DK167693B1 - Fremgangsmaade til fremstilling af xylose - Google Patents
Fremgangsmaade til fremstilling af xylose Download PDFInfo
- Publication number
- DK167693B1 DK167693B1 DK549587A DK549587A DK167693B1 DK 167693 B1 DK167693 B1 DK 167693B1 DK 549587 A DK549587 A DK 549587A DK 549587 A DK549587 A DK 549587A DK 167693 B1 DK167693 B1 DK 167693B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- xylose
- syrup
- ethanol
- process according
- hydrolysis
- Prior art date
Links
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- PYMYPHUHKUWMLA-VPENINKCSA-N aldehydo-D-xylose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-VPENINKCSA-N 0.000 title 1
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 claims abstract description 126
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- 239000006188 syrup Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 16
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 14
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 9
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 8
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 8
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 8
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 9
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 19
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 235000020374 simple syrup Nutrition 0.000 description 3
- 241000282461 Canis lupus Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 2
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 2
- 125000000969 xylosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO1)* 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 1
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000011552 falling film Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002198 insoluble material Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 1
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229940005642 polystyrene sulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010907 stover Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 description 1
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 description 1
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
- C13K13/002—Xylose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
- C07H3/02—Monosaccharides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Medicines Containing Plant Substances (AREA)
- Steroid Compounds (AREA)
- Dry Shavers And Clippers (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Description
i DK 167693 B1
Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af xylose ud fra et 1 ignocellulosemateriale omfattende en xylanholdig hemicellulose, ved hvilken fremgangsmåde man: 5 (1) hydr-olyserer 1 i gnocel 1 ul osemater i a 1 et med en vandig syre til fremstilling af et vandigt xyloseholdigt medium og en uopløselig rest omfattende lignin og cellulose, 10 (2) separerer den uopløselige rest fra det xyloseholdige medium, (3) behandler det celluloseholdige medium for at fjerne organiske og/eller ioniske forureninger derfra, hvor man om 15 ønsket efter trin (2) eller trin (3) gennemfører en ef ter hydro 1yse, og (4) isolerer xylosen.
20 Xylose er en pentosesukker, som anvendes ved fremstilling af xylitol og andre sødende additiver til fødevarer. Den fremstilles ved den sure hydrolyse af 1ignocellulosematerialer indeholdende hemicelluloser med en stor andel xyloseenheder eller xylaner i deres molekyler. Ud over hemicelluloser indehol-25 der 1ignocellulosematerialer lignin, cellulose.og andre carbo-hydrater. Yderligere indeholder hemicellulosemolekyler, ud over xylaner, enheder af andre sukkerarter. Hemicelluloser hidrørende fra forskellige 1ignocellulosematerialer varierer i struktur, idet nogle indeholder en større andel xylaner i de-30 res molekyler end der er indeholdt i andre hemicellulosemolekyler. Ved fremstillingen af xylose er det nødvendigt at adskille lignin, cellulose og andre materialer fra produktet af den indledende hydrolyse. Kendte fremgangsmåder til fremstilling af xylose ud fra 1 ignocel!ulosemateri al er omfatter dem, 35 som er angivet i US-patentskrift nr. 3.784.408, og som omfatter en separation med et sluttrin, hvori xylose udvindes som et krystallinsk bundfald fra en methanolisk opløsning.
Ulv 10/03,3 D I
2 DK-patentansøgning nr. 4425/82 omhandler en fremgangsmåde til fremstilling af xylose, ved hvilken fremgangsmåde man: (1) hydrolyserer et xylanholdigt 1 ignocel1ulosemater i ale med 5 vandig syre til fremstilling af et xyloseholdigt medium og-e-n uopløselige rest, (2) separerer den uopløselige rest fra det xyloseholdige medium, 10 (3) behandler det xyloseholdige medium for at fjerne organiske og/eller ioniske forureninger derfra, og (4) isolerer xylosen fra det ved trin (3) fremkomne xylosehol- 15 dige medium ved fraktionering af dette ved hjælp af kroma tografiske metoder under anvendelse af ionbytterharpiks.
