FI60236C - Foerfarande varmed hemicellulosa upploeses i tvao faser fraon xylanhaltiga naturprodukter i syfte att tillvarataga xylos - Google Patents
Foerfarande varmed hemicellulosa upploeses i tvao faser fraon xylanhaltiga naturprodukter i syfte att tillvarataga xylos Download PDFInfo
- Publication number
- FI60236C FI60236C FI762664A FI762664A FI60236C FI 60236 C FI60236 C FI 60236C FI 762664 A FI762664 A FI 762664A FI 762664 A FI762664 A FI 762664A FI 60236 C FI60236 C FI 60236C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- alkali
- extraction
- acid
- residue
- temperature
- Prior art date
Links
- 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 description 44
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 30
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 24
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 17
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 11
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 7
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 claims description 6
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 claims description 6
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 claims description 6
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 claims description 5
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 claims description 5
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 claims description 5
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 229960003487 xylose Drugs 0.000 description 19
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 3
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 3-azaniumyl-2-hydroxypropanoate Chemical compound NCC(O)C(O)=O BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000144725 Amygdalus communis Species 0.000 description 1
- 235000011437 Amygdalus communis Nutrition 0.000 description 1
- 241000209761 Avena Species 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 241001070941 Castanea Species 0.000 description 1
- 235000014036 Castanea Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- 240000007817 Olea europaea Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000016976 Quercus macrolepis Nutrition 0.000 description 1
- 241000209056 Secale Species 0.000 description 1
- 235000007238 Secale cereale Nutrition 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 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
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000020224 almond Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 210000002837 heart atrium Anatomy 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014571 nuts Nutrition 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
Ι«Λϋ*»·Ι ΓβΙ kuulutusjulka.su 3 6 WA LBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 00/00 ··($? C (45) -rat?ntti tty 12 1- -l9o1 ' Patent medJelat ^ ^ (51) Kv.lk.3/bft.CI.3 C 13 K 13/00 SUOMI —FINLAND (21) P«t«nttih»k*mu* — P*t*nt*ra6knJn( 76266^ (22) Hakwnlapllvt — AMBknlngadtg 17-09-76 ^ * (23) Alkupllvi— GIMfhMadtf 17.09-76 (11) Twlhit JulktMkil — BIMt o<T«ntllg 09.0U . 77
Patentti- ja rekisterihallitus ............. , . ... .
- ._. . ^ (44) NUttivIksipsnon ]i kuuLjulkslsun pvm. — Λ - 0 rittnt- och ragiitarstyralaan AmMcmi utlagd och utijkrtften puMicerad 31- 08.81 (32)(33)(31) Pyritty woiiwiii li|ifd prtofUt 08.10.75
Saksan Li ittotasavalt a-Forbundsrepubliken • Tyskland(l3E) P 25^5110-9 Toteennäytetty-Styrkt (71) Sud-Chemie A.G., Lenbachplatz 6, 800 Munchen 2, Saksan Li itt otas avalt a-Förbundsrepubliken Tyskltad(DE) (72) Rudolf Fahn, Garamelsdorf, Bernd Brenner, Moosburg, Hans Buckl, Freising-Turatenhausen, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7M Leitzinger Oy (5^*) Menetelmä, jolla liuotetaan helmi selluloosaa kahdessa vaiheessa ksylaani-pitoisista luonnontuotteista tarkoituksena ksyloosin talteenotto - För-farande varmed hemicellulosa upplöses i tv& faser frän xylanhaltiga naturprodukter i syfte att tillvarataga xylos D- (+) -ksyloosilla ja sen hydraus tuotteella, ksylitolilla, on huomattava tekninen merkitys. Ksyloosia voidaan esimerkiksi käyttää elintarviketeollisuudessa eri tarkoituksiin, kun taas ksylitoli on osoittautunut erittäin hyväksi makeutusaineeksi diabeetikoille. Ksyloosin teknisessä valmistuksessa käytetään lähtöaineena lähes pelkästään lehtipuulajeja, kuten pyökkiä ja kastanjaa. Saannot ovat 10 - 12 % (vrt. esimerkiksi DT-PS 912 440).
