DE707574C

DE707574C - Verfahren zur Vorhydrolyse von Pflanzenstoffen

Info

Publication number: DE707574C
Application number: DEH154966D
Authority: DE
Inventors: Dr Hugo Koch; Friedrich Koch
Original assignee: HOLZHYDROLYSE AG
Current assignee: HOLZHYDROLYSE AG
Priority date: 1938-03-01
Filing date: 1938-03-01
Publication date: 1941-06-26

Description

Verfahren zur Vorhydrolyse von Pflanzenstoffen Bei der Verzuckerung von Holz, insbesondere von pentosanereichem Laubholz, durch Säurehydrolyse ist es wichtig, daß vorher ein Teil der Hemicellulosenentfernt wird, dies insbesondere dann, wenn schädlich wirkende, z. B. verschleimende Stoffe, vorhanden sind. Durch die Entfernung dieser Bestandteile wird bei der Hauptverzuckerung in der Diffusionsbatterie ;ein ungestörtes Aufschließen des Holzes und Abtrennen der Säurezuckerlösung erreicht. Ein zu hoher Gehalt an aus Hemicellulosen gebildeten Pentosen stört auch die nachfolgende Kristallisation. Andererseits ist es zweckmäßig, nicht alle Hemicellulosen vor der Verzuckerung herauszulösen, weil sonst die Zuckerlösung nicht hochkonzentriert verhalten werden würde. Ein verhältnismäßig kleiner Gehalt an Pentosen ist auch bei der Kristallisation wieder günstig, weil die P@entosen verhindern, daß die Kristalle zusammenbacken. Außerdem sind diese Pentosen Träger der im Verlauf des Verzuckerungsprozessesentstandenen Chloride und anderen Verunreinigungen, so daß die Glucose durch sie frei von diesen unerwünschten Bestandteilen wird. Die Pentosen können mit den darin enthaltenen Verunreinigungen durch Filterpressen leicht aus der Kristallmasse ,abgepreßt werden. Es ist also @erfindungsgemäß, besonders bei pentosanereichen Holzarten, wie Laubholz, wichtig, vor der eigentlichen Verzuckerung eine Vorhydroly se stattfinden zu lassen, durch die die Hemicellulosen nur teilweise herausgelöst werden.
Es ist schon bekannt, vor der eigentlichen Hydrolyse des Holzes eine Vorhydrolyse durchzuführen, durch die sämtliche Pentosane in Lösung gebracht werden. Dies geschieht mit einer Salzsäure von mäßiger Konzentration, vorzugsweise mit 25- bis 38%iger Salzsäure. Nach dem Entfernen der Lösung werden die Rückstände mit höchst konzentrierter Salzsäure fertig verzuckert.
Das gleiche Ziel der Herauslösung aller Pentosane und darüber hinaus eine möglichst scharfe Trennung. der einzelnen Bestandteile wird nach einem anderen bekannten Verfahren dadurch erreicht, daß die Vorhydrolyse in einer besonderen Diffusionsbatterie mit Hilfe von frischer Säure durchgeführt wird. Die Säure wirkt hierbei zunächst auf das - im Hinblick auf Pentosen - am meisten ausgelaugte Holz ein, während die immer zuckerreicher werdende Lösung mit frischerem Holz, zuletzt mit ganz frischem Holz, in Berührung kommt. Hierbei ist durch die Verwendung einer Diffusionsbatterie ein Mittel an die Hand gegeben, die möglichst scharfe Trennung der Hydrolyseprodukte zu erreichen.
Bei diesen beiden vorbekannten Verfahren wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß Salzsäure-Kohlehydrat-Lösungen immer wieder eine erhebliche Auflösekraft für frischeres cellulosehaltiges Material besitzen, wenn sie auch keine so hohe Salzsäurekonzentration mehr haben, als reine Salzsäure zur gleichen Auflösung von Cellulose haben müßte.
Die jetzt gestellte Aufgabe, die Hemicellulosen (Pentosane) nur teilweise herauszulösen, kann mit 25- bis 38%iger Salzsäure nicht ausgeführt werden, weil die Vorhydrolyse mit einer solchen Säure nicht gut reguliert werden kann. Die Benutzung einer besonderen Diffusionsbatterie für diesen Zweck ist zu kostspielig in der Apparatur.
Es wurde nun gefunden, daß die gewünschte teilweise Vorhydrolyse leicht reguliert werden kann, wenn man sie mit einer schwach sauren, von Anfang an zuckerhaltigen Aufschlußflüssigkeit vornimmt. Durch den darin vorhandenen Zuckergehalt wird die Auflösung der Pentosane zeitlich verlängert, so daß man den gewünschten Grad der Vorhydrolyse, nämlich nur i o bis i 5 % Pentosane aufzuschließen, leicht einhalten kann.