Den i DK-patentansøgning nr. 4425/82 omhandlede fremgangsmåde anvender således-kromatografi til separation af xylose. Kromatografi er uhen-20 sigtsmæssig og kompliceret, men er dog sædvanligvis mulig at gennemføre i vanskelige systemer. Det er derfor den sidste løsning man vil gribe til, når alle andre metoder ikke virker. Ved den kromatografiske metode opnås stofferne ikke i krystal-1 i nsk .form.
25
Ved fremstillingen af xylose ud fra 1ignocel1ulosemater i al er i kommerciel målestok er det vigtigt, at så lidt som muligt af den i udgangsmaterialerne tilgængelige xylose tabes under separationen fra de andre hydrolyseprodukter. I fremgangsmåder 30 som tidligere er blevet anvendt til fremstilling af xylose er separationen sædvanligvis kun blevet opnået med stor vanskelighed og store tab. Dette har begrænset den kommercielle værdi af de fremgangsmåder, som har været almindeligt anvendte til dato, betragteligt.
Ifølge den foreliggende opfindelse anvises en fremgangsmåde af den i indledningen angivne art, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at isoleringen foregår ved, at man: 35 DK 167693 B1 3 (a) opkoncentrerer det ved trin (3) fremkomne xyloseholdige medium til en sirup med et vand i ndhold i i ntervallet fra 20-40 vægt%, 5 (b) "blander siruppen med ethanol til dannelse af en ethanolisk opløsning af xylose og (c) krystalliserer xylosen fra den etanoliske opløsning.
10 De i trin (4) fremstillede krystaller vaskes fortrinsvis med vandig ethanol for at forbedre renheden og opfylde yderligere bearbejdningskriterier. Den vandige ethanol er mest hensigtsmæssigt en ethanol/vand-blanding indeholdende 90¾ ethanol.
15 Efter enten trin (2) eller trin (3) kan der udføres et efter-hydrolysetrin for at fjerne eller reducere alle tilstedeværende ol igosaccharider. Den i trin (1) beskrevne reaktion kan udføres chargevis eller kontinuert. Såfremt den udføres kontinuert,. .„kunne resttidsfordelingen i den kontinuerte reaktor give 20 anledning til ufuldstændig hydrolyse af hemicellulosen til sukkermonomerer. Ti 1stedeværelsen af hemicel1u1oseoligosaccharider kan føre til problemer under den efterfølgende krystallisation af xylose. For at reducere dette problem kan der således. anvendes et efterhydrolysetrin for at fjerne eller redu-25 cere ol igosaccharidindholdet. Dette ville ske i form af op varmning af den xyloseholdige væske til en temperatur på mellem 50 og 150°C i et tidsrum i interva 11 et -fra 2 minutter til 2 timer i nærværelse af en fortyndet syre med en koncentration på 0,5 til 5%. Dette ville finde sted i en reaktor med en 30 diskret opholdstid såsom en stempelstrømnings- eller batch- reaktor. I en kommerciel proces kan en rutineanalyse bestemme mængden af tilstedeværende oligosaccharider, således at det kan afgøres, om det er nødvendigt med efterhydrolyse.
35 Lignocellulosematerialet er hensigtsmæssigt et materiale indeholdende hemicel luloser med en høj andel af xylaner i deres molekyler. Eksempler på egnede materialer omfatter hvedestrå, majsstokke (eng.: corn stover) og bagasse.