Patenttijulkaisusta DT-PS 834 079 tunftetaan ksyloosin valmistaminen kaurankuorista. Tässä menetelmässä kuumennetaan kaurankuoria yhdessä 0,08-prosenttisen ammoniakin kanssa kiehumispisteeseen asti tai uutetaan bentseeni-alkoholilla. Sen jälkeen suoritetaan tavanomainen painehydrolysoiAti 0,2 - 0,5-prosenttisella rikkihapolla 125°C:ssa. Mitään muuta jatkokäsittelyä ei tehdä. Esikäsiteltäessä ammoniakilla käytetään 1000 kg kohti kaurankuoria 4 kg ammoniakkia 0,08-prosentti-sena liuoksena. Etikkahapon lohkaisemiseksi tarvitaan kuitenkin 17 kg ammoniakkia. Kyseissä patenttijulkaisussa mainituissa olosuhteissa tuskin sitä paitsi tapahtuu etikkahapon, joka muodostaa kaurankuorista noin 6 painoprosenttia, lohkeamista ja poistumista.
60236 Lähtemällä tästä menetelmästä ehdotetaan hakijan saksalaisissa kuulutusjulkaisuis-sa 2 358 i*07 ja 2 356 U72 menetelmä ksyloosiliuosten valmistamiseksi uuttamalla lehtipuuta tai kaurankuoria emäksisestä vaikuttavalla aineella ja käsittelemällä saatu kiinteä jäännös mineraalihapolla. Tämä menetelmä, jolle on tunnusomaista, että emäksisesti vaikuttavana aineena käytetään alkalihydroksidia, mahdollistaa ensiksikin lähtöaineen käytön täydellisesti hyödyksi ja toiseksi antaa korkeamman ksyloosisaannon.
Tässä menetelmässä on alkalinen uuttoliuos erotettava jäännöksestä suodattamalla, minkä jälkeen jäännös on pestävä alkalin poistamiseksi mahdollisimman perusteellisesti. Jäännöksen alkalipitoisuus häiritsisi muutoin seuraavaksi tapahtuvaa liuottamista hapolla. Alkamisesta liuottamisesta saadun jäännöksen suodattaminen ja pesu suoritetaan tavallisesti suurteknisessä mitassa suodatinpuristimen avulla, jotka vaativat suhteellisen suuria määriä pesuvettä, mikä voi aiheuttaa jätevesi-ongelmia. Sitä paitsi alkaliasetaatin muodossa oleveui etikkahapon talteenottaminen laimeista uutto- ja pesuliuoksista tuottaa vaikeuksia.
ttyös toisen vaiheen jäännös, joka on saatu mineraalihappokäsittelyn jälkeen, erotetaan tavallisesti suodatinpuristimen avulla happamesta, ksyloosipitoisesta uut-toliuoksesta, jolloin myös jälkipesu on tarpeen. Tällöin ksyloosiliuokset saadaan suhteellisen laimeina, joten haihdutuksessa tarvittava energiankäyttö on suhteellisen suuri.
Keksinnön tavoitteena on - välttämällä suodatinpuristimeen liittyvät haitat -tuoda esiin menetelmä, jossa hemiselluloosa liuotetaan kahdessa vaiheessa ja jossa uuttoliuokset saadaan suhteellisen väkevinä ja pesuveden määrä voidaan jokaisessa vaiheessa pitää mahdollisimman pienenä.
Keksinnön kohteena on siten menetelmä, jolla hemiselluloosaa liuotetaan kahdessa vaiheessa ksylaanipitoiaesta luonnontuotteista ksyloosin talteenottamiseksi, jolloin lähtöaine käsitellään ensimmäisessä vaiheessa normaalipaineessa tai korotetussa paineessa ja korotetussa lämpötilassa alkalihydroksidiliuoksella, jonka alkalipitoisuus on riittävä lähtöaineeseen sidotun etikkahapon lohkaisemiseksi ja neutraloimitseksi, poistetaan alkaliliuos reaktioastiästä, suodatetaan ja jäännös uutetaan, jolloin uuttojäännös toisessa vaiheessa happokäsitellään korotetussa paineessa ja korotetussa lämpötilassa, hapan liuos poistetaan reaktioastiasta, suodatetaan ja saatu jäännös uutetaan uudelleen, ja että toisen vaiheen liuos tai uute käsitellään ksyloosin tai ksylitolin talteenottamiseksi.
