	70	53	23	45	1,8	1,1	2,9	1,6	0,5	85	1,4	0,9	2,3	1,3	0,4
2	6,7	75	1047	48	9,3	5,7	23,5	7,3	4,8	64	9,2	5,6	23	7,2	4,7
3	92	227	22	169	-	-	-	-	-	74	-	-	-	-	-
4	-70	126	2-54	118	0,2	2,3	0,5	0,2	-	94	4,8	55	12	4,8	-
5	84 -60	102	20-70	51	9,1	3,4	23	7,1	4,8	50	9,3	3,5	24	7,3	4,9
6	100	73	-	73	8,1	3,3	16	5,2	3,9	100	11	4,6	23	7,2	5,4
7	65	4,2	2,0	1,0	5,4	2,2	11	3,4	2,6	24	11	4,7	23	7,2	5,5
8	59	97	68	50	1,5	1,5	4,9	1,7	0,4	51	13	13	41,5	14	3,4
9	25	72	226	35	3,2	0,4	4,8	0,6	1,9	49	11	1,3	16	2,0	6,3
10	25	47	149	23						49
11	3,3	12	346	1,8					15
12	6,2	30	458	19				64
13

Fortsetzung	Ge- samt- ts., kg	9	27	10	374	andere	10	ma andere
No Gehalt g/100 g	H₂O kg	Zusammensetzung, kg xy ar ga	so	ma	Zusammensetzung, % xy ar ga so

9,5
4,0
7,0
6,0
6,6
3,6-65

5,1
11
44
17
22
23

49
264
589
258
307
610-12

1,8 0,7 0,3
0,2 3,8 0,2
29 0,6 1,3
6,2 3,7
4,4

1,7 0,3

0,1 4,6

13 0,2

8,0

2,0 5,3

1,8
2,1

1,7

2,3 4,0

5,0 6,3 0,3
2,1
0,4
1,4
1,7
2,5

35 14

1,8 34,5
65 1,4

37 22

37 20

8,8 23

5,9
1,8

11
9,7
7,5

33 0,9 30 14 18 22

5,9

42 0,5 7,2 6,9

28

Die Nummern in der No-Spalte beziehen sich aul'Probenentnahniestellen in Fig. ts. ' Trockensubstanz

xy *■ Xylit

ar » Arabinit

ga - Galaktit

so - Sorbit

ma Mannit

Beispiel 3

Dieses Beispiel beleuchtet näher die chromatographische Fraktionierung mit einer Säule In der Al^-Form und die Behandlung mit einer Säule in der Sr⁴⁺-FOnTi. Fig. 3 stellt die Chromatographierung mit einer Säule in der Sr⁺-FoHn dar und Fig. 4 entsprechend mit einer Säule in der Al^-Form. Die Abkürzungen in den Figuren bezeichnen folgendes:

se = Trockensubstanzgehalt, xy = Xylit,
ar = Arabinit, ga = Galaktit, so = Sorbit,
ma = Mannit, ot = andere.

Das gereinigte Hemizellulosehydroiysat wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 hydriert. In Übereinstimmung mit dem Beispiel 1 wurde aus der Lösung der Rohxylit kristallisiert, die Kristalle wurden gelöst und der reine Xylit wurde durch Umkristallisierung erhalten. Die Mutterlösung der Rohkristallisierung und die Waschflüs- *<> sigkeiten wurden vereinigt und in der Säule Al^-Form zugeführt. Im Versuch wurde eine Austauschersäule mit einem Durchmesser von 22,5 cm und einer Höhe von 5 m verwendet. Die Säule war mit einem Polystyrolsulphonataustauscherharz in der Al^-Form gefüllt, das mit « 3 bis 4% von Divinylbenzol vernetzt war. Die Temperatur war 55° C. Die durchschnittliche Korngröße des Harzes war 0,36 mm. Die Lösung wurde dem oberen Teil der Säule mit einer Geschwindigkeit von 0,0148 m'/h zugeführt. In dieser Weise wurden der Säule 3 kg Trockensubstanz in der Form einer Wasserlösung, die 25 g Trokkensubstanz/iOO g enthielt, zugeführt. Die Zusammensetzung der Zufuhrlösung war die folgende:

Xylit 52%

Arabinit 10%

Galaktit 7%

Sorbit 14%

Mannit 13%

andere 4%,

Die Eluierung wurde mit Wasser durchgeführt. Die Trennung der Polyole ergibt sich aus den Kurven der Fig. 4. Drei Fraktionen wurden gesammelt. Die erste Fraktion wurde im Laufe der ersten 70 Minuten gesammelt und bestand aus einem Polyolmlschungsnebenprodukt, das aus dem System entfernt wurde. Zum Sammeln der zweiten Fraktion, der Rückflußfraktion, verliefen die nächsten 25 Minuten. Dieses Material wurde zu einer früheren Stelle des Prozesses zurückgebracht, z. B. mit der Mutterlösung der nächsten Rohkristallisierung vereinigt. Die dritte Fraktion, die Kristallisierungsfraktion, d. h. Produktfraktion, wurde im Laufe der nächsten 65 Minuten gesammelt; ihr Xylitgehalt war hoch und ihr Sorbitgehalt ziemlich niedrig, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Diese Fraktion wurde mit der zur Rohkristallisierung geführten Xylitlösung vereinigt, wie es in den Beispielen 1 und 2 oben beschrieben wurde.

In der nachstehenden Aufstellung sind die Analysen von diesen drei Fraktionen zusammengestellt.

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

Produkt- Rücknuß- Entfernungsfraktion fraktion fraktion

Xylit	91%	6%	3%
Arabinit	73%	14%	13%
Galaktit	40%	21%	39%
Sorbit	50%	20%	30%
Mannit	28%	21%	51%
andere	82%	9%	9%

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

Produkt- Rückfluß- Entfernungsfraktion fraktion fraktion

55

60

65

Arabinit

Galaktit

Sorbit Mannit

andere

67%

10%

4%

10%

5%

4%

25 % 12,5% 12,5% 24 % 23 % 3 %

19,5%

8 %

16 %

25,5%

29 %

2 %

Gesamtgehalt der Fraktionen (g/1000 ml)

Produkt- Rückfluß- Entfernungsfraktion fraktion fraktion

102 g/l 90 g/l 26 g/l

Das gereinigte Hemizellulosenhydrolysai wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 hydriert. In Übereinstimmung mit dem Beispiel 1 wurde aus der Lösung Rohxylit kristallisiert, die Kristalle wurden gelöst und der reine Xylit wurde durch Umkristallisierung erhalten. Die Mutterlösung der Rohkristallisierung und die Waschflüssigkeiten wurden vereinigt und einer Austauschersäule in der Sr⁺-FOnTi zugeführt. Die im Versuch verwendete Säule hatte einen Durchmesser von 22,5 cm und eine Höhe von 3,5 m. Die Säule war mit einem Polystyrolsulphonataustauscherharz in der Sr⁺-FOnTi gefüllt, das mit 3 bis 4% von Divinylbenzol vernetzt war. Die durchschnittliche Größe der Harzpartikel war 0,4 mm. Die Temperatur war 55° C. Die Lösung wurde dem oberen Teil der Säule mit einer Geschwindigkeit von 0,0279 m'/h zugeführt. Mit dieser Geschwindigkeit wurde der Säule 3 kg Trockensubstanz in der Form einer Wasserlösung, die 23 g Trockensubstanz/100 g enthielt, zugeführt. Die Zusammensetzung der Zufuhrlösung war die folgende:

Xylit	51%
Arabinit	13%
Galaktit	5%
Sorbit	12%
Mannit	13%
andere	6%

Die Verteilung der Zucker {% von der Gesamtmenge) war die folgende:

10

15

20

25

Die ESuierung wurde mit Wasser ausgeführt. Die Trennung der Polyole ist in der Fig. 3 dargestellt. Drei Fraktionen wurden gesammelt. Die erste, die Entfernungsfraktion, wurde im Laufe der ersten 50 Minuten gesam- melt und bestand aus einem eine Polyolmischung enthaltenden Nebenprodukt, das aus dem System entfernt wurde. Die zweite, d. h. Rückflußfraktion, wurde im Laufe der nächsten 10 Minuten erhalten und dieses Material wurd z. B. zur Mutterlösung der nächsten Roh- ^J5 kristallisierung zurückgeführt. Die dritte Fraktion, die Produktfraktion, wurde im Laufe der letzten 70 Minuten gesammelt. Ihr Xylitgehalt war hoch und ihr Sorbitgehalt niedrig, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Diese Fraktion wurde mit der zur Rohkristallisierung bestimmten ^⁰ Lösung vereinigt, wie in den obigen Beispielen 1 und 2 beschrieben worden ist.

In der nachstehenden Tabelle sind die Analysen von diesen Fraktionen zusammengestellt.

	Produkt	Rückfluß-	Entfernungs	Rücknuß	Rücknuß	Entfernungs
	fraktion	fraktion	fraktion	fraktion	fraktion	fraktion
Xylit	84,5%	15 %	0,5%	33%	1,5%
Arabinit	7 %	43 %	50 %	25%	35 %
Galaktit	38,5%	51,5%	10 %	10%	2,5%
Sorbit	87 %	13 %	< 0,5%	7%	< 0,5%
Mannit	3,5%	29,5%	67 %	4%	45 %
andere	11 %	36 %	53 %	1%	16 %
Die Zusammensetzung der	Fraktionen		Gesamtgehalt der Fraktionen (g/1000 ml)
(% von der	Trockensubstanz) war die folgende:		Entfernungs
	Produkt-		fraktion
	fraktion	Produkt
Xylit	75%	fraktion
Arabinit	2%
Galaktit	3%
Sorbit	12%
Mannit	1%
andere	1%

49 g/l

69 g/l

22 g/l

Aus obigem geht deutlich hervor, daß die beiden Austauschersäulen Polyole in verschiedener Weise voneinander trennen. Dieser Unterschied ist im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt worden, und zwar zur Verbesserung der Reinigung und zur Erhöhung der Ausbeute. Die zu trennenden Lösungen werden in zwei parallele Flüssigkeitsströme eingeteilt, von denen die eine der Säule der Al^-Form und die andere der Säule der Sr⁺-FOmI zugeführt wird, weil dann die Lösungen nicht so stark verdünnt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansppjch: Verfahren zur Gewinnung von weniger als 0,2 Gew.-% Galaktit enthaltendem kristallinem Xylit pharmazeutischer Qualität durch a) Herstellung eines pentosenreichen Hemizellulosenhydrolysats, b) Entfernung der darin suspendierten Feststoffe, der anorganischen Salze und des Hauptteils der organischen Verunreinigungen sowie der Farbstoffe, c) Hydrierung des gereinigten Hydrolysats und d) Aufarbeitung der in Stufe c) erhaltenen Lösung, die 60 bis 86 Gew.-% Xylit und andere Polyole in der Trockensubstanz enthält, durch Krisullisa- *.ion und chromatographische Fraktionierung an mit Divinylbenzol vernetzten Polystyrolkationenauslauscherharzen in der Sr++- sowie der A\*++- oder Fe^-Form, dadurch gekennzeichnet, daß man

1) den größten Teil des Xylits aus der hydrierten Lösung der Stufe c) durch eine Rohkristallisierung und anschließende Umkristallisierung gewinnt, wobei die rohen Kristalle von der Mutterlauge abgetrennt und mit Wasser gewaschen werden,

2) die Mutterlauge und das Waschwasser vereinigt und daraus die Galaktitmikrokristalle abtrennt und

3) die erhaltene Lösung teilt und auf zwei parallelen Säulen, von denen die eine Austauschharz in der Sr⁺-FoHTi, die andere in der Al⁺**- oder Fe+++- Form enthält, in drei Fraktionen auftrennt, wobei jeweils die eine Polyolmischung enthaltenden Fraktionen aus dem System entfernt werden, die Zwischenfraktionen zu den Austauschersäulen und die vereinigten xylitreichen Fraktionen zu der Rohkrlstalllsatlonsstufe in 1) zurückgeführt werden.