Ulv 10/03,5 D I
4
Hydrolysetrinnet (1) udføres hensigtsmæssigt under anvendelse af en fortyndet vandig opløsning af en syre. Der anvendes fortrinsvis en opløsning indeholdende 0,5% til 5% syre i vand. Syren kan være en uorganisk syre, såsom svovlsyre, saltsyre 5 eller phosphorsyre eller en organisk syre såsom eddikesyre eller trifluoreddiksyre. Under hydrolyse bibeholdes reaktionsblandingen hensigtsmæssigt ved en temperatur i intervallet fra 70 til 270°C, idet temperaturer i intervallet 100 til 150°C foretrækkes. Hydrolysen udføres fortrinsvis i en periode i in-10 tervallet fra 2 minutter til 2 timer. For hydrolysetrinnet vælges en hensigtsmæssig kombination af procesparametre. Når der f.eks. anvendes højere temperaturer, udføres hydrolysen fortrinsvis under anvendelse af svagere opløsninger af syrer og/eller i kortere tidsrum. Kombinationer af parametre i de 15 øvre ender af de hensigtsmæssige internvaller, dvs. høje temperaturer i længere perioder under anvendelse af stærkere opløsninger af syrer foretrækkes ikke, eftersom der under sådanne kombinationer af betingelser er mulighed for nedbrydning af cellulose- og/eller 1igninindholdet i 1ignocellulosemateria-20 let, hvilket ikke er ønskeligt. Sådanne kombinationer af voldsomme· betingelser kan også i nogen grad forårsage nedbrydning af den fremstillede xylose. Hydrolysetrinnet forårsager nedbrydning af hemicellulosemolekyler til fremstilling af xyla-ner, som hydrolyseres ved addition af vandmolekyler og derved 25 danner xylosemolekyler. Alle proteiner eller lipider, som frigøres som et resultat af hydrolysen, går_.i opløsning. Lignin og cellulose påvirkes ikke og går ikke i‘ opløsning. Disse uopløselige materialer fraskilles i separationstrinnet (2). Der kan anvendes enhver egnet separationsmetode i trin (2) 30 idet filtrering er meget velegnet.
Efter separation af den uopløselige rest indeholdende cellulose og lignin behandles det vandige xyloseholdige medium i fjernelsestrinnet (3) for at fjerne organiske og/eller ioni-35 ske forureninger derfra. Det xyloseholdige medium kan behandles for at fjerne organiske eller ioniske forureninger i begge rækkefølger, men organiske forureninger fjernes fortrinsvis DK 167693 B1 5 først. De mest signifikante organiske forureninger er protein-holdige materialer, lipider og farvede materialer. De organiske forureninger kan fjernes ved hjælp af en hvilken som helst egnet metode, f.eks. behandling med reagenser, såsom aktiveret 5 trækul eller polymere absorptionsmidler. Behandlingreagenset kan været indeholdt i et leje, gennem hvilket det vandige medium føres, eller reagenset kan sættes til mediet i en tank. Den mest signifikante ioniske forurening er den syre, der anvendes i hydrolysetrinnet (1), men der kan også være andre 10 uorganiske forureninger til stede. Fjernelse af uorganiske forureninger kan opnås ved behandling med et elektrodialyseapparat og/eller en velegnet ionbytterharpiks, idet alle konventionelle kationiske eller anioniske ionbytterharpikser er egnede. En kombination af elektrodialyse- og ionbytterharpiks-15 behandlingerne kan anvendes, idet det xyloseholdige medium først underkastes elektrodialysebehandling efterfulgt af passage gennem et ionbytterharpiksleje.
Egnede anioniske ionbytterharpikser til brug i fjernelsestrin-20 net (3) omfatter harpikser, som er dannet ud fra tværbundet polystyren indeholdende kvaternære ammoniumgrupper eller substituerede aminer, polykondensationsprodukter af phenol og formaldehyd, polymerisationsprodukter af aromatiske aminer og formaldehyd, guanidinformaldehydharpikser og polyaminer. Disse 25 anioniske ionbytterharpikser er kommercielt t-i lgængel ige som f.eks. "Amber 1 i te"® typerne IR-4B og IRA-40Q-, "Dowex"® typerne 1 og 2 og "Permutit"® typerne S og D.R.
Egnede kationiske ionbytterharpikser omfatter harpikser af ty-30 pen polystyrensul fonsyre, såsom "Amber!ite" IR-120 og "Dowex" 50.
Det xyloseholdige medium, som føres til opkoncentreringstrinnet (a), er typisk en opløsning indeholdende 1 til 50 vægt% 35 xylose. I trin (a) opkoncentreres denne opløsning til tyk sirup med et vandindhold i intervallet fra 20 til 40 vægt%, idet det foretrukne interval er 30 til 37 vægt%. Det er muligt at DK 167693 B1 6 udføre fremgangsmåden under anvendelse af vandindhold under 30 vægt%, baseret på en afgørelse af et kompromis mellem renhed og udbytte. Under 20 vægt% bliver siruppen for viskos til praktisk operation. En sådan sirup opkoncentreres tilstrække-5 ligt til at gøre xylose i stand til at udkrystallisere, når siruppren blandes med ethanol i krystal! isationstrinnet (5). Opkoncentrering af det xyloseholdige medium udføres under sådanne betingelser, at der undgås enhver signifikant xylosened-brydning. Der foretrækkes fordampning, især rotationsfordamp-10 ning eller fordampning med faldende film.