3 60236
Menetelmälle on tunnusomaista se, että molemmat vaiheet suoritetaan yhdessä ainoassa reaktioastiassa ja että lämpötilassa 100-150°C suoritetun alkalikäsittelyn jäännös uutetaan ainakin yhdellä nestepuskulla lämpötilassa noin 20-120°C, edullisesti noin 50-100°C.
Kun molemmat vaiheet suoritetaan yhdessä ainoassa reaktioastiassa, voidaan jättää pois tähän mennessä tavanomaiset suodatinpuristimet, so. ensimmäisessä vaiheessa saatua jäännöstä ei tarvitse siirtää reaktioastiasta suodatinpuristimeen ja sieltä pesun jälkeen toiseen reaktioastiaan ja happamen liuottamisen jälkeen uudelleen suodatinpuristimeen. Kaksivaiheisen liuottamisen suorittaminen yhdessä ainoassa reaktioastiassa on tähän mennessä näyttänyt käytännöllisesti katsoen mahdottomalta, koska pestävän jäännöksen kerrospaksuus on erittäin korkea verrattuna suodatinka-kun kerrospaksuuteen normaalissa suodatinpuristimessa. Lisäksi ksylaanipitoinen luonnontuote turpoaa aikalisissä liuoksissa, joten ensimmäisessä vaiheessa oli odotettavissa jäännöksen suuresta kerrospaksuudesta johtuen suodatusvaikeuksia. Yllättäen kuitenkin todettiin, että alkalisesti käsitellyn jäännöksen poistuminen tapahtui erittäin nopeasti tietyn odotusajan jälkeen, kun alkalipitoisuutta oli hieman laskettu pesuvedellä.
Ksylaanipitoisina luonnontuotteina tulevat kysymykseen esimerkiksi puujätteet, erityisesti lehtipuiden, kuten pyökin, koivun tai tammen jätteet; kaurankuoret; olki, esimerkiksi vehnän, rukiin, ohran, kauran, riisin oljet jne.; maissinvarret, ba-gassi, kivipähkinäkuoret, kuten kookospähkinäkuoret, mantelikuoret, palmuytimien, oliivinytimien, taatelinytimien kuoret, Babacu-pähkinät ja samantapaiset kivipMh-kinät. Keksinnön mukaisen menetelmän edut ovat erityisen selviä ksylaanipitoisessa luonnontuotteessa, joilla aikalisissä liuoksissa on suuri turpoamistaipumus, kuten esimerkiksi kaurankuorilla ja oljilla.
Alkalikäsittely suoritetaan ensimmäisessä vaiheessa tavallisesti paineessa noin 1,0 - 3,0 baria, parhaiten noin 1,5 2,0 baxia, lämpö- 6 0236 tiloissa noin 100 - 150°C, parhaiten 100 - 120°C ja parhaiten noin 60 minuutin aikana; saatu liuos suodatetaan reaktio-astiasta parhaiten,lämpötiloissa noin 100 - 150°C. Luonnollisesti voidaan käyttää alhaisempiakin lämpötiloja, jolloin tarvitaan tosin pidempi aika sidotun etikkahapon lohkaisemiseen. Toisaalta korkeammissa lämpötiloissa on vaarana pentosaanien hajoaminen.
Myös alkalihydroksidiliuoksen konsentraatio vaikuttaa ensimmäisessä vaiheessa liuottamisaikaan ja pentosaanien hajottamiseen, minkä vuoksi käytetään parhaiten noin 0,025 - 1,25-moolista alkalihydroksidi-liuosta. Korkeammissa alkalihydroksidikonsentraatioissa voi muodostua esimerkiksi myös liukenevia ligniimi-ksyloosi-komplekseja, jotka pienentävät ksyloosisaantoa.
Käyttämällä keksinnön raukaisen menetelmän ensimmäisessä vaiheessa alkalihydroksidia lohkaistaan ja neutraloidaan käytettyjen ksylaani-pitoisten luonnontuotteiden sisältämä, sidottu etikkahappo, jolloin käytetään vähintään 1 mooli alkalia kutakin sidottua etikkähappomoolia kohti. Sitä paitsi liukenevat myös kiteytymistä estävät typpipitoiset aineet sekä muut saateaineet, joiden laatua ei vielä tunneta, kun taas alkalihydroksidi ei käytetyissä konsentraatioissa vaikuta pento-sääniin. Alkaliin sitoutunut etikkahappo voidaan vapauttaa tekemällä happameksi ja tislata pois ja ottaa tarvittaessa talteen tisleestä uuttamalla sopivalla liuottimella.
