DE962420C - Verfahren zur Gewinnung von Zucker - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Zucker

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DE962420C
DE962420C DEH19143A DEH0019143A DE962420C DE 962420 C DE962420 C DE 962420C DE H19143 A DEH19143 A DE H19143A DE H0019143 A DEH0019143 A DE H0019143A DE 962420 C DE962420 C DE 962420C
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DE
Germany
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sugar
adsorbents
extract
passed
ion exchangers
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Expired
Application number
DEH19143A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Georg Hingst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Uhde GmbH
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Publication date
Application filed by Uhde GmbH filed Critical Uhde GmbH
Priority to DEH19143A priority Critical patent/DE962420C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE962420C publication Critical patent/DE962420C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B10/00Production of sugar juices
    • C13B10/14Production of sugar juices using extracting agents other than water, e.g. alcohol or salt solutions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Zucker Eine besonders einfache Gewinnung des Zuckers aus Zuckerrüben und anderen zuckerhaltigen Rohprodukten ist dadurch möglich, daß dieser aus den getrockneten Schnitzeln der Rohprodukte mittels flüssigem Ammoniak extrahiert wird. Die Extraktion ist mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand an Ammoniak möglich und praktisch. vollständig. An Stelle der bisher üblichen, melassebildenden. Begleitstoffe der wäßrigen Extraktion von Zucker werden mittels flüssigem Ammoniak wesentlich andere Begleitstoffe in geringerei Menge: mitextrahiert. Im Patent 959 720 werden Verfahrensweisen beschrieben, den mittels flüssigem Ammoniak erhaltenen Extrakt in günstiger Weise aufzuarbeiten.
  • Es wurde nun festgestellt, daß die Hauptmenge der geringp.rozentigen Begleitstoffe des Zuckers aus Iminoverbindungen von reduzierendem Zucker, insbesondere von Glukose, bestehen, die sich durch Umsetzung der freien Aldehydgruppe dieser Zucker mit dem Extraktionsmittel Ammoniak bilden.
  • In der Hauptpatentanmeldung werden Verfahrensweisen beschrieben, den gewonnenen Extrakt dadurch aufzubereiten und zu reinigen, daß derselbe in einem geeigneten Lösungsmittel eingerührt und eventuell noch besonders behandelt wird. Es wurde nun .gefunden, daß sich die Iminoverbirndungen leicht und ohne besonderen Aufwand von dem Zucker trennen lassen, wenn man das Lösungsmittel, zweckmäßig im Kreislauf, über Ionen.austauscher führt. Besonders günstig arbeitet man, wenn dieses wechselweise über mit Austauschern beschickte Aggregate geschieht, in denen die Iminoverbindungen aus dem umlaufenden Lösungsmittel einmal absorbiert und zum anderen wieder ausgeschieden und gewonnen werden. Der Zucker, der in dem gewählten Lösungsmittel etwas löslich ist und ohne Nachteil auch im begrenzten Rahmen löslich sein kann,, wird in dem Austauschaggregat nicht absorbiert und geht mit dem behandelten, Lösungsmittel im Umlauf, so @daß sich ein bestimmter Zuckerspiegel einstellt und Verluste an Zucker vermieden werden. Die Iminoverbindungen und auch andere von Austauschern absorbierbare Begleitstoffe können in einer solchen Verfahrensweise letztlich fast ,ganz aus dem Extrakt herausgelöst und ein von Begleitstoffen fast vollständig gereinigter Zucker erhalten werden.
  • Unter Austauschern werden bei diesem Verfahren die ionenaktiven Kunstharzaustauscher bzw. auch neutral absorbierende Austauschei und Aktivkahle oder die in der Chromatographie üblichen Absorbenten verstanden.
  • Als geeignete Austauschei haben sich für diesen Zweck bevorzugt solche mit stark sauren Gruppen erwiesen, wie z. B. die Phenolformald'ehydsuifosäureharze oder solche Austauschharze mit bevörzugt Carboxylgruppen als aktive Ankergruppen. Ein guter Trenneffekt ist auch mit Aktivkohle zu erzielen.