Den i opkoncentreringstrinnet (a) fremstillede sirup har typisk en temperatur i intervallet fra 10 til 65°C, fortrinsvis i intervallet fra 10 til 20°C, når den føres til krystallisa-15 tionstrin (c). I krystallisationstrinnet, som fortrinsvis udføres ved omgivelsernes temperatur, sættes ethanol til siruppen. Der tilsættes hensigtsmæssigt ikke mere end 2 volumener ethanol pr. volumen sirup. Tilsætningen af 0,5 til 2 volumener etha-nol pr. volumen sirup foretrækkes, idet tilsætning af 1 20 volunren ethanol til 1 volumen sirup er særligt velegnet. Ethano 1-sirupblandingen får lov til at henstå i et tidsrum, hensigtsmæssigt 10 til 18 timer, med lejlighedsvis omrystning for at muliggøre, at xylose krystalliserer. Det er muligt at forbedre -krystal 1 i sat ionsprocessen ved at pode med xylosekrystal-25 ler. Det har vist sig, at ethanolen fortrinsvi-s vil opløse de hydrolysererede materialer, som er passeret jgennem de forskellige oprensningstrin uden opløsning af en ‘ væsentlig mængde xylose, som er ringe opløselig i ethanol og er mindre opløselig i dette opløsningsmiddel end andre sukkerarter er. Den 30 xylose, som udkrystalliserer, har således en -høj renhedsgrad. Efter krystallisation af xylose kan den resterende vandige væske recirkuleres, f.eks. til trin (3) og underkastes yderligere ekstraktion. I trin (b) foretrækkes det at tilsætte ethanol til siruppen for at undgå, at der forbigående er en for 35 stor mængde ethanol til stede.
Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er fordelagtig ved, at xylo-setab under separationen reduceres, og at der ekstraheres en DK 167693 B1 7 stor andel af den xylose, som er til stede som xylan i ligno-cellulosematerialet.
Opfindelsen illustreres af de følgende eksempler.
5
Eksempel 1 1 kg hvedestrå behandles med 9 1 af e!n svag (2%) vandig opløsning af svovl syre i 30 minutter ved en temperatur på 130°C. 10 Den uopløselige rest omfattende lignin og cellulose blev adskilt fra den resulterende blanding ved filtrering. Efter separation af den uopløselige rest blev det vandige medium behandlet med aktiveret trækul (2,5 g trækul pr. 100 ml medium) for at fjerne organiske forureninger. Mediet blev derefter 15 filtreret gennem et glasfilterpapir, hvorved forurenet akt i -veret trækul blev ladt tilbage. Derefter blev mediet neutraliseret med natriumhydroxid og elektrodialyseret. Efter denne behandling blev mediet ved en temperatur på 50°C underkastet rotations!nddampning til fremstilling af 256 g af en tyk, vi-20 skos-sirup. Under anvendelse af en Silverson-mixer blev denne sirup blandet med 200 ml ethanol, og den resulterende blanding fik lov til at henstå ved stuetemperatur (20°C) i 24 timer med lejlighedsvis omrystning. Podning viste sig at være unødvendig i dette tilfælde. Efter 24 timer havde der fundet krystallisa-25 tion af xylose sted, og 138 g krystaller blev.frafiltreret og vasket med afkølet ethanol før lufttørring. Efter analyse ved væskekromatografi med høj ydeevne viste materialet sig at indeholde 93,4 vægt% xylose, svarende til et udbytte på 12,8% xylose i forhold til vægten af stråene.
