FI101980B - Kiteytysmenetelmä - Google Patents

Kiteytysmenetelmä Download PDF

Info

Publication number
FI101980B
FI101980B FI971914A FI971914A FI101980B FI 101980 B FI101980 B FI 101980B FI 971914 A FI971914 A FI 971914A FI 971914 A FI971914 A FI 971914A FI 101980 B FI101980 B FI 101980B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
xylose
process according
solution
crystallization
crystals
Prior art date
Application number
FI971914A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI101980B1 (fi
FI971914A0 (fi
Inventor
Juha Nurmi
Olli-Pekka Eroma
Original Assignee
Xyrofin Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xyrofin Oy filed Critical Xyrofin Oy
Publication of FI971914A0 publication Critical patent/FI971914A0/fi
Priority to FI971914A priority Critical patent/FI101980B1/fi
Priority to ZA983430A priority patent/ZA983430B/xx
Priority to JP54776398A priority patent/JP4423383B2/ja
Priority to AT98917177T priority patent/ATE234937T1/de
Priority to IDW991335A priority patent/ID23922A/id
Priority to AU70485/98A priority patent/AU730805B2/en
Priority to DE69812349T priority patent/DE69812349T2/de
Priority to PCT/FI1998/000379 priority patent/WO1998050589A1/en
Priority to CA002288190A priority patent/CA2288190C/en
Priority to ES98917177T priority patent/ES2195332T3/es
Priority to EP98917177A priority patent/EP0983392B1/en
Priority to US09/072,463 priority patent/US5951777A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI101980B publication Critical patent/FI101980B/fi
Publication of FI101980B1 publication Critical patent/FI101980B1/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/002Evaporating or boiling sugar juice
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/02Crystallisation; Crystallising apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/04Separating crystals from mother liquor
    • C13B30/06Separating crystals from mother liquor by centrifugal force
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K13/00Sugars not otherwise provided for in this class
    • C13K13/002Xylose

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

101980
Ki täytysmenetelmä Tämä keksintö koskee menetelmää ksyloosin talteen-ottamiseksi kiteyttämällä liuoksista, jotka sisältävät 5 ksyloosia yli 30 paino-% liuenneesta kuiva-aineesta. Erityisesti keksintö koskee menetelmää ksyloosin talteenotta-miseksi kiteisenä tuotteena.
Keksinnön mukaisesti ksyloosipitoista liuosta haihdutetaan ylikylläiseksi liuoksen kiehumispisteessä, sie-10 mennetään, ja jatketaan haihduttamista kiteytysmassan kiehumispisteessä, kunnes saadaan kiteytysmassa, jossa kide-saanto on 1 - 60 % ksyloosista, ja massan kuiva-ainepitoisuus yli 70 paino-%.
Ksyloosi on arvokas raaka-aine esimerkiksi makeis-15 ja mausteteollisuudessa ja varsinkin lähtöaineena ksylitolin valmistuksessa. Sitä muodostuu ksylaanipitoisen hemi-selluloosan hydrolyysissä, kuten biomassan suorassa hap-pohydrolyysissä, biomassasta esihydrolyysillä (esim. vesihöyryn tai etikkahapon avulla) saadun esihydrolysaatin 20 entsymaattisessa tai happamessa hydrolyysissä sekä sellu-loosateollisuuden keittomenetelmissä. Näin saaduissa ksy-loosiliuoksissa disakkaridipitoisuus on pieni, ja voidaan saada aikaan ksyloosiliuoksia, joissa disakkaridipitoisuus on kiteytyksen kannalta edullinen, sopivasti alle 4 paino-25 %. Runsaasti ksylaania sisältäviä kasvimateriaaleja ovat esimerkiksi puulajien, erityisesti lehtipuiden, kuten koivun, haavan ja pyökin puuaines, viljan eri osat (kuten oljet ja kuoret, erityisesti maissin ja ohran kuoret sekä maissin kukintalapakot), bagassi, kookospähkinän kuoret, : 30 puuvillansiemenen kuoret yms.
Useimmissa tunnetuissa menetelmissä ksyloosi on saatu kiteytetyksi vain liuoksen ksyloosipuhtauden ollessa vähintään noin 70 paino-% kuiva-aineesta. Tällöin on ollut välttämätöntä, että kasviperäisen materiaalin hydrolyysin 35 tuloksena saatu ksyloosipitoinen liuos on ensin puhdistet- 101980 2 tu tarvittavaan puhtausasteeseen erilaisilla ultrasuoda-tus-, ioninvaihto-, värinpoisto-, ionieksluusio- tai kromatografisilla erotusmenetelmillä tai näiden yhdistelmillä; lisäksi ksyloosin kiteyttämiseksi on käytetty apu-5 liuottimia, jotka pienentävät ksyloosin liukoisuutta.
Vaihtoehtona edellä mainituille menetelmille ksyloosin kiteytyksen edellyttämän riittävän puhtaan ksyloo-siliuoksen aikaansaamiseksi on ksylaanin puhdistaminen ennen sen hydrolysointia ksyloosiksi. Tällöin on tarkoi-10 tuksenmukaista esipuhdistaa käsiteltävä materiaali (esim. tärkkelyksen, pektiinin, proteiinien, ligniinin jne. poisto) , mikä jälkeen uutetaan KOH- tai NaOH-lioksilla ja liuoksista eristetään hemiselluloosa seostamalla. DE-pa-tenttijulkaisu 834 079 (Koch, H.) mukaan uutossa käytetään 15 edullisesti heikosti emäksistä liuosta, kuten 0,08-% ammo-niakkiliuosta. Nämä menettelyt ovat monivaiheisia ja vaivalloisia, kuten ilmenee esimerkiksi julkaisuista Browning, B. L., Methods of wood chemistry, II, Interscience Publishers, New York, 1967, ja Fry, S. C., The growing 20 plant cell wall: chemical and metabolic analysis, Longman Scinetific & Technical, Englanti, 1988.