Alkalihydroksidia käytetään parhaiten 1-2 moolia kutakin sidottua etikkahappomoolia kohti, erityisesti 1,1 - 1,2 moolia alkalihydroksidia sidottua etikkahappomoolia kohti. Kun alkalihydroksidia käytetään noin 2 moolia, tulee pentosaanien hajoaminen ja siten ksyloosisaannon pieneneminen merkittäväksi. Sidotun etikkahapon määrä voidaan helposti todeta koeliuottamisen avulla.
Keksinnön tunnusmerkki on siis se, että alkali- käsittelyn jälkeen uuttaminen suoritetaan ainakin yhdellä nestepuskulla lämpötilassa noin 20 - 120°C, parhaiten noin 50 - 100°C. "Nestepuskulla" tarkoitetaan sitä, että reaktioastiaan johdetaan suhteellisen pieniä liuotintilavuuksia jaksottaisesti jatkuvan liuotinvirran asemesta. Syötetty liuotinmäärä ei ole tavallisesti korkeampi kuin uutettavan jäännöksen tilavuus. Liuottimen tai uuteaineen syöttämisen jälkeen tämä pysyy jonkin aikaan stationäärisessä kosketuksessa uutettavan 5 60236 jäännöksen kanssa, minkä jälkeen se painetaan paine-eron avulla pois jäännöksestä ja korvataan toisella nestepuskulla, jonka tilavuus on myös suurin piirtein samaa suuruusluokkaa kuin uutettavan jäännöksen tilavuus.
Uuttaminen alkalikäsittelyn jälkeen suoritetaan parhaiten useamman nestepuskun avulla, jolloin jossakin viimeisistä puskuista pH säädetään hapon avulla alle 5. Tämän etuna on se, että seuraavaksi tapahtuvassa happokäsittelyssä hapon konsentraatio säilyy.
Happokäsittely suoritetaan tavallisesti lämpötiloissa noin 100 -150°C, parhaiten noin 120 - 140°C, jolloin hapon määrä mitoitetaan yleensä siten, että ensimmäisen vaiheen muuttamisjäännös pystyy sen juuri ottamaan vastaan. Tällöin voidaan joko johtaa tarkkaan annosteltu happomäärä reaktioastiaan tai, mikä on yksinkertaisempaa, syöttää ensin ylimäärä happoa ja ylimäärä erottaa suodattamalla. Hapon määrän rajoittamisen etuna on, että liukeneminen tapahtuu oikeassa mitassa, so. vain hemiselluloosa liukenee, ja epäsuotavaa furfuraalin muodostumista tapahtuu vähemmän, jolloin saadaan korkeampia ksyloosisaantoja.
Happokäsittely suoritetaan tavallisesti laimeilla mineraalihapoilla, vaikkakin voidaan käyttää myös orgaanisia happoja, kuten oksaalihappoa. Mineraalihappona käytetään esimerkiksi rikkihappoa, suolahappoa tai bromivetyhappoa, parhaiten kuitenkin rikkihappoa, konsentraatiossa noin 0,5-5 painoprosenttia, jolloin tässä tapauksessa käsittelyaika on noin 15 - 45 minuuttia.
Kuten uutettaessa alkalikäsittelynkin jälkeen, suoritetaan uuttaminen happokäsittelyn jälkeen parhaiten vähintään yhdellä nestepuskulla lämpötilassa noin 20 - 120°C, parhaiten noin 50 - 100°C, jolloin saavutetaan edellä alkalisen uuton yhteydessä kuvatut edut. Lisäksi etuna on, että uuttonesteen suhteellisen pienten tilavuuksien ansiosta saadaan korkeampia ksylooslkonsentraatioita, jolloin ksyloosiliuosten jatkokäsittely tulee taloudellisemmaksi.
