DE555461C - Verzuckerung von pentosanehaltigen Pflanzenstoffen - Google Patents

Description

• Verzuckerung von pentosanehaltigen Pflanzenstoffen Bei den gebräuchlichen Verfahren zum Aufschließen von hochkondensierten Kohlehydraten pflanzlicher Herkunft findet eine gemeinsame Verzuckerung aller darin enthaltenen verzuckerbaren Bestandteile statt. Wenn es sich jedoch um solche Pflanzenstoffe, wie Stroh, Haferhülsen, Zuckerrohrabfälle, Laubholz, handelt, die reich an Pentosanen sind, so ist es aus verschiedenen Gründen vorteilhaft, die Pentosane getrennt von der eigentlichen Gellulose zu verzuckern.
• Einerseits sind die beim Aufschließen entstehenden, stark mineralsauren Zuckerlösungen sehr unbeständig, wenn sie viel Pentosen enthalten; es entstehen dann Dunkelfärbung, Ausscheidungen und flüchtige Nebenprodukte, wodurch die Herstellung reiner Lösungen sehr erschwert wird. Andererseits ist es viel wertvoller, Lösungen der Pentosen für sich und Lösungen der Hexosen mit möglichst geringem Pentosenanteil zu erhalten als die Herstellung der bisher allein gewonnenen Gemische von Hexosen und Pentosen.
• Fs ist bekannt, daß man Pentosane durch Behandlung mit alkalischen Flüssigkeiten in Lösung bringen kann. Auf diesem Wege kann die gestellte Aufgabe jedoch nicht ausgeführt werden. Die Ausbeute wäre zu gering; die Pentosane gingen in Lösung, ohne in Zucker umgewandelt zu werden, und die dabei auftretenden . Quellungserscheinungen würden die Filtration und Auswaschung erschweren.
• Es sind ferner Verfahren zur Reindarstellung der Pentosen bekannt, bei denen das Rohmaterial mit sehr verdünnten Säuren bei hohem Druck und hoher Temperatur behandelt wird. Dieses Verfahren bereitet bei der Durchführung im großen apparative Schwierigkeiten; vor allem aber werden hierbei die nicht pentosenartigen Kohlehydrate zum Teil zerstört.
• Man hat allerdings auch bereits eine getrennte Verzuckerung der Pentosane und der Hexosane mittels Mineralsäuren unterschiedlicher Konzentration vorgeschlagen. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Roh.-materialJedoch auch nur mit sehr verdünnter (vorzugsweise r- bis 20/,i,-,er) Säure vorbehandelt.
• Nach der Erfindung beginnt man dagegen die Aufschließung bei gewöhnlicher oder sehr wenig erhöhter Temperatur mit einer konzentrierten Salzsäure, aber von verhältnismäßig geringer Konzentration, in der die Pentosane schon löslich sind und in Zucker übergehen. Die Konzentration der Salzsäure muß in diesem ersten Arbeitsgang dem jeweils zu verzuckernden Pflanzenstoff angepaßt werden. Eine günstige Konzentration, um die P:entosane beispielsweise aus Haferhülsen herauszulösen, ist 26gewichtsprozentiges H Cl; bei Bagasse muß man auf 28 % gehen, bei Eichenholz aPf 37 %. Für die darauffolgende Aufschließung der oelludosehaltigen h:)hlehydrate wird im zweiten Arbeitsgang wie bisher höchstkonzentrierte Salzsäure von .1o Gewichtsprozent und darüber angewendet.
• Um auf diese Weise einerseits konzentrierte Lösungen der Pentosen mit wenig Hexosen und anderseits konzentrierte Lösungen der Hexosen mit wenig Pentosen zu erhalten, verfährt man beispielsweise wie folgt. Man vermischt den zu verzuckernden, getrockneten Pflanzenstoff mit etwa o,8 bis i Teil der je nach Ausgangsstoff zu wählenden schwächer konzentrierten Salzsäure, läßt die Mischung eine durch die Erfahrung gegebene Zeitlang stehen und bringt sie dann in das im vorherigen Arbeitsgang geleerte Gefäß der Diffusionslyatterie. Durch Aufgabe von q.ogewichtsprozentiger Salzsäure verdrängt man die an dem eingebrachten Gemisch haftende dünnere Salzsäure und verwendet diese Lösung, um aus einer frischen Menge des Ausgangsstoffes wieder die Pentosane herauszulösen. Dies kann man drei-oder mehrmals wiederholen, bis die Lösung an Pentosen so konzentriert ist, dä,ß sie nur noch ein sehr geringes Auflösungsvermögen für diesen Stoff hat. Dann schaltet -man den größten Teil dieser Lösung aus und verwendet den anderen Teil im Gemisch mit frischer, gering konzentrierter Säure für den nächsten Ansatz. Nach dem Abziehen der an Pentosen konzentrierten Lösungen werden aus den Rückständen durch Behandeln mit hochkonzentrierter Säure die hauptsächlich die Hexosen enthaltenden Lösungen in üblicher Weise gewonnen. Ausführungsbeispiele i. Wenn man auf -iqq.g getrocknete Haferhülsen i i5 g _ einer 26, 5 %igen Salzsäure 6 Stunden läng einwirken läßt, so gehen 319 Zuck er in Lösung, die zu 82 % aus Pentosen bestehen. Von den 30,7 g Pentosen des Ausgangsmaterials sind also 83 % auf diese Weise- abtrennbar. Arbeitet man mit Haferhülsen und 26,5 %iger Salzsäure. in einer Diffusionsbatterie, so .erhält man im vierten Difuseur eine Lösung, die ungefähr i 9 g Zucker und 22g H Cl in ioo ccm enthält, wobei wieder etwa 82% des Zuckers aus Pentosen bestehen.