Ksyloosia muodostuu runsaasti mm. selluloosateolli-suuden sulfiittikeitossa käytettäessä lehtipuuraaka-ainet-. ta. Ksyloosin erottamista tällaisista keittoliemistä on 25 kuvattu esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 4 631 129 (Heikkilä, H.; Suomen Sokeri Oy), jonka mukainen menetelmä käsittää kaksi kromatografista erotusta. Niiden jälkeen ksyloosi voidaan ottaa talteen tuotefraktion (ksyloosipuh-taus n. 70 % tai yli) haihdutuksen jälkeen kiteyttämällä.
; 30 Ksylaanipitoisen materiaalin happohydrolyysiä ksy loosin saamiseksi on kuvattu esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 4 075 406 (Melaja, A.J. & Hämäläinen, L.; Suomen Sokeri Oy) ja 5 084 104 (Heikkilä, H. & Hyöky, G.; Cultor, Ltd) sekä niissä mainituissa viitejulkaisuissa. Nämä 35 perustuvat hydrolysaatin puhdistukseen ioniekskluusio-, 3 101980 värinpoisto- ja kromatografisin erotusmenetelmin, ja puh-distuskäsittelyjen jälkeen ksyloosi voidaan ottaa talteen tuotefraktiosta tämän haihdutuksen jälkeen kiteyttämällä.
US-patenttijulkaisussa 4 168 988 (Riehm, T. & 5 Hofenk, G; Institut voor Bewaring en Verwerking van Landbouwprodukten) kuvataan ksyloosin valmistus yksivuotisten kasvien jäännösten hydrolyysillä; ksyloosin kiteyt-tämiseksi on tarpeen hydrolysaatin suodatuksen lisäksi sen värinpoisto ja puhdistus käsittelemällä kationinvaihto- ja 10 anioninvaihtohartsilla.
DE-kuulutusjulkaisun 1 643 940 (Eickenmeyer, R. & Scholler, H.) mukaan kiteinen ksyloosi otetaan talteen pentosaani- ja selluloosapitoisten luonnonaineiden hydro-lysaatista kiteyttämällä siirapista, joka sisältää vähin-15 tään noin 70 % ksyloosia. Siirappi syötetään kiteyttimeen 60 - 70 °C:ssa, jäähdytetään, ja kiteyttimestä otetaan 48 - 52 °C:ssa kidemassa, joka sisältää kiteytynyttä ksyloosia 15-33 % kiteyttimeen syötetyn ksyloosin määrästä. Tästä kidemassasta erotetaan kiteet linkoamalla ja emäli-20 uos, määrältään 300 - 100 % systeemiin tuodusta tuoresii-rapista, yhdistetään lähtöainehydrolysaattiin. Näin saatu emäliuoksen ja hydrolysaatin seos käsitellään kationin-vaihtimessa ja anioninvaihtimessa, ja ioninvaihtoja seu-raavan värinpoistokäsittelyn jälkeen se haihdutetaan 25 kiteyttimeen syötettävän siirapin saamiseksi. Tämän kuulu-tusjulkaisun mukainen menetelmä on siis tyypillinen jääh-dytyskiteytysmenetelmä, jossa kiteytysmassan ja lämmön-siirtopintojen välinen lämpötila- ja ylikyllästysgradient-ti on epäedullinen. Lämmönsiirtopintojen lähellä ylikyl-. 30 lästys on suuri, ja silloin muodostuu helposti uusia kideytimiä. Tuloksena on kidemassa, jossa on runsaasti pieniä, vaikeasti erotettavissa olevia kiteitä. Mainittakoon myös, että menetelmä käsittää edellä mainittujen hankalien puhdistuskäsittelyjen lisäksi, hyvin suuren kierrä-35 tyksen. Yhdellä kiteyksellä talteenotettavan ksyloosimää- 4 101980 rän vähäisyys (eli pieni saanto laskettuna kiteyttimeen syötetystä ksyloosista) johtuu julkaisun mukaan siitä, että lämpötilan laskiessa alle n. 48 °C:n kiteytymisnopeus on hyvin pieni sen vuoksi, että liuoksen viskositeetti 5 suurenee oleellisesti lämpötilan laskiessa.
Khristov, L.P. et ai. ["Some Possibilities for Efficient Use of Prehydrolyzates from Viscose-Grade Pulp Manufacture", Gidroliznaya i Lesokhimicheskaya Promyshlen-nost, nro 6, 1989, s. 30 - 31 (englanninkielinen käännös: 10 ISSN 0730-8124, Hydrolysis and Wood Chemistry USSR, nro.
6, 1989, s. 62 - 66, Allerton Press Inc.) ja "Some Possibilities for Using Prehydrolyzates from the Production of Viscose Pulp", Pap. a celul. 45. (1990) nro 6, s.
V42 - V44] ovat tutkineet menetelmää, jolla pyökkipuusta 15 tuotetun viskoosiselluloosan valmistusprosessista saadusta esihydrolysaatista valmistetaan sekä kiteistä ksyloosia että glukoosi-isomeraasia; jälkimmäistä saadaan biosynteesillä ksyloosisubstraattia käyttävän mikro-organismin avulla. Tämäkin menetelmä käsittää useita hydrolysaatin 20 esikäsittelyvaiheita (aktiivihiilen käyttö hydrolysoitaes sa esihydrolysaatti rikkihapolla, kolloidisten hiukkasten saostaminen tehokkaan mekaanisen sekoituksen ja seoksen neutraloinnin avulla, värinpoisto ioninvaihtohartsin avulla) . Ksyloosi voidaan kiteyttää näin puhdistetusta hydro-25 lysaatista haihdutuksen jälkeen.