Alkali- ja/tai happokäsittely ja mahdollisesti näistä seuraava uuttaminen (tämä koskee sekä uuttamista alkalikäsittelyn jälkeen että uuttamista happokäsittelyn jälkeen) suoritetaan parhaiten edellisten panosten vähemmän konsentroiduilla uutteilla. Tällä tavoin vähemmän väkevöidyissä uutteissa olevat liuenneet aineet eivät mene hukkaan, vaan konsentroituvat koko ajan. Tämä on erityisen tärkeää toisessa 6 60236 vaiheessa, koska tällä tavoin voidaan pitää ksyloosihäviöt alhaisina.
Edelleen on osoittaunut,edulliseksi johtaa höyryä alkali- ja/tai happokäsittelyn, mahdollisesti myös näitä seuraavan uuttamisen aikana. Höyry nostaa tai pitää yllä lämpötilaa reaktioastiassa, millä erityisesti nostetaan uuttamisnopeutta. Erityisen edullista on syöttää höyryä alkalikäsittelyn aikana, koska tällä tavoin helpotetaan emäksisen uutteen suodattamista ja jäännöksen jälkipesua.
Alkali- ja/tai happokäsittelyssä ja mahdollisesti myöhemmissä uutoissa esikuumennetaan lähtöaines tai jäännös höyryä syöttämällä lämpötilaan noin 100 - 150°C. Tämä toimenpide ei ainoastaan paranna suodattumista ja pesua vaan toimenpiteen, jossa esikuumennettu lähtöaine tai jäännös lisätään äkkiä noin 10 - 60°C kylmempään nesteeseen, yhteydessä aiheuttaa lisäetuna sen, että lähtöaineksen tai jäännöksen huokosissa oleva höyry kondensoituu ja muodostunut tyhjiö imee kylmemmän nesteen huokosiin. Tällä tavoin tulee aineenvaihto paremmaksi.
Käsittelyliuokset tai uutteet suodatetaan reaktioastian alaosaan järjestetyn seulan läpi ja jatkokäsitellään.
Keksintöä kuvataan lähemmin viitaten piirustukseen, joka esittää suositeltua suoritusesimerkkiä.
Esimerkki 20 kg kaurankuoria, joiden kosteuspitoisuus on noin 10 %, laitetaan paineastiaan 1, jonka sisään alaosaan on rakennettu seulakartio, ja kuumennetaan noin 110°C:een syöttämällä höyryä alhaaltapäin (venttiili 3) seulakartion 2 läpi. Paine asettuu noin 1,5 bariin, ja sen jälkeen höyrystetään 10 minuuttia pitämällä ilmanpoistoventtiili 4 hieman auki. Tämän jälkeen lisätään ylhäältäpäin venttiilin 8 kautta 60 litraa vesipitoista natriumhydroksidia, jonka konsentraatio on noin 0,5 - 1,0 painoprosenttia NaOH, lämpötilassa noin 60°C säiliöstä 11, minkä jälkeen kuumennetaan uudelleen 110°C:een.
Neste-kiintoaines-seos pidetään tässä lämpötilassa 1 tunti johtamalla alhaaltapäin höyryä venttiilin 3 kautta ja samalla pitämällä ilmanpoistoventtiili 4 vähän auki; tämän jälkeen n atriumhydroksidi, joka ei ole jäänyt ainekseen, lasketaan yhdessä uuteaineiden kanssa. Venttiilin 5 7 60236 ja seulakartion 2 kautta, paisutetaan ilmakehän paineeseen paisunta-säiliössä 6 ja johdetaan jatkokäsittelyyn (etikkahapon talteenottoon).
Uuttamista varten lisätään puskuna ylhäältäpäin 40 litraa 90-asteista vettä säiliöstä 12 ja kuumennetaan vähintään 110°C:een alhaaltapäin syöttämällä höyryä venttiilin 3 kautta. Saatu uute johdetaan seula-kartion 2, venttiilin 5 ja paisuntasäiliön 6 kautta jatkokäsittelyyn orgaanisten happojen (esimerkiksi etikkahappo) ja ligniinin talteen-ottamiseksi tai varastointi uudelleen käyttöä varten.
Tämän jälkeen johdetaan säiliöstä 12 analogisella tavalla kolme muuta vesipuskua, joiden tilavuus on 20 litraa ja lämpötila 90°C.