  • Zur weiteren Reinigung des Rohzuckers von den in diesem Verfahren besonderen Begleitstoffen kann auch ein Austauschei verwendet oder ein besonderer Austauschei vor- oder nachgeschaltet oder ein gemischter Austauschei angewandt werden, zier eine eventuell vorhandene geringe Menge von karamelartigen, färbenden Stoffen oder vorhandene saure Aminosäuren, wie z. B. Glutaminsäure, zu absorbieren vermag.
  • Falls vorhanden, werden nebenbei auch anorganische Anionen und Kationen gebunden.
  • Es wurde weiter gefunden, daß eine besonders gute und vollständige Trennung der Begleitstoffe von dem zu reinigenden Rohzucker erreicht werden kann, wenn der Extrakt aus den Trockenschnitzeln mittels flüssigem Ammoniak vor der Abdampfung des Überschusses desselben mittels eines Katalysators mit Wasserstoff unter Druck hydriert wird. Dabei gehen die Iminoverbindungen in stark basische Aminoverbindungen über. Die Hydrierung erfolgt leicht und vollständig, wenn der Extrakt in einem Autoklav unter Anwendung eines üblichen Hydrierungskatalysators bei Temperaturen von 20 bis 5o° und etwa 8o .bis, ioo atü mit Wasserstoff behandelt wird. Dampft man- nun das Ammoniak vollständig ab und! rührt den hinterbliebenen Extrakt mit einem Lösungsmittel des Patents 959 72o an, so lassen sich die gebildeten Aminoverbin.dungen leicht im Umlauf aus dem Zucker extrahieren und den Aggregaten mit Austauschern bzw. anderen geeigneten Absorbenten zuführen. Die Austauschei lassen sich mit diesen stark basischen Verbindungen durchweg besonders hoch und rationell beladen.
  • Ebenso ist auch eine hydrierende Behandlung des extrahierenden Lösungsmittels möglich, bevor dieses über die Austauscheraggregate geschickt wird.
  • Es hat sich weiter als eine günstige Arbeitsweise ergeben, wenn- man die bei der Extraktion gebildeten Iminoverbindungen oder die durch eine Hydrierung daraus gebildeten Aminoverbindungen bereits aus dem Flüssig-Ammoniak-Extrakt mittels geeigneten Austauschern entfernt und den dann nach Abdampfen des Ammoniaks gewonnenen Extrakt nach einer Verfahrensweise des Hauptpatents weiter aufarbeitet bzw. auch nach einem vorbeschriebenen Verfahren unter Verwendung von Austauschern. Der in dieser Weise aus dem Extrakt durch Abdampfen des Ammoniaks erhaltene Zucker ist jedoch bereits meist so rein, d-aß er in einem normalen Raffinationsprozeß aufgearbeitet werden kann. Die Verfahrensdurchführung ist apparativeinfach und aus den vorstehenden Ausführungen verständlich.
  • Beispiel i 5,88 kg Zuckerrübentrockenschnitzel mit 7,50/0 . Feuchtgehalt und 66,3 % Saccharosegehalt, bezogen auf absolut trockene Schnitzel, wurden in einem 5o-1-Autoklav mit 2i kg flüssigem Ammoniak behandelt, und der Extrakt durch ein Filter in einer Vorlage gesammelt. Aus dieser wurde das Axnmoniak unter langsamem Erwärmen verdampft und durch einen Kompressor und Abkühlung wieder verflüssigt und dem Autoklav erneut in einer Umlaufextraktion zugeführt. Der Kompressor leistete etwa 4o kg Ammoniak pro Stunde. Nach etwa 2 Stunden wurde die Extraktion beendet. Die extrahierte Pulp,mass.e enthielt nur noch 1,2% Saccharose, das sind 0,4% der Ge@samtzuckermeage.