Ksyloosin kiteyttämiseksi sitä sisältävistä liuoksista on käytetty myös apuliuottimia, kuten metanolia, etanolia tai etikkahappoa, jotka pienentävät ksyloosin liukoisuutta. Tällainen menettelytapa on kuvattu esimer-30 kiksi US-patenttijulkaisussa 3 784 408 (DE-hakemusjulkaisu 2 047 897; Jaffe, G.M. , Szkrybalo, W. & Weinert, P.H. ; Hoffmann-La Roche), jonka mukaan hydrolysaatti puhdistetaan ioninvaihdolla ja haihdutettuun hydrolysaattiin lisätään ksyloosin kiteyttämiseksi metanolia. US-patenttijul-35 kaisusta 5 340 403 (Fields, P.R. ja Wilson R.J.; Zeneca 5 101980
Limited) tunnetaan menetelmä ksyloosin valmistamiseksi hydrolysoimalla ksylaanipitoista raaka-ainetta, erottamalla ksyloosipitoinen väliaine ja väkevöimällä se 20 - 40 paino-% vettä sisältäväksi siirapiksi, johon lisätän eta-5 nolia ksyloosin kiteyttämiseksi. US-patenttijulkaisun 3 780 017 (Spalt, H. A. et ai.; Masonite Corporation) mukaan konsentroidusta hydrolysaatista saostetaan epäpuhtauksia vesiliukoisen alkoholin avulla ja alkoholiliuoksen haihdutuksen jälkeen liuokseen lisätään etikkahappoa ksy-10 loosin kiteyttämiseksi.
Tunnetuista menetelmistä tehokkainta ksyloosin tal-teenottomenetelmää on kuvattu suomalaisessa patenttijulkaisussa 97625 (Lindroos, M., Heikkilä, H. ja Nurmi, J.; Xyrofin Oy) , jossa on esitetty menetelmä ksyloosin tal-15 teenottamiseksi liuoksista, joissa ksyloosipitoisuus on suhteellisen matala, so. 30 - 60 paino-% liuenneesta kuiva-aineesta, saattamalla ksyloosipitoinen liuos, joka sisältää ksyloosia 30-60 paino-% liuenneesta kuiva-aineesta, ksyloosin suhteen ylikylläiseksi liuokseksi, 20 kiteyttämällä ksyloosi liuoksen lämpötilaa alentamalla, ja ottamalla ksyloosikiteet talteen. Käsiteltävä liuos saatetaan ylikylläiseksi haihduttamalla alipaineessa; myös jäähdytystä voidaan käyttää apuna halutun ylikyllästyksen saavuttamiseksi. Erään edullisen toteutusmuodon mukaan 25 liuos haihdutetaan kuiva-ainepitoisuuteen 75 - 95 paino-%.
Jos käsiteltävän liuoksen ksyloosipuhtaus on alueella 30 - 50 %, niin ylikylläisen liuoksen kuiva-ainepitoisuus on edullisesti 82 - 95 paino-%, erittäin edullisesti 83 - 92 paino-%. Jos käsiteltävän liuoksen ksyloosipuhtaus 30 on alueella 40 - 60 %, niin ylikylläisen liuoksen edulli-nen kuiva-ainepitoisuus on edullisesti 75 - 89 paino-%, erittäin edullisesti 78 - 86 paino-%. Siemennystä ei tehdä haihdutuksen aikana. Mainitun hakemuksen mukainen menetelmä vaatii kuitenkin pitkän jäähdytyksen, ja lisäksi ongel-35 mat kiteytyksen alussa ja lopussa johtavat vaihteleviin kidesaantotuloksiin.
6 101980
Keksinnön kohteena on menetelmä ksyloosin kiteyttä-miseksi ksyloosiliuoksesta, joka sisältää ksyloosia yli 30 paino-% liuenneesta kuiva-aineesta, saattamalla liuos ksyloosin suhteen ylikylläiseksi liuokseksi, josta ksyloosi 5 kiteytetään. Edullisesti ksyloosiliuos sisältää ksyloosia vähintään n. 50 % kuiva-aineesta. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että ksyloosipitoinen liuos haihdutetaan ylikylläiseksi liuoksen kiehumispisteessä 40 - 80 °C:ssa, siemennetään, ja jatketaan haihduttamista 10 kiteytysmassan (eli ylikylläisen liuoksen ja kiteiden seoksen) kiehumispisteessä, kunnes saadaan kiteytysmassa, jossa kidesaanto on 1 - 60 % ksyloosista, ja massan kuiva-ainepitoisuus yli 70 paino-%. Tällöin vallitsee edullinen lämpötila- ja ylikyllästysgradientti lämmönsiirtopinnan ja 15 kiteytysmassan välillä. Pienkiteiden kasvaminen on mahdollista ja uusien kideydinten muodostuminen voidaan välttää toisin kuin jäähdytyskiteytysmenetelmässä. Kiteytysnopeus on suuri koska lämpötila on sopiva ja emäliuoksen viskositeetti on matala, eli aineensiirto ja lämmönsiirto on 20 kiehumisen takia tehokasta. Edullisesti ksyloosipitoisen liuoksen pH on 2 - 7 ja sen disakkaridipitoisuus alle 4 % kuiva-aineesta. Edullisesti haihdutus suoritetaan 50 -70 °C:ssa.