Tämän jälkeen lisätään säiliöstä 13 20 litraa 0,05-prosenttista rikkihappoa, jonka lämpötila on 90°C ja tämän jälkeen vielä säiliöstä 12 20 litraa 90-asteista vettä. Jotta päästäisiin korkeampaan kosentraa-tioon, voidaan jälkimmäinen pusku varastoida ja käyttää seuraavassa panoksessa natriumhydroksidin valmistamiseen tai ensimmäisenä vesi-puskuna.
Alkalisesti käsitellyn lähtöaineen uuttamisen jälkeen jäljelle jäänyt jäännös kuumennetaan samassa paineastiassa 1 110°C:een. Paine asettuu tällöin on 1,5 bariin. Säiliöstä 14 lisätään yhteensä 50 litraa 2,5-prosenttista ja 60-asteista rikkihappoa, erityisesti 25 litraa sekä ylhäältä että alhaalta venttiileiden 8 ja 9 avulla. Uuteaineen imeyttämisen jälkeen lasketaan laimennettu happo säiliöön 14 seula-kaartion 12 ja paisuntasäiliön 6 kautta. Happo säilytetään siellä seuraavaa panosta varten sen jälkeen, kun se on väkevöity H^SO^-pitoi-suuteen 2,5 %. Täytös kuumennetaan nyt johtamalla suoraa, eli 135-asteista tai 3,5 barin höyryä ja pidetään tässä lämpötilassa 30 minuuttia.
Säiliöstä 15 lisätään ylhäältäpäin venttiilin 8 kautta uuttamista varten 20 litraa varastoitua uutetta, joka on saatu edeltävästä, happo-käsitellystä panoksesta ja jonka lämpötila on noin 90°C. Täytös nostetaan lämpötilaan 110°C johtamalla alhaaltapäin venttiilin 3 kautta suoraa hövrvä. Saatu uute poistetaan seulakartion 2 ja paisuntasäiliön 6 kautta. Saatu liuos, jonka ksyloosikonsentraatio on noin 15 % ja joka sisältää vähän epäpuhtauksia, voidaan jatkokäsitellä ksyloosiksi ja mahdollisesti ksylitoliksi· . Ksy loosin kokonaissaanto uutteessa (laskettuna lähtöaineksen ksyloosipitoisuudesta) on 80 %.
8 60236
Analogisella tavalla lisätään molemmat seuraavat vesipuskut/ joiden kuminankin tilavuus on noin 15 litraa ja lämpötila noin 90°C, säiliöistä 16 ja 17. Nämä säilytetään seuraavaa panosta varten paineastiasta 1 poistamisen jälkeen säiliössä 15. Seuraava pusku otetaan säiliöstä 18 ja varastoidaan säiliöön 16. Molemmat viimeiset puskut (kumpikin noin 15 litraa) muodostuvat noin 60-asteisesta, säiliöstä 12 saadusta vedestä.
Ne varastoidaan säiliöihin 17 ja 18. Paineastia 1 kuumennetaan uudelleen painetta 4 baria vastaavaan lämpötilaan ja jäännös työnnetään venttiilin 7 kautta pois. Se sisältää 50 % syötetystä kuiva-aineesta, ja sen kosteuspitoisuus on noin 65 %. Yläkannen 10 aukaisemisen jälkeen voidaan astia täyttää uudelleen.
Claims (6)
- 9 60236
- 1. Menetelmä, jolla hemiselluloosaa liuotetaan kahdessa vaiheessa ksylaanipitoi-sesta luonnontuotteista ksyloosin talteenottamiseksi, jolloin lähtöaine käsitellään ensimmäisessä vaiheessa normaalipaineessa tai korotetussa paineessa ja korotetussa lämpötilassa alkalihydroksidiliuoksella, jonka alkaalipitoisuus on riittävä lähtöaineeseen sidotun etikkahapon lohkaisemiseksi ja neutraloimiseksi, poistetaan alkaliliuos reaktioastiasta, suodatetaan ja jäännös uutetaan, jolloin uuttojäännös toisessa vaiheessa happokäsitellään korotetussa paineessa ja korotetussa lämpötilassa, hapan liuos poistetaan reaktioastiasta, suodatetaan ja saatu jäännös uutetaan uudelleen, ja että toisen vaiheen liuos tai uute käsitellään ksyloosin tai ksylitolin talteenottamiseksi, tunnettu siitä, että molemmat vaiheet suoritetaan yhdessä ainoassa reaktioastiassa ja että lämpötilassa 100-150°C suoritetun alkalikäsittelyn jäännös uutetaan ainakin yhdellä nestepus-kulla lämpötilassa noin 20-120°C, edullisesti noin 50-100°C.