30
Eksempel 2
En charge af hemicellulosesukkersirup blev ekstraheret fra findelte hvedestrå i en 250 1 batchreaktor. Hydrolysereaktio-35 nen foregik i en svag vandig opløsning af svovlsyre, som blev holdt ved 130°C i 30 minutter. Den resulterende blanding blev filtreret, og filtratet blev behandlet med aktiveret carbon DK 167693 Bl 8 efterfulgt af neutralisation med natriumhydroxid. Siruppen blev derefter elektrodialyseret for at fjerne hovedparten af alle ioniske forureninger. Væsken blev derefter opkoncentre-ret i en fordamper med faldende film til ti 1 ve j eb ri ngel se af 5 en forsyning af sukkersirup med følgende analyse: væqt/vægt% % af totale sukkerarter xylose 42,0 70,0 glucose 9,6 16,0 10 arabinose 5,3 8,8 galactose 2,2 3,7 mannose 0,9 1,5 totale sukkerarter 60,0 100,0 15 Der blev taget portioner af denne hovedprøve, som blev fortyndet eller koncentreret yderligere til opnåelse af prøver med identiske individuelle sukkerforhold, men forskellige totale sukkerkoncentrationer på 50,4%, 60%, 63,4% og 69,6%, analy seret-ved HPLC.
20
Prøver på 25 ml af sukkersiruppen med de forskellige ovennævnte koncentrationer blev taget og behandlet under et interval af betingelser for at bestemme den procentvise udvinding af xylosekrystaller. Hver 25 ml sirupprøve blev blandet med enten 25 25, 37,5 eller 50 ml ethanol ved temperaturer på omgivelsernes temperatur, 30°C eller 50°C under anvendelse af en Silverson-mixer med en høj hastighed. Si 1verson-mixerén blev placeret i siruppen og tændt. Ethanolen blev derefter sat til siruppen over et tidsrum på 2 til 5,5 minutter. Efter fuldendelse af 30 tilsætningen af den krævede mængde ethanol fik blanderen lov til at stå i endnu 1 minut og blev derefter fjernet fra etha-nol/sukkerblandingen. Blandingen fik derefter lov til at henstå natten over før frafiItrering af alle dannede krystaller. Krystallerne blev derpå tørret og vejet. Procentsatsen af to-35 tale udfældede sukkerarter blev derefter beregnet som vægten af dannede tørre krystaller divideret med den totale masse af sukker i opløsning før tilsætningen af ethanol.
DK 167693 B1 9
Resultaterne er vist i fig. 1, 2 og 3. Disse figurer viser virkningen af % sukkerkoncentration på % udvinding af sukker i form af krystaller for forskellige ethanol/sukker-forhold og temperaturer. Figurerne viser klart, at man må overskri de en 5 kritisk sirupkoncentration (ca. 60%) før tilsætningen af ethanol, såfremt der skal opnås fornuftige udvindinger af krystaller. Denne kritiske koncentration kan ses at være uafhængig af ethanol/sukkerforhold og temperatur for de undersøgte intervaller. Der er også en klar forøgelse i % udvundet sukker, når 10 % sirupkoncentration forøges over den kritiske koncentration.
Eksempel 3
De ved fremgangsmåden beskrevet i eksempel 2 opnåede tørrede 15 sukkerkrystaller blev analyseret for xylose for at beregne % xyloserenhed i krystallerne og dermed det procentvise udbytte af xylose i krystalform. Resultaterne er vist i f i g. 4, som angiver temperaturvirkningen på procentsatsen af totale udfældede- -sukkerarter, den procentvise xylosekrystalrenhed og det 20 procentvise xyloseudbytte for to sirupkoncentrationer. Der kan .drages flere koncentrationer ud fra dette eksempel: 1. Det procentvise udbytte af xylose stiger med stigende sirupkoncentration, men falder med stigende temperatur.
25 2. Xylosekrysta 1 renheden stiger med falden.de sirupkoncentration, men forbliver omtrent konstant med temperaturen.
3. Den totale procentsats af udfældede sukkerarter stiger med 30 stigende sirupkoncentration, men falder med smigende temperatur .
Dette eksempel viser, at enhver afgørelse om den krævede renhed og det krævede udbytte af xylose skal foretages på basis 35 af økonomi, da det er vanskeligt at maksimere både udbytte og renhed samtidig.
Claims (5)
1. Fremgangsmåde til fremstilling af xylose ud fra et ligno-cellulosemateriale omfattende en xylanholdig hemicellulose, ved hvilken man: 25 (1) hydrolyserer 1ignocellulosematerialet med en vandig syre til fremstilling af et vandigt xyloseholdigt medium og en uopløselig rest omfattende lignin og cellulose,· (2) separerer den uopløselige rest fra det xyloseholdige medi- 30 um, (3) behandler det xyloseholdige medium for at fjerne organiske og/eller ioniske forureninger derfra, hvor man om ønsket efter trin (2) eller trin (3) gennemfører et efterhydrolysetrin, og 35 (4) isolerer xylosen, kendetegnet ved, at isoleringen foregår ved, at man: DK 167693 B1 (a) opkoncentrerer det ved trin (3) fremkomne xyloseholdige medium til en sirup med et vandindhold i intervallet fra 20 til 40 vægt%, 5 (b) blander siruppen med ethanol til dannelse af en ethanolisk opløsning af xylose og (c) krystalliserer xylosen fra den ethanoliske opløsning.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de i trin (c) dannede krystaller vaskes med vandig ethanol.
3. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den i trin (1) anvendte vandige syre 15 er en opløsning indeholdende 0,5 til 5% syre i vand. <
4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at reaktionsblandingen bibeholdes på en temperatur i intervallet fra 100 til 150°C under hydrolyse- 20 trinnet (1). 1 2 3 4 Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at hydrolysen i trin (1) udføres i et tidsrum i intervallet fra 2 minutter til 2 timer. 25 2 Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at i trin (3) fjernes uorganiske forureninger ved behandling med et elektrodialyseapparat og/eller en egnet ionbytterharpiks. 30 3 Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at i trin (a) opkoncentreres det xyloseholdige medium til en sirup med et vandindhold i intervallet fra 30 til 37 vægt%. 35 4 Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at under trin (b) sættes ethanol DK Tb7bBT til siruppen i et forhold i intervallet fra 0,5 til 2 volumener ethanol pr. volumen sirup.
9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, 5 at cfér sættes 1 volumen ethanol til 1 volumen sirup. 10 15 20 25 30 35
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB868625095A GB8625095D0 (en) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | Xylose |
| GB8625095 | 1986-10-20 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK549587D0 DK549587D0 (da) | 1987-10-20 |
| DK549587A DK549587A (da) | 1988-04-21 |
| DK167693B1 true DK167693B1 (da) | 1993-12-06 |
Family
ID=10606025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK549587A DK167693B1 (da) | 1986-10-20 | 1987-10-20 | Fremgangsmaade til fremstilling af xylose |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0265111B1 (da) |
| AT (1) | ATE73858T1 (da) |
| BR (1) | BR8705576A (da) |
| CA (1) | CA1309403C (da) |
| DE (1) | DE3777530D1 (da) |
| DK (1) | DK167693B1 (da) |
| ES (1) | ES2033319T3 (da) |
| FI (1) | FI89380C (da) |
| GB (2) | GB8625095D0 (da) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2723858B1 (fr) * | 1994-08-30 | 1997-01-10 | Ard Sa | Procede de preparation d'agents tensioactifs a partir de sous-produits du ble et nouveaux xylosides d'alkyle |
| RU2109059C1 (ru) * | 1997-10-30 | 1998-04-20 | Блинков Сергей Дмитриевич | Способ переработки растительного сырья для получения пентозных гидролизатов, содержащих, преимущественно, ксилозу |
| BR9902607B1 (pt) | 1999-06-23 | 2010-08-24 | aparelho e processo de prÉ-hidràlise de biomassa. | |
| BR9902606B1 (pt) * | 1999-06-23 | 2011-04-19 | combustìvel de celulignina catalìtica. | |
| CN102605109A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 广西大学 | 一种用甘蔗叶生产木糖的方法 |