Besonders zweckmäßig für die Durchführung dieser teilweisen Vorhydrolyse sind die zuckerhaltigen Nebenprodukte, die bei der Holzverzuckerung selbst anfallen, insbesondere die Mutterlauge, die nach der Kristallisation zurückbleibt, und die Schlempe, die sich bei der alkoholischen oder bei der Hefegärung bildet. Die Mutterlauge und die Sehlempe werden durch Verdünnen oder Konzentrieren auf die notwendige Zuckerkonzentration, z. B. auf einen Zuckergehalt von 5 bis io% gebracht. Der zur Vorhydrolyse notwendige Säuregehalt wird durch nachträglichen Säurezusatz hergestellt. Bei Verwendung von Mutterlauge kann die Kristallisation der Zuckerlösung so geführt werden, daß der gewünschte Säuregehalt noch in ihr enthalten bleibt. Durch die Verwendung der Mutterlauge und der Schlempe zur Vorhydrolyse werden nicht nur diese Abfallprodukte der Holzverzuckerung bei dem Verzuckerungsprozeß in günstiger Weise wieder verwertet, sondern es wird auch erreicht, daß diese Stoffe wirtschaftlich weiter verarbeitbar werden, weil sich die zur Vorhydrolyse verwendete Mutterlauge oder Schlempe so sehr an Pentosen anreichert, daß sich deren Gewinnung verlohnt.
Ausführungsbeispiel Lufttrockenes, zu körniger Form zerkleinertes Holz wird mit der dreifachen Menge einer Lösung vermischt, die o,25% Salzsäure, 5 bis i o% Zucker und etwa 3 bis 5% Pentosen enthält und die aus der bei der Kristallisation anfallenden Mutterlauge durch Verdünnen und evtl. unter Zusatz von Säure gewonnen worden ist. Das Gemisch wird in einem druckfesten Behälter bei einem Druck, der einer Temperatur von etwa i25° entspricht, ungefähr i Stunde lang sich selbst überlassen. Darauf wird die Flüssigkeit durch den im Gefäß herrschenden Druck von dem nicht zersetzten Rückstand abgeblasen. Der Rückstand wird jetzt bis auf etwa 5 bis io% Wassergehalt getrocknet und darauf in üblicher Weise der vollständigen Hydrolyse mittels Salzsäure, vorzugsweise ineiner Diffusionsbatterie, unterworfen. Nach Durchführung der Hydrolyse wird, wie üblich, die Säure abgedampft und der Zucker in der verbleibenden Lösung durch Erhitzen invertiert.
Die so erhaltene Zuckerlösung enthält nun je nach dem Holzrohstoff 5 bis 70;o Pentosen. Die Lösung wird in ein Kristallisiergefäß gebracht und bei Zimmertemperatur der Kristallisation überlassen. Die breiige Kristallmasse wird in eine Filterpresse gebracht. Die als Rückstand auf der Filterfläche verbleibende Kristallmasse wird in Wasser gelöst .und unter Rühren der AuskristaUisation unterworfen. Es entstehen als Handelsprodukt schneeweiße, aus chemisch reinem Traubenzucker bestehende lose Kristalle.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Vorhydrolyse von Pflanzenstoffen, insbesondere solchen mit hohem Pentosangehalt, durch deren Behandlung mil salzsauren Kohlehydratlösungen, die sich an Pentosen anreichern, worauf der Rückstand mit hochprozentiger Säure fertig verzuckert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorhydrolyse mit von Anfang an zuckerhaltiger Aufschlußflüssigkeit nur i o bis 15 % Pentosen in Lösung gebracht werden. z. Verfahren zur Vorhydrolyse von Pflanzenstoffen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Kristallisation der Holzzuckerlösung anfallende Mutterlauge - nötigenfalls nach entsprechendem Verdünnen und Ansäuern - zur Durchführung der Vorhydrolyse benutzt wird. 3. Verfahren zur Vorhydrolyse von Pflanzenstoffen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der alkoholischen - oder bei der Hefegärung anfallende Schlempe - nötigenfalls nach lentsprechendem Verdünnen oder Konzentrieren oder Ansäuern -zur Durchführung der Vorhydrolyse benutzt wird.