- 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttaminen alkalikäsittelyn jälkeen suoritetaan useammalla nestepuskulla ja jokin viimeisistä puskuista säädetään hapon avulla pH-arvoon alle 5·
- 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttaminen happokäsittelyn jälkeen suoritetaan vähintään yhdellä nestepuskulla noin 20-120°C, parhaiten noin 50-100°C lämpötilassa. li. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkali- ja/tai happokäsittely ja mahdollisesti seuraava uutto tai seuraavat uutot suoritetaan edellisten panosten vähemmän väkevöidyillä uutteilla.
- 5. Jonkin patenttivaatimuksen l-k mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkali- ja/tai happokäsittelyn ja mahdollisesti seuraavan uuttamisen tai uuttamisien aikana, parhaiten alkalikäsittelyn aikana, syötetään höyryä.
- 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu 3iitä, että alkali- ja/tai happokäsittelyssä ja mahdollisesti seuraavassa uuttamisessa tai seuraavissa uuttamisissa lähtöaine tai jäännös esikuumennetaan noin 100-150°C lämpötilaan ja lisätään nopeasti noin 10-60°C kylmempää nestettä.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2545110 | 1975-10-08 | ||
| DE2545110A DE2545110C3 (de) | 1975-10-08 | 1975-10-08 | Verfahren zum zweistufigen Aufschließen der Hemicellulosen von xylanhaltigen Naturprodukten zwecks Gewinnung von Xylose |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI762664A FI762664A (fi) | 1977-04-09 |
| FI60236B FI60236B (fi) | 1981-08-31 |
| FI60236C true FI60236C (fi) | 1981-12-10 |
Family
ID=5958664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI762664A FI60236C (fi) | 1975-10-08 | 1976-09-17 | Foerfarande varmed hemicellulosa upploeses i tvao faser fraon xylanhaltiga naturprodukter i syfte att tillvarataga xylos |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4072538A (fi) |
| JP (1) | JPS5248700A (fi) |
| AT (1) | AT349033B (fi) |
| BE (1) | BE847080A (fi) |
| CH (1) | CH626405A5 (fi) |
| DE (1) | DE2545110C3 (fi) |
| FI (1) | FI60236C (fi) |
| FR (1) | FR2327314A1 (fi) |
| GB (1) | GB1513196A (fi) |
| IT (1) | IT1069832B (fi) |
| SE (1) | SE434278B (fi) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201596A (en) * | 1979-01-12 | 1980-05-06 | American Can Company | Continuous process for cellulose saccharification |
| US4205673A (en) * | 1979-02-05 | 1980-06-03 | Mine Safety Appliances Company | Breathing apparatus with an automatic firing mechanism |
| US4370172A (en) * | 1981-03-17 | 1983-01-25 | Compagnie De Construction Mecanique Sulzer, French Societe Anonyme | Controlled vortex pump feed for supplying cellulose-containing material to reaction vessel |
| FR2668165A1 (fr) * | 1990-10-23 | 1992-04-24 | Toulouse Inst Nat Polytech | Procede et installation pour preparer un jus concentre de pentoses et/ou hexoses a partir de matieres vegetales riches en hemicelluloses. |
| US5125977A (en) * | 1991-04-08 | 1992-06-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass |
| US7812153B2 (en) * | 2004-03-11 | 2010-10-12 | Rayonier Products And Financial Services Company | Process for manufacturing high purity xylose |
| US7815741B2 (en) * | 2006-11-03 | 2010-10-19 | Olson David A | Reactor pump for catalyzed hydrolytic splitting of cellulose |
| US7815876B2 (en) * | 2006-11-03 | 2010-10-19 | Olson David A | Reactor pump for catalyzed hydrolytic splitting of cellulose |
| KR101657100B1 (ko) * | 2008-10-29 | 2016-09-19 | 삼성전자주식회사 | 리그노셀룰로오스계 바이오매스의 분별방법 및 분별장치 |