| EP3230480B1 (en) | 2014-12-09 | 2018-10-03 | BIOeCON International Holding N.V. | Process for the isolation of monosaccharides |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1567350C3 (de) * | 1964-06-22 | 1974-04-11 | Scholler, Dr.Jur., Heinrich, 8000 Muenchen | Verfahren zur Verzuckerung von Holz |
| US3784408A (en) * | 1970-09-16 | 1974-01-08 | Hoffmann La Roche | Process for producing xylose |
| US3780017A (en) * | 1971-02-25 | 1973-12-18 | Masonite Corp | Production of crystalline xylose |
| NZ209527A (en) * | 1984-09-13 | 1988-10-28 | Jack Tama Haigh Just | Process for the continuous hydrolysis of cellulose-containing material |
-
1986
- 1986-10-20 GB GB868625095A patent/GB8625095D0/en active Pending
-
1987
- 1987-10-06 EP EP87308831A patent/EP0265111B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-06 ES ES198787308831T patent/ES2033319T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-06 GB GB878723401A patent/GB8723401D0/en active Pending
- 1987-10-06 AT AT87308831T patent/ATE73858T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-10-06 DE DE87308831T patent/DE3777530D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-19 BR BR8705576A patent/BR8705576A/pt not_active Application Discontinuation
- 1987-10-19 CA CA000549665A patent/CA1309403C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-20 DK DK549587A patent/DK167693B1/da not_active IP Right Cessation
- 1987-10-20 FI FI874605A patent/FI89380C/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8625095D0 (en) | 1986-11-26 |
| DK549587D0 (da) | 1987-10-20 |
| DK549587A (da) | 1988-04-21 |
| GB8723401D0 (en) | 1987-11-11 |
| FI89380B (fi) | 1993-06-15 |
| BR8705576A (pt) | 1988-05-24 |
| EP0265111A2 (en) | 1988-04-27 |
| FI874605L (fi) | 1988-04-21 |
| DE3777530D1 (da) | 1992-04-23 |
| ATE73858T1 (de) | 1992-04-15 |
| CA1309403C (en) | 1992-10-27 |
| FI874605A0 (fi) | 1987-10-20 |
| FI89380C (fi) | 1993-09-27 |
| ES2033319T3 (es) | 1993-03-16 |
| EP0265111B1 (en) | 1992-03-18 |
| EP0265111A3 (en) | 1989-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5340403A (en) | Process for the production of xylose | |
| EP1354068B1 (en) | Recovery of xylose | |
| FI121237B (fi) | Menetelmä ksyloosin ja liukosellun tuottamiseksi | |
| EP1366198B1 (en) | Separation process | |
| US20050096464A1 (en) | Separation process | |
| NO145201B (no) | Fremgangsmaate til gjenvinning av sukkere, eventuelt cellulose og eventuelt lignin fra lignocelluloseaktige planteraastoffer | |
| ZA200602042B (en) | Seperation of sugars | |
| DK167693B1 (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af xylose | |
| EP0983392B1 (en) | Crystallization method | |
| US4816078A (en) | Process for production of crystalline L-arabinose | |
| EP0273076B1 (en) | Process for preparing l-rhamnose | |
| EP4424847B1 (en) | System and method for co-production of premium-grade xylose and high-end caramel pigment using corncobs | |
| CN106589010A (zh) | 一种同时生产l‑阿拉伯糖和d‑半乳糖的方法 | |
| GB2408262A (en) | Preparation of L-arabinose from sugar beet | |
| US20220081732A1 (en) | Process for making l-fucose | |
| US5454875A (en) | Softening and purification of molasses or syrup | |
| DE3529228C2 (de) | Kristalline Maltopentose und Verfahren zum Herstellen derselben | |
| US3780017A (en) | Production of crystalline xylose | |
| FI72348C (fi) | Foerfarande foer loesning och hydrolysering av ett cellulosahaltigt material. | |
| GB2407573A (en) | Production of arabinose | |
| US2018869A (en) | Process of treating sugar solutions | |
| RU2022018C1 (ru) | Непрерывный способ выделения бетаина | |
| JPS6128396A (ja) | 乳酸塩の製造方法 | |
| RU2740098C1 (ru) | Способ гидролиза гемицеллюлоз растительных материалов для получения ксилозных растворов | |
| DK145582B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af sirup med hoejt fruktoseindhold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B1 | Patent granted (law 1993) | ||
| PBP | Patent lapsed |