  • Von dem aus der Vorlage abgezogenen Extrakt wurde der wesentlichste Teil des flüssigen Ammoniaks verdampft, bis dieser nur noch ungefähr die gleiche Menge Ammoniak wie Zucker enthielt. Er wurde alsdann mit einer Menge Methanol versetzt, die noch keimen Zucker ausfällt, und filtriert. Alsdann wurde der so verdünnte Extrakt erhitzt und ein weiterer Teil des Ammoniaks abgetrieben. Dabei fiel die Hauptmenge der Saccharose in einer Reinheit von 98 bis 99% Saccharosegehalt aus und wurde abgetrennt.
  • Das Filtrat wurde über eine Austauschersäule von i m Höhe und 8 cm Durchmesser geführt. Die Austauschersäule war zur Hälfte mit einem sauren Ionenaustauscherharz und zur anderen Hälfte mit einem basischen Ionenaustauscherharz zweckmäßiger Stärke gefüllt. Dabei wurden die Aminosäuren der Rübensubstanz adsorbiert, die durch Eluation gewonnen werden könnten. Anschließend wurde die Lösung einer Hydrierung mit Raneynickel als Katalysator bei einem Druck von 105 atü und etwa 9o° unterworfen, wobei ,die aus reduzierenden Zuckern (Invertzucker) und flüssigem Ammoniak während der Extraktion gebildeten Iminozucker in Aminozucker übergeführt wurden. Durch eine neuerliche Führung der filtrierten Lösung über eine Austauschersäule mit Ionenaustauscherhaxzen wurden die Aminozucker adsorbiert. Sie konnten in ziemlicher Reinheit eluiert werden.
  • Die Lösung wurde alsdann mit etwa einem Fünftel des Volumens mit Toluol versetzt und eingedampft. Mit dem übergehenden Methanol-Toluol wird gleichzeitig das Wasser aus den Rübenschnitzeln abgetrieben und der restliche Zucker erhalten, der zusammen, mit der Hauptmenge eine fast vollständige Ausbeute ergab. Beispiel 2 6 kg Zuckerrübenschnitzel mit einem Feuchtgehalt von 1,8% und einem Saccharosegehalt von 68,9%, bezogen auf Rübentrockenmasse,, wurden in einem 5o-1-Rührautoklav fünfmal mit 15 bis 16 kg flüssigem Ammoniak in abnehmenden Mengen (insgesamt 35 kg) extrahiert. Die harten Zuckerrübenschnitzel quellen in der ersten Zugabemenge flüssi,gen Ammoniaks schnell zu einer leicht rührbaren Masse auf. In dieser Menge löste sich der in den Schnitzeln enthaltene Zucker schnell und gleichmäßig, so daß die nachfolgenden Zugabemengen nach Abzug der ersten Menge Ammond@aks nur noch einen Auswascheffekt bewirkten. Die einzelnen Extrakte wurden durch ein Filter in einer Vorlage gesammelt und von dort abgezogen. Die im Autoklav verbliebene Pulpmasse ließ den verbleibenden Ammoniakrest schnell verdampfen und wurde als vollkommen trockene Substanz erhalten. Sie enthielt nur noch i,80/(> Sacch.arose, d. h. o,50/0 der Gesamtzuckernienge.
  • Von den gesammelten Extrakten wurde der wesentlichste Teil des flüssigen Ammoniaks. abgedunstet, bis dieser nur noch etwa die gleiche Menge Ammoniak wie Zucker enthielt. Er wurde zur besseren Handhabung der nachfolgenden Reaktion mit Äthanol verdünnt, wobei,deren Menge die Grenze der Löslichkeit des Zuckers, im entstehenden Gemisch nicht unterschreiten darf, und filtriert. Alsdann wurde der Extrakt in einem Autoklav mit Wasserstoff bei einem Druck von i 15 atü und einer Temperatur von 70 bis 95° und Raneynickel als Katalysator hydriert. Dabei wurden die aus reduzierenden Zuckern (Invertzucker) und flüssigem Ammoniak gebildeten Zuckeri.mine in Aminozucker übergeführt.