| EP2352878A1 (en) * | 2008-11-20 | 2011-08-10 | E. I. du Pont de Nemours and Company | Sugar production by decrystallization and hydrolysis of polysaccharide enriched biomass |
| US8524474B2 (en) * | 2008-11-20 | 2013-09-03 | E I Du Pont De Nemours And Company | Process for producing a concentrated sugar solution by enzymatic saccharification of polysaccharide enriched biomass |
| CA2739704C (en) * | 2008-11-20 | 2015-08-18 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Process for producing a sugar solution by combined chemical and enzymatic saccharification of polysaccharide enriched biomass |
| US9982317B2 (en) | 2011-07-07 | 2018-05-29 | Poet Research, Inc. | Systems and methods for acid recycle |
| CN111996296A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-11-27 | 无锡绿色分离应用技术研究所有限公司 | 一种从半纤维素提取木糖的环保型方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3565687A (en) * | 1968-02-26 | 1971-02-23 | Okamura Oil Mill | Manufacturing method of xylose with cottonseed hulls as material |
| IT1025347B (it) * | 1973-11-23 | 1978-08-10 | Sued Chemie Ag | Processo per la disgregazione di gusci di avena |
| IT1025544B (it) * | 1973-11-23 | 1978-08-30 | Sued Chemie Ag | Processo per disgregare legno di latifoglie |
| FI51371C (fi) * | 1974-10-04 | 1976-12-10 | Rosenlew Ab Oy W | Menetelmä polysakkaridipitoisen raaka-aineen hajottamiseksi happohydro lyysin avulla. |
| US3990904A (en) * | 1976-05-11 | 1976-11-09 | Sud-Chemie Ag | Method for the preparation of xylose solutions |
-
1975
- 1975-10-08 DE DE2545110A patent/DE2545110C3/de not_active Expired
-
1976
- 1976-09-16 CH CH1176076A patent/CH626405A5/de not_active IP Right Cessation
- 1976-09-17 AT AT689976A patent/AT349033B/de not_active IP Right Cessation
- 1976-09-17 FI FI762664A patent/FI60236C/fi not_active IP Right Cessation
- 1976-10-04 GB GB41050/76A patent/GB1513196A/en not_active Expired
- 1976-10-04 US US05/729,058 patent/US4072538A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-10-06 SE SE7611093A patent/SE434278B/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-10-06 IT IT51604/76A patent/IT1069832B/it active
- 1976-10-07 JP JP51119893A patent/JPS5248700A/ja active Pending
- 1976-10-07 FR FR7630166A patent/FR2327314A1/fr active Granted
- 1976-10-08 BE BE171343A patent/BE847080A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT349033B (de) | 1979-03-12 |
| DE2545110A1 (de) | 1977-04-28 |
| FR2327314B1 (fi) | 1981-01-09 |
| GB1513196A (en) | 1978-06-07 |
| JPS5248700A (en) | 1977-04-18 |
| IT1069832B (it) | 1985-03-25 |
| US4072538A (en) | 1978-02-07 |
| FI762664A (fi) | 1977-04-09 |
| DE2545110C3 (de) | 1981-09-10 |
| BE847080A (fr) | 1977-01-31 |
| CH626405A5 (fi) | 1981-11-13 |
| DE2545110B2 (de) | 1980-01-03 |
| ATA689976A (de) | 1978-08-15 |
| FI60236B (fi) | 1981-08-31 |
| SE434278B (sv) | 1984-07-16 |
| SE7611093L (sv) | 1977-04-09 |
| FR2327314A1 (fr) | 1977-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI60236C (fi) | Foerfarande varmed hemicellulosa upploeses i tvao faser fraon xylanhaltiga naturprodukter i syfte att tillvarataga xylos | |
| FI60033B (fi) | Foerfarande foer tvaofasig upploesning av xylanhaltiga naturprodukter foer tillvaratagande av xylos | |
| JP2002541355A (ja) | リグノセルロース含有バイオマスの分離方法 | |
| US3579380A (en) | Process for the production of xylose solutions | |
| FI59121C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av xylos av loevtrae genom upploesning i tvao steg | |
| JP6723943B2 (ja) | キシラン含有物の製造方法 | |
| SK175998A3 (en) | Method for producing xylitol | |
| FI62141C (fi) | Kontinuerligt foerfