-
Verfahren zur Herstellung von reinem, isoliertem Traubenzucker aus
zellulosehaltigem Material. Die bisher bekannten Verfahren zur Verzuckerung der
Zellul#ose ermöglichen es nicht, auf unmittelbarem Wege zu reinem Traubenzucker
zu gelangen, saferri von zellulosehaltigen Abfallprodukten -. wie Sägespäne u.dgl.,
ausgegangen wird. Holz enthält nämlich über 5o Prozent Nichtzellulosestoffe, welche
nach dem bisherig-en Verfahren vor der eigentlichen Verzuckerung nicht entfernt
werden können, teilweise in Lösung gehen, die Kristallisation der Glulkose behindern
und so die Gewinnung eines reinen Produktes äußerst erschweren.
-
Zuweilen finden sich in der Literatur Verfahren zur Verzuckerung der
Zellulose, die zu reinem Traubenzucker führen sollen; dics ist jedoch nur zutreffend,
wenn als Ausgangsinaterial reine Zellulose verwendet wird, was aber zur Traubenzuckerfabrikation
aus wirtschaftlichen Gründ--n nicht in Betracht kommt.
-
Die Bedeutung der bisher bekannten Verfahren liegt hauptsächlich in
der Herstellung von z Äthylalkohol und Glyzerin oder tierischen Kraftfuttermitteln,
wogegen das vorliegende Verfahren ausschließlich der Gewinnung von reinem-, isoliertem
Traubenzucker dienen soll.
-
NVesentlich für das beanspruchte Verfahren im Gegensatz zu den bekannten
ist ferner die Absicht, die Zellulose nicht sofort bis zur Glukose, sondern zu einem
mit Wasser fällbaren Holzdextrin abzubauen, dieses zu isolieren und auf diese Weise
zu einem von Verunreinigungen freien, leicht hydrolisierbaren Ausgangsmaterial für
die eigentliche Verzuckerung zu kommen. Zur Herstellung dieser Dextrine wird zunächst
die Zellulose des Holzes durch Salzsäure in Lösung gebracht. Die Löslichkeit der
Zellulose in Salzsäure ist bekannt. D a u -z i v i 11 # löst Zellulose
durch Einwirkung gasförrniger Salzsäure in mit Wasser angefeuchtetes Zellulosematerial.
W i 11 s t ä t t e r bringt durch Anwendung von 42proz#entiger Salzsäure
bis zu 15 Prozent Zellulose in Lösung.
-
Die Herstellung hochprozentiger Zelluloselösungen ist aus Gründen
der Rentabilität für das Verfahren von Wichtigkeit. Sie ,gelang uns durch Einwirkung
von Salzsäuregas unter Druck auf mit starker Salzsäurg angefeuchtetes Zellulosematerial.
Die Einwirkung von Salzsäuregas unter Druck dient hier lediglich zur Erhöhung des
Lösungsvermögens der Säure und zur Beschleunigung, des Lösungsvorganges, jedoch
soll hier keineswegs die Verzuckerungsreaktion der Zellulose begünstigt oder beschleunigt
werden.
-
Das Lösen der Zellulose erfolgt bei niederen Temperaturen -, es sollen
io' C nicht überschritten werden-, da schon geringere Temperaturerhöhungen den Abbau
der Zellulose zu unerwünschten wasserlöslichen Produkten stark beschleunigen und
dadurch die Aus-r beute an 1ällbaren Holzdextrinen beträchtlich herabsetzen. Um
das überschreiten der angegebenen Temperaturgrenze zu vermeiden, ist es zweckmäßig,
zum Anfeuchten der trockenen Sägespane vorgekühlte Salzsäure zu verwenden.
-
Wie schon erwähnt, wird das Zelluloselösungsvermögen der Säure durch
Einwir-kung v-,-)ii Salzsäuregas unter Druck wesentlich
erhöht
und außerdem eine starke B-schleunigun- des Lösungsvorganges erzielt, da sehr rasch
AbsDrption erfolgt. Dauernd kräftiges Rühren der unter Druck des Salzsäuregases
stehenden Masse ist unerläßlich.