  • Nach der Hydrierung wurde die durch verdampfendes Ammoniak schnell erkaltende und filtrierte Extraktlösung mit der etwa fünffachen Menge eines Gemisches aus vier Teilen Äthanol und ein Teil Benzol gut durchgerührt, wobei der größte Teil der Saccharose in fester Form ausfiel.
  • Aus der Gesamtmischung wurde, dann ungefähr die Hälfte des Lösungsmittelgemisches abdestill"vert, wobei ein wesentlicher Teil des restlichen Ammoniaks und das Wasser aus den Rübenschnitzeln mit abgetrieben wurden. Das restliche Lösungsmittel wurde alsdann über eine Ionenaustauschersäule von 1,5 m Höhe und io cm Durchmesser geführt, die mit einem Kationenaustauscher beschickt worden war. Durch Eluabion mit salzsaurer Lösung konnten die adsorbierten Aminosäuren und Zuckeramine gewonnen werden. Das Lösungsmittel lief dabei sm Umlauf vom Zucker über die Austauschersäule und zurück zum gefällten Zucker, der dabei vollständig von ionogenen Fremdstoffen extrahiert wurde. Der Rohzucker wurde abgetrennt und das Lösungsmittel eingedampft. Der Rohzucker wurde in nahezu vollständiger Ausbeute irr einer Reinheit von 97 bis 98% erhalten.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Zucker aus getrockneten Zuckerrübenschnitzeln durch Extraktion mit flüssigem Ammoniak und Abdampfen der wesentlichen Mengen des vorhandenen Ammoniaks aus. dem erhaltenen Extrakt nach Patent 959 720, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Einrühren des ammoniaka.lischen Extraktrückstandes in ein organisches Lösungsmittel gewonnene, von der Hauptmenge des Zuckers befreite Lösung gegebenenfalls im Kreislauf über einen oder mehrere Ionenaustausah:er oder Adsorbentien geleitet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß diie durch Einrühren des ammoniakalischen Extraktionsrückstandes in ein organisches Lösungsmittel gewonnene, im wesentlichen zuckerfreie Lösung nach dem Überleiten über einen ersten Ionenaustauscher oder Adsorber hydriert und anschließend erneut über Ionenaustauscher oder Adsorbentien geleitet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, ,dadurch gekennzeichnet, daß der durch Extraktion mit flüssigem Ammoniak und Abdampfen der wesentlichen Mengen des, vorhandenen Ammoniaks erhaltene Extrakt zunächst mit Wasserstoff einer katalytischen DruckhydrieiuTigunterworfen, dann in ein organisches Lösungsmittel eingerührt und,diegewonnene, im wesentlichen zuckerfreie Lösung gegebenenfalls im Kreislauf über einen. oder mehrere Ionenaustauscher oder Adsorbentien geleitet wird. q..
  4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Einrühren des ammoniakalischen Extraktrückstandes in ein organisches Lösungsmittel gewonnene Lösung einer katalytischen Druckhydrierung mit Wasserstoff unterworfen und im Anschluß hieran gegebenenfalls im Kreislauf über einen oder mehrere Ionemaustauscher oder Adsorhentien geleitet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch.q., dadurch gekennzeichnet, daß die durch Einrühren des ammoniakalischen Extraktionsrückstandes in ein organisches Lösungsmittel gewonnene noch zuckerhaltige Lösung mit Wasserstoff einer katalytischen Druckhydrierung unterworfen, im Anschluß hieran von der Hauptmenge des Zuckers befreit und nunmehr gegebenenfalls im Kreislauf über einen oder mehrere Ionenaustauscher oder Adsorbentien geleitet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 661 19o; französische Patentschrift Nr. 961 385; USA.-Patentschriften Nr. 2 5o2 61q., 2 626 878.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE661190C (de) * 1936-06-20 1938-06-13 Ottokar Waegner Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von verschliessbaren Fluessigkeitsbehaeltern, vorzugsweise aus Holz
US2502614A (en) * 1944-06-17 1950-04-04 American Viscose Corp Apparatus for purifying solutions
FR961385A (de) * 1950-05-11
US2626878A (en) * 1947-08-16 1953-01-27 Bartz John Paul Sugar purification

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