Keksinnön mukaisesti kiteytysmassan lämpötilaa 25 alennetaan edullisesti vähintään noin 10 °C, kun haihdu-tuskiteytys on päättynyt. Edullisesti kiteytysmassaa jäähdytetään 10 - 50 tuntia. Edelleen erään edullisen suoritusmuodon mukaan massaa voidaan ennen kiteiden talteenottoa lämmittää talteenoton helpottamiseksi; vaihtoehtoises-: 30 ti massa voidaan laimentaa lisäämällä vettä tai ksyloo- sipitoista liuosta.
Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa erinomaisen helpon kidekoon säädön, ja saavutetaan parempi tuotto (kg kidettä/m3 kiteytysmassaa/h) ja saanto, ja myös parempi 35 kiteen laatu. On yllättävää, että massan linkous on help- 7 101980 poa, sekä panoslingoilla että jatkuvasti toimivilla lingoilla .
Tässä selityksessä ja patenttivaatimuksissa liuoksen ylikyllästyksellä (näennäisellä ylikyllästyksellä) 5 ksyloosin suhteen tarkoitetaan mitatun ksyloosipitoisuuden ja ksyloosin liukoisuuden dimensiotonta suhdetta, joka lasketaan yhtälöstä: ksyloosipitoisuus liuoksessa s = - 10 ksyloosin liukoisuus samassa lämpötilassa jossa s on ylikyllästys, ja ksyloosipitoisuuden ja ksyloosin liukoisuuden yksikkönä on g/100 g vettä. Myös termit "ylikyllästynyt" ja "ylikyllästys" pelkästään viittaavat 15 seuraavassa liuoksen kylläisyyteen ksyloosin suhteen.
Ksyloosin vesiliuos sisältää viisi tautomeerimuo-toa: a- ja β-pyranoosimuodot, a- ja β-furanoosimuodot ja aldehydimuoto eli avoin muoto. Näiden muotojen suhteellinen osuus riippuu lämpötilasta ja liuoksen väkevyydestä.
20 Vain α-pyranoosimuoto kiteytyy (neulamaisia kiteitä; sp.
144 - 145 °C). Viimeksi mainitun muodon suhteellinen osuus pienenee lämpötilan laskiessa, jolloin myös tasapainoreaktiot hidastuvat. Siten keksinnön mukaisella menetelmällä ylläpidetään kiteytyksen kannalta edullisia mutarotaation 25 olosuhteita, eli kiteytyksen aikana vallitsee korkea lämpötila lämmönsiirtopintojen läheisyydessä.
Keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti käsiteltävä liuos saatetaan ylikylläiseksi haihduttamalla alipaineessa. Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaan liuos ; 30 haihdutetaan kuiva-ainepitoisuuteen 80 - 90 paino-%. Käsi teltävän liuoksen ksyloosipuhtaus on edullisesti vähintään 50 %, ja disakkaridien määrä alle 4 paino-%.
Ksyloosikiteiden muodostamiseksi ylikylläisestä liuoksesta käytetään apuna siemennystä, jolloin käsiteltä-35 vän liuoksen määrä ja kiteytyvyys vaikuttavat ksyloosi- 8 101980 kiteiden muodostustapaan. Siemenkiteinä voidaan käyttää hienojakoista ksyloosijauhetta.
Siemenkiteet lisätään liuokseen haihdutuksen aikana kun sopiva ylikyllästys on saavutettu. Sopiva siemen-5 nysylikyllästys on 1,05 - 1,7 liuoksen laadusta riippuen. Sopiva siemenkidemäärä on 0,001 - 1,0 paino-% kiteytysmas-san ksyloosista siemenkiteiden koosta ja siemenlaadusta riippuen. Edullisesti liuoksen ylikyllästys ksyloosin suhteen on kiteytyksen aikana 1,1 - 1,4. Haihdutuskiteytyksen 10 aikana kiteytysmassan näennäinen viskositeetti on alueella 1-50 Pas. Suspensiota keitetään sekoittaen, kunnes riittävä kiteytymisaste (saanto, emä-liuoksen ksyloosipuhtau-den aleneminen sekä kidekoko) on saavutettu. Tällöin voidaan 1-10 tuntia tai lyhyemmänkin ajan kestävällä haih-15 dutuskiteytyksellä saavuttaa 1 - 60 %:n ksyloosisaanto ja 0,05 - 0,5 mm kidekoko. Edullisesti alennetaan kiteytysmassan lämpötila haihdutuskiteytyksen päätyttyä 70 - 20 °C:een; yleisesti jäähdytys tehdään 20 - 50 tunnin aikana tai tätä lyhyemmässä ajassa, esimerkiksi 10 tunnissa, ja 20 lämpötilaan 50 - 30 °C, edullisesti 45 - 40 °C:een tai vastaavasti nopeudella 0,3 °C/h - 5 °C/h.
Tarpeen vaatiessa kiteytysmassan ylikyllästystä vähennetään nostamalla lämpötilaa ja/tai laimentamalla kiteytysmassaa vedellä tai ksyloosipitoisella liuoksella, 25 jotta kiteytysmassan viskositeetti putoaa riittävästi kiteytyneen aineen tehokasta erottamista varten. Tyypillinen kiteytysmassan viskositeetti on tällöin 5-50 Pas. Kiteet voidaan erottaa esimerkiksi suodattamalla, dekan-toimalla, linkoamalla jne., edullisesti linkoamalla. Saa-1 30 dun kidefraktion ksyloosipitoisuus on tyypillisesti yli 90 %.