-
Schon durch überdrucke von etwa 0, 4 Atin. lassen sich -u.te
Erfolge g bei Zimmertemperatur erzielen. Auf diese Weise kann nach einer Einwirkungsdauer
von etwa 2oMinuten eine konzentrierte Zelluloselösungg aus Sägespänen erhalten werden.
-
Stärkere Drucke gestalten den Lösungsvorgang noch günstiger, auch
ist der Druckerhöhung 'keine enge Grenze gesteckt. Durch. Anwendung eines Überdrucks
von i Atm. unter gleichzeitigem kräftigen Rühren gelang es uns, Salzsäure-Zelluloselösungen
bis zu einem Gehalt von 4o Prozent herzustellen.
-
Der größte Teil der Nichtzellulosestoffe bleibt bei dieser Behandlung
ungelöst, ist zunächst in der Zelluloselösung suspendiert und läßt sich hiervon
durch Abpressen trennen..
-
Nach der Filtration wird der Salzsäuregehalt des Preßsaftes durch
Evakuieren oder durch Lüften in bekannter'#NIeise herabgesetzt. Aus der teilweise
entgasten Lösung werden durch Verdünnen mit weniger als dem gleichen Volumen Vasser
die enthaltenen Zellulosedextrine als rein weiße-, Produkt gefällt. Die abgeschiedenen
Dextrine sind z# nun um das Zehnfache leichter hydrolisierbar als Zellulose selbst
und wegen ihrer Reinheit zur Darstellung von reinem Traubenzucker vorzüglich geeignet.
-
Die gefällten Dextriiie werden von der Säure möglichst vollständig
getrennt, wobei etwa eine 2oprozentige Säure zurückgewonnen( #vird.
-
Dann wird der Salzsäuregehalt der Zellulosedextrine auf etwa o, i
Prozent herabgesetzt und schließlich das Dextrin *in 2oprozentiger Suspension der
eigentlichen Verzuckerung unterworfen.
-
Eine überführung der Zellulosedextrine in Glukose unter Bedingungen,
wie sie bei der Stärkezuckerfabrikation angewandt werden, gelingt jedoch nicht-.
da diese, Dextrine gegen hydrolisierenden Agenzieri weit widerstandsfähiger sind
als Stärke, wenngleich sie sich, Nvie bereits erwähnt, um das Zehnfache leichter
abbauen lassen wie Zellulose.
-
Daß man trotzdem bei der Verzuckerung der Zellulosedextrine mit ein-er
Salzsäurekonzentration von weniger als 0,3 Prozent auskommen kann, war bisher
nicht bekannt.
-
Auf Grund eigener Versuche gelang es, die Hydrolyse bei einer Salzsäurekonzentration
von weniger als o,i Prozent mit 8oprozentiger Ausbeute in etwa 3o Minuten bei einer
Temperatur von 170 C durchzuführen.
-
Die durch diese eigentliche Verzuckerung erhaltene Zuckerlösung wird
filtriert, entfärbt, der schwache Salzsäuregehalt mit Soda a11-)gestumpft, eingeengt
und kristallisiert. Aus f ührungsbeispiel. Ein Teil trockener Sägespäne wird mit
3 Gewichtsteilen vorgekühlter konzentrierter Salzsäure befeuchtet. Dann wird
unter kräftigem Rühren Salzsäuregas unter überdruck von mehr als li, Atrii. eingeleitet.
Die Temperatur steigt dabei auf io bis 15' C-Nach 2o Minuten ist die anfangs zäh
viskose Masse in eine leicht bewegliche Suspensi-on. verwandelt. Diese wird filtriert,
der Preßsaft entgast und mit weniger als dem gleichen Volumen '\7#Tassers versetzt,
worauf sich das Holzdextrin weiß abscheidet. Das Dextrin wird von der Säure möglichst
vollständig getrennt und mit so viel -#NTa--s.er au%-enommen, daß sich eine etwa
2oprozentige Dextrinsuspension bildet. - Der Salzsäuregehalt der Suspension
wird durch Wä#sserii auf c),i Proze#nt gebracht, worauf man etwa 30 Minuten
auf 170' C erhitzt, die entstandene Zuckerlösung filtriert, entfärbt, neutralisiert,
einengt und kristallisiert.