• 2. i oo g Bagasse werden mit 115 g 28%iger Salzsäure vermischt und 6 Stunden stehengelassen. Danach sind 24,8g Zucker in Lösung gebracht, die zu 91,3 % aus Pentosen bestehen; demnach wurden 82 % der vorhandenen Pentosen in Lösung gebracht; sie können bei der Diffusionsarbeit in Form einer 2o % Zucker enthaltenden Lösung entfernt und verarbeitet werden. Man reduziert also bei dieser Arbeitsweise den Pentosenggehalt in dem Rückstand auf denjenigen von Nadelholz, so daß bei der Behandlung mit 40%iger Säure in normaler Weise keine Schwierigkeiten entstehen.
• 3. ioo g Eichenholz .ergeben mit 1159 36%iger Salzsäure nach 6 Stunden 21 g Zukker mit 82 % Pentosen darin.
• Bei solchen fraktionierten Verzuckerungen werden die in dem Ausgangsmaterial. vorhandenen Kohlehydrate quantitativ und ohne Zerstörung der gebildeten Abbauprodukte aufgeschlossen. Bei dem bekannten Arbeiten mit verdünnten Säuren unter Druck und erhöhter Temperatur treten dagegen stets Zerstörungen der Pentosen und Hexosen ein.
• Die beschriebene Arbeitsweise bat daneben noch einen weiteren Vorteil. Durch die einleitende Behandlung des Ausgangsstoffes mit der dünneren Salzsäure verliert dieser seine Sperrigkeit, so daß auf die Raumeinheit des Aufschließungsgefäßes eine sehr viel größere Menge Pflanzenstoff eingebracht werden kann als ohne solche Vorbehandlung.
• hach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens kann man in dem ersten Arbeitsgang eine Säure benutzen, deren Konzentration wenig unter 4o Gewichtspozent, beispielsweise bei 36 bis 38 % HCl liegt. Hierbei wird die erhöhte Geschwindigkeit, mit der die Pentosane verzuckert werden, benutzt, um die Pentosen von den Hexosen zu trennen. Wenn man beispielsweise Haferhülsen -mit 37%iger Salzsäure behandelt, so sind nach einer halben Stunde die Pentosane zum größten Teile gelöst, aber nur sehr wenig von den hexosebildenden Kohlehydraten. Wenn man in dieser Weise in einer DiffuslOnsbatterie arbeitet, so kann man im zweiten Arbeitsgang leichter und schneller durch 40%ige Salzsäure in Hexoselösung in hoher Konzentration erreichen, weil schon eine Vorbehandlung mit einer nahezu gleichstark konzentrierten Salzsäure stattgefunden hat. Ausführungsbeispiele i oo g Bagasse ergeben mit i 2o g 38 %iger Salzsäure nach einer Einwirkungszeit von 30 Minuten 2o g Zucker, von denen 95 % Pentosen sind.
• ioo g Eichenholz geben in Salzsäure bei denselben Mengenverhältnissen nach 3o Minuten 19,79 ab; darin sind 17,9 Pentosen.
• Werden die Rückstände dann mit 40 %iger Säure behandelt, so geht die Verzuckerung der zurückgebliebenen Pentosanreste und der Cellulose in normaler Weise mit quantitativer Ausbeute zu Ende.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur fraktionierten Verzuckerung von stark pentosanehaltigen Pflanzenstoffen mittels Mineralsäuren von unterschiedlicher Konzentration, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst in der Hauptsache die P:entosane mit einer Salzsäure von mäßiger Konzentration, je nach Art des Ausgangsstoffes von etwa 25 bis 38 Gewichtsprozent HCl, bei. gewöhnlicher Temperatur in Lösung bringt und nach oder beim Entfernen der Lösung die Rückstände mit höchstkonzentrierter (4o%iger) Salzsäure weiter aufschließt. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Lösung der Pentosane bei wenig verholzten Stoffen, wie Haferhülsen und Bagasse, vorzugsweise niedrigprozentige Säure (z6 bis 28 % ), bei holzartigen Stoffen, wie Eichenholz, dagegen höherprozentige Säure (35 bis 38 %) anwendet. -3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangsstoffe mit der dünneren Salzsäure vorbehandelt, bevor man sie in die Diffusionsbatterie bringt. ¢. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausgangsstoff nach der ersten Behandlung mit Salzsäure von mäßiger Konzentration mit Wasser auswäscht und trocknet, bevor man die zweite Behandlung mit höchstkonzentrierter Salzsäure vornimmt. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem ersten Arbeitsgang eine Säure von wenig unter 4o Gewichtsprozent H Cl, etwa von 36 bis 38 %, nur kurze Zeiteinwirken läßt, wodurch auch hauptsächlich die Pentosane gelöst werden.