Keksinnön mukaisen menetelmän edullisia toteutus-muotoja valaistaan lähemmin seuraavilla esimerkeillä, joita ei ole tarkoitettu keksinnön piiriä rajoittaviksi.
9 101980
Esimerkeissä ilmoitetut analyysitulokset on saatu seuraavilla menetelmillä:
Kuiva-ainepitoisuudet määritettiin Karl Fisher -titrausmenetelmällä (KA) tai refraktometrisesti (RK).
5 Hiilihydraatit analysoitiin nestekromatografiällä (HPLC:llä) käyttäen kolonneja, joiden ioninvaihtohartsit olivat Na+- ja Pb2*-muodossa, tai PEDLC:llä (eli HPLCillä käyttäen pulssielektrokemiallista detektoria). Koetuloksissa mainitut oligosakkaridit sisältävät myös disakkari-10 dit. Väri määritettiin soveltaen ICUMSA-menetelmää [ks. Sugar Analysis; Official an Tentative Methods Recommended by the International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis (ICUMSA), toim. Schneider, F., ICUMSA, Peterborough, Englanti, 1979, s. 125 - 128] pH:ssa 5 ja 15 suorittamalla mittaus suodatetusta liuoksesta (0,45 μπι) 420 nm:ssä. Ksyloosipuhtaudella tarkoitetaan tässä selityksessä ja oheisissa patenttivaatimuksissa ksyloosin osuutta liuoksen tai seoksen sisältämästä kuiva-aineesta, ja ellei toisin ole mainittu, se ilmoitetaan painoprosent-20 teinä.
Esimerkki 1 Käsiteltävä ksyloosipitoinen liuos oli kromatogra-fisesti ksyloosin suhteen rikastetusta sulfiittiliemestä valmistettu ksyloosiliuos (810 1, 44 paino-%, 405 kg kui-25 va-ainetta, pH 3,7) joka sisälsi 62,4 % kuiva-aineesta ksyloosia ja 1,7 % kuiva-aineesta oligosakkarideja. Liuosta haihdutettiin samalla uutta liuosta syöttäen 400 litran panoshaihdutuskiteyttimellä 120 - 140 mbar paineessa noin 70 °C lämpötilaa ja 120 1 liuostilavuutta ylläpitäen.
• 30 Liuoksen kuiva-ainepitoisuutta ja ylikyllästystä nostet tiin tasaisesti haihdutuksen aikana.
Kun saavutettiin ylikyllästys 1,25 (näennäinen) 70,5 °C lämpötilassa, lisättiin 16 g jauhemaista kuivaa ksyloosia (keksimääräinen hiukkaskoko 15 μιη) . Välittömästi 35 siemennyksen jälkeen aloitettiin 2,5 tunnin haihdutus- 10 101980 kiteytysvaihe samalla uutta liuosta syöttäen, jolloin kasvatettiin kiteytysmassan tilavuutta, saantoa ja kidekokoa. Kiteytysvaiheen aikana kiteytysmassan kuiva-ainepitoisuus vaihteli välillä 86,5 - 89,1 % ja lämpötila välillä 68,5 -5 70,5 °C. Kiteytysvaiheen lopuksi, kun panostilavuus oli saavutettu, oli massan kuiva-ainepitoisuus 86,5 %, ksy-loosisaanto 13 % ja tyypillinen kidekoko 0,1 - 0,2 mm. Kiteytysmassa siirrettiin jäähdytyskiteyttimeen, jossa se jäähdytettiin 22 tunnissa 57 °C:een. Kiteiden erottaminen 10 linkoamalla suoritettiin 41 °C:ssa panoslingolla. Ksyloo-sisaanto kiteytysmassassa oli 53 %. Linkousaika oli 5 min ja käytettiin 5,7 % pesuvettä kiteytysmassan painosta.
Linkoutuvuus oli hyvä. Kiteen ksyloosipuhtaus oli 99,1 % ja saanto 42 % ksyloosista.
15 Esimerkki 2 Käsiteltävä ksyloosipitoinen liuos oli kromatogra-fisesti ksyloosin suhteen rikastetettu koivuhakkeesta valmistettu neutraloitu happohydrolysaattiliemi, josta oli kertaalleen kiteytetty ksyloosia. Liuos sisälsi 61,3 % 20 kuiva-aineesta (RK) ksyloosia. Liuosta haihdutettiin samalla uutta liuosta syöttäen 30 m3 panoshaihdutus-kiteyttimellä alipaineessa 50 °C lämpötilaa ja 22 m3 liuostilavuutta ylläpitäen.
Kun saavutettiin ylikyllästys 1,7 (näennäinen) 25 50 °C lämpötilassa, lisättiin 1 kg jauhemaista kuivaa ksy loosia. Välittömästi siemennyksen jälkeen aloitettiin noin 7 tunnin haihdutuskiteytysvaihe samalla uutta liuosta syöttäen, jolloin kasvatettiin kiteytysmassan tilavuutta, saantoa ja kidekokoa. Kiteytysvaiheen aikana kiteytysmas-, 30 san lämpötila vaihteli välillä 50 - 55 °C. Kiteytysvaiheen lopuksi, kun panostilavuus oli saavutettu, oli massan kuiva-ainepitoisuus 86 %, ksyloosisaanto 20 % ja tyypillinen kidekoko 0,05 mm. Kiteytysmassa siirrettiin jäähdytyskiteyttimeen, jossa se jäähdytettiin 50 tunnissa noin 35 30 °C:een ja kiteet erotettiin emäliuoksesta jatkuvatoi- 11 101980 misella lingolla. Ennen linkousta kiteytysmassaa lämmitettiin noin 5 °C. Linkoutuvuus oli hyvä. Kiteen ksyloosipuh-taus oli 91,7 % ja ryönän 44,8 %.
Esimerkki 3 5 Käsiteltävä ksyloosipitoinen liuos oli kromatogra- fisesti ksyloosin suhteen rikastettu sulfiittikeittoliemi (550 1, 58 paino-%, 390 kg kuiva-ainetta, pH 3,3) joka sisälsi 61,5 % kuiva-aineesta ksyloosia ja 0,9 % kuiva-aineesta oligosakkarideja. Liuosta haihdutettiin samalla 10 uutta liuosta syöttäen 400 litran haihdutuskiteyttimellä noin 125 mbar paineessa 65 °C lämpötilaa ja 120 1 liuos-tilavuutta ylläpitäen kuten esimerkissä 1.
Kun saavutettiin ylikyllästys 1,15 (näennäinen) 65 °C lämpötilassa, lisättiin 8 g jauhemaista kuivaa ksy-15 loosia (keskimääräinen hiukkaskoko 15 μπι) . Välittömästi siemennyksen jälkeen aloitettiin noin 2 tunnin haihdutus-kiteytysvaihe samalla uutta liuosta syöttäen, jolloin kasvatettiin kiteytysmassan tilavuutta, saantoa ja kidekokoa. Kiteytysvaiheen aikana kiteytysmassan kuiva-ainepitoisuus 20 vaihteli välillä 84-88 % ja lämpötila välillä 67,5 - 70,0 °C. Kiteytysvaiheen lopuksi kun panostilavuus oli saavutettu, oli massan kuiva-ainepitoisuus 88 %, ksyloosi-saanto 11 % ja tyypillinen kidekoko 0,05 - 0,1 mm. Kitey-tysmassa siirrettiin jäähdytyskiteyttimeen, jossa se jääh-25 dytettiin 40 tunnissa 40 °C:een ja kiteet erotettiin emä-liuoksesta panoslingolla. Ksyloosisaanto kiteytysmassassa oli 62 %. Linkousaika oli 5 min ja käytettiin 6,8 % pesuvettä kiteytysmassan painosta. Linkoutuvuus oli hyvä. Kiteen ksyloosipuhtaus oli 93 % ja saanto 59 % ksyloosis-30 ta. Kun käytettiin pesuvettä 15 %, niin kiteen ksyloosipuhtaus oli 98 % ja saanto 49 % ksyloosista.
Esimerkki 4 Käsiteltävä ksyloosipitoinen liuos valmistettiin liuottamalla 355 kg Mg-keittoliemestä kromatografisesti 35 rikastetusta ksyloosijakeesta patenttihakemuksen FI 950957 12 101980 mukaisella menetelmällä kiteytetty ja suodattamalla erotettua kidemassaa veteen. Liuoksen tilavuus oli 500 1, kuiva-ainepitoisuus 54 paino-% ja pH 3,1. Liuos sisälsi 71,6 % kuiva-aineesta ksyloosia ja 0,7 % kuiva-aineesta 5 oligosakkarideja. Liuosta haihdutettiin samalla uutta liuosta syöttäen 400 litran panoshaihdutuskiteyttimellä noin 150 mbar paineessa 65 °C lämpötilaa ja 120 1 liuos-tilavuutta ylläpitäen. Liuoksen kuiva-ainepitoisuutta ja ylikyllästystä nostettiin tasaisesti haihdutuksen aikana.
10 Kun saavutettiin ylikyllästys 1,05 (näennäinen) 65 °C lämpötilassa, lisättiin 30 g jauhemaista kuivaa ksyloosia (keskimääräinen hiukkaskoko 15 μπι) . Välittömästi siemennyksen jälkeen aloitettin 6 tunnin haihdutuskitey-tysvaihe samalla uutta liuosta syöttäen, jolloin kasvatet-15 tiin kiteytysmassan tilavuutta, saantoa ja kidekokoa.
Kiteytysvaiheen aikana kiteytysmassan kuiva-ainepitoisuus vaihteli välillä 81 - 89 % ja lämpötila välillä 65 -69 °C. Kiteytysvaiheen lopuksi kun panostilavuus oli saavutettu, oli massan kuiva-ainepitoisuus 88 %, ksyloosisaanto 36 % 20 ja tyypillinen kidekoko 0,3 mm. Kiteytysmassa siirrettiin jäähdytyskiteyttimeen, jossa se jäähdytettiin 25 tunnissa 40 °C:een ja kiteet erotettiin emäliuoksesta panoslingol-la. Linkousaika oli 5 min ilman pesuvettä. Linkoutuvuus oli hyvä. Kiteen ksyloosipuhtaus oli 97 % ja saanto 74 % 25 ksyloosista.
Esimerkki 5 Lähtöaineena oli sulfiittijäteliemestä kromatogra-fisesti rikastetusta jakeesta patenttihakemuksen FI 950957 mukaisella menetelmällä kiteytetty ja linkoamalla erotettu 30 kidemassa. Liuotettiin ylimäärin kidemassaa 60 °C veteen.
Liuoksen kuiva-ainepitoisuus oli noin 60 paino-% ja lämpötila 60 °C. Liuosta haihdutettiin samalla uutta liuosta syöttäen 30 m3 panoshaihdutuskiteyttimellä alipaineessa 60 °C lämpötilaa ja 15 m3 liuostilavuutta ylläpitäen.
35 Liuoksen kuiva-ainepitoisuutta ja ylikyllästystä nostet tiin tasaisesti haihdutuksen aikana.
13 101980
Kun saavutettiin ylikyllästys 1,16 (näennäinen) O °C lämpötilassa, lisättiin 4 kg jauhemaista kuivaa ksy-loosia (keskimääräinen hiukkaskoko 15 μτη) . Välittömästi siemennyksen jälkeen aloitettiin noin 6 tunnin haihdutus-5 kiteytysvaihe samalla uutta liuosta syöttäen, jolloin kasvatettiin kiteytysmassan tilavuutta, saantoa ja kidekokoa. Kiteytysvaiheen aikana kiteytysmassan kuiva-ainepitoisuus nousi 74 %: sta (RK) 86 %:iin ja lämpötila oli 60 -65 °C. Kiteytysvaiheen lopuksi kun panostilavuus oli saa-10 vutettu, oli massan kuiva-ainepitoisuus 86 %, ksyloosi- saanto 50 % ja tyypillinen kidekoko 0,25 mm. Kiteytysmassa siirrettiin jäähdytyskiteyttimeen, jossa se jäähdytettiin 22 tunnissa 58 °C:een ja kiteet erotettiin emäliuoksesta panoslingolla. Linkoutuvuus oli hyvä ja saanto 60 % ksy-15 loosista.

Claims (25)

101980
1. Menetelmä ksyloosin kiteyttämiseksi ksyloosi-liuoksesta, joka sisältää ksyloosia yli 30 paino-% liuen- 5 neesta kuiva-aineesta, saattamalla liuos ksyloosin suhteen ylikylläiseksi liuokseksi, josta ksyloosi kiteytetään, tunnettu siitä, että ksyloosipitoinen liuos haihdutetaan ylikyllästyneeksi liuoksen kiehumispisteessä 40 -80 °C:ssa, siemennetään, ja jatketaan haihduttamista 10 kiteytysmassan kiehumispisteessä, kunnes saadaan kiteytys-massa, jossa kidesaanto on 1 - 60 % ksyloosista, ja massan kuiva-ainepitoisuus yli 70 %.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ksyloosipitoisen liuoksen pH 15 on 2 - 7.
3. Jonkin patenttivaatimuksen 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ksyloosipitoisen liuoksen disakkaridipitoisuus on alle 4 paino-% kuiva-aineesta .
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että ksyloosiliuos on biomassan ksyloosia sisältävä hydrolysaatti.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ksyloosiliuos on 25 puunjalostusteollisuuden ksyloosia sisältävä sivujae, kuten sulfiittikeittoliemi tai sen osa tai siitä saatu rikaste.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ksyloosiliuos on sulfiitti- 30 keittoliemestä kromatografisesti saatu rikaste.
7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ksyloosiliuos on sulfaatti-keittoliemen esihydrolysaattiosa tai sen jälkihydrolysaat-ti.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että pH on 3 - 4. 101980
9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haihdutuksen ja haih-dutuskiteytyksen aikana johdetaan systeemiin lisää ksy-loosipitoista liuosta.
10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että haihdutus suoritetaan 50 - 70 °C:ssa.
11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään 0,001 - 10. paino-% kiteytysmassan ksyloosista hienojakoista ksy- loosijauhetta siemenkiteiksi.
12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haihdutuskitey-tyksen päätyttyä alennetaan kiteytysmassan lämpötila 70 - 15 20 °C:een.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteytysmassa jäähdytetään 10 - 50 tuntia.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että kiteytysmassa jäähdytetään lämpötilaan 50 - 30 °C.
15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ksyloosiliuos sisältää ksyloosia vähintään n. 50 % kuiva-aineesta.
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuoksen ylikyllästys ksyloo-sin suhteen on kiteytyksen aikana 1,1 - 1,4.
17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuoksen ylikyllästys 30 ksyloosin suhteen on siemennyksen aikana 1,05 - 1,7.
18. Jonkin patenttivaatimuksen 15 - 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteet otetaan talteen linkoamalla.
19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että kiteiden talteenoton helpottamiseksi kiteytysmassaa lämmitetään. 101980
20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteiden talteenoton helpottamiseksi kiteytysmassaa laimennetaan.
21. Jonkin patenttivaatimuksen 15 - 20 mukainen 5 menetelmä, tunnettu siitä, että saadut kiteet käytetään uuden kiteytysmassan valmistukseen.
22. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saadut kiteet uudelleenkiteytetään.
23. Jonkin patenttivaatimuksen 15 - 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteet otetaan talteen suodattamalla.
24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saadut kiteet uudelleenkitey- 15 tetään.
25. Patenttivaatimuksen 23 tai 24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saatu ryönä kiteytetään ja kidefraktio otetaan talteen. 101980
FI971914A 1997-05-05 1997-05-05 Kiteytysmenetelmä FI101980B1 (fi)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI971914A FI101980B1 (fi) 1997-05-05 1997-05-05 Kiteytysmenetelmä
ZA983430A ZA983430B (en) 1997-05-05 1998-04-23 Crystalization method
DE69812349T DE69812349T2 (de) 1997-05-05 1998-05-04 Kristallisationsverfahren
AT98917177T ATE234937T1 (de) 1997-05-05 1998-05-04 Kristallisationsverfahren
IDW991335A ID23922A (id) 1997-05-05 1998-05-04 Metode kristalisasi
AU70485/98A AU730805B2 (en) 1997-05-05 1998-05-04 Crystallization method
JP54776398A JP4423383B2 (ja) 1997-05-05 1998-05-04 結晶化方法
PCT/FI1998/000379 WO1998050589A1 (en) 1997-05-05 1998-05-04 Crystallization method
CA002288190A CA2288190C (en) 1997-05-05 1998-05-04 Crystallization method
ES98917177T ES2195332T3 (es) 1997-05-05 1998-05-04 Metodo de cristalizacion.
EP98917177A EP0983392B1 (en) 1997-05-05 1998-05-04 Crystallization method
US09/072,463 US5951777A (en) 1997-05-05 1998-05-05 Crystallization method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI971914A FI101980B1 (fi) 1997-05-05 1997-05-05 Kiteytysmenetelmä
FI971914 1997-05-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI971914A0 FI971914A0 (fi) 1997-05-05
FI101980B true FI101980B (fi) 1998-09-30
FI101980B1 FI101980B1 (fi) 1998-09-30

Family

ID=8548789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI971914A FI101980B1 (fi) 1997-05-05 1997-05-05 Kiteytysmenetelmä

Country Status (12)

Country Link
US (1) US5951777A (fi)
EP (1) EP0983392B1 (fi)
JP (1) JP4423383B2 (fi)
AT (1) ATE234937T1 (fi)
AU (1) AU730805B2 (fi)
CA (1) CA2288190C (fi)
DE (1) DE69812349T2 (fi)
ES (1) ES2195332T3 (fi)
FI (1) FI101980B1 (fi)
ID (1) ID23922A (fi)
WO (1) WO1998050589A1 (fi)
ZA (1) ZA983430B (fi)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI86440C (fi) 1990-01-15 1992-08-25 Cultor Oy Foerfarande foer samtidig framstaellning av xylitol och etanol.
US7109005B2 (en) 1990-01-15 2006-09-19 Danisco Sweeteners Oy Process for the simultaneous production of xylitol and ethanol
US6663780B2 (en) 1993-01-26 2003-12-16 Danisco Finland Oy Method for the fractionation of molasses
FI106853B (fi) 1998-11-18 2001-04-30 Xyrofin Oy Menetelmä polyolien valmistamiseksi arabinoksylaania sisältävästä materiaalista
FI122018B (fi) 2000-01-31 2011-07-29 Danisco Menetelmä betaiinin kiteyttämiseksi
FI117465B (fi) 2000-02-03 2006-10-31 Danisco Sweeteners Oy Menetelmä pureskeltavien ytimien kovapinnoittamiseksi
FI111164B (fi) 2000-07-12 2003-06-13 Xyrofin Oy Menetelmä kiteisen maltitolin valmistamiseksi keittokiteytystä käyttäen
JP4587636B2 (ja) 2002-11-08 2010-11-24 東レ・ダウコーニング株式会社 熱伝導性シリコーン組成物
US7812153B2 (en) * 2004-03-11 2010-10-12 Rayonier Products And Financial Services Company Process for manufacturing high purity xylose
JP5020769B2 (ja) * 2007-10-17 2012-09-05 日本甜菜製糖株式会社 ラフィノース結晶の製造方法
US8628623B2 (en) * 2009-12-21 2014-01-14 Andritz Technology And Asset Management Gmbh Method and process for dry discharge in a pressurized pretreatment reactor
WO2012007446A1 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 Dsm Ip Assets B.V. Use of a mutarotase in the production of dried powders
MX350529B (es) 2011-12-22 2017-09-08 Xyleco Inc Procesamiento de biomasa.
BR112018015184B1 (pt) 2016-02-19 2022-09-06 Intercontinental Great Brands Llc Processos para criar múltiplas correntes de valor a partir de fontes de biomassa
CN114163306B (zh) * 2021-12-27 2023-12-01 河南豫鑫糖醇有限公司 一种用于提高木糖醇结晶收率的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1245486A (en) * 1969-12-04 1971-09-08 Sued Chemie Ag Process for the preparation of xylose solutions
US5340403A (en) * 1986-10-20 1994-08-23 Zeneca Limited Process for the production of xylose
FI97625C (fi) * 1995-03-01 1997-01-27 Xyrofin Oy Menetelmä ksyloosin kiteyttämiseksi vesiliuoksista
FI952065A0 (fi) * 1995-03-01 1995-04-28 Xyrofin Oy Foerfarande foer tillvaratagande av en kristalliserbar organisk foerening

Also Published As

Publication number Publication date
JP4423383B2 (ja) 2010-03-03
AU730805B2 (en) 2001-03-15
ID23922A (id) 2000-05-25
CA2288190C (en) 2006-10-17
EP0983392A1 (en) 2000-03-08
ZA983430B (en) 1998-11-02
DE69812349D1 (de) 2003-04-24
US5951777A (en) 1999-09-14
EP0983392B1 (en) 2003-03-19
FI101980B1 (fi) 1998-09-30
WO1998050589A1 (en) 1998-11-12
JP2001523967A (ja) 2001-11-27
DE69812349T2 (de) 2003-10-30
ES2195332T3 (es) 2003-12-01
CA2288190A1 (en) 1998-11-12
ATE234937T1 (de) 2003-04-15
FI971914A0 (fi) 1997-05-05
AU7048598A (en) 1998-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100406066B1 (ko) 크실로즈수용액으로부터의크실로즈의회수방법
US5980640A (en) Method for recovering an organic compound from solutions
FI101980B (fi) Kiteytysmenetelmä
FI115919B (fi) Menetelmä kiteytysinhibiittoreiden poistamiseksi monosakkaridisokeriliuoksista
US9109265B2 (en) Process for separation of Ca- or Mg-sulfite spent liquor to yield crystalline xylose
FI114553B (fi) Menetelmä sokereiden ottamiseksi talteen
CN112920235A (zh) 一种异麦芽酮糖醇的制备方法
KR100762289B1 (ko) 말티톨의 결정화 방법
CN216614473U (zh) 一种利用木糖母液联产木糖醇和焦糖色素的系统
MXPA97006618A (en) Method for recovering an organic compound apparatus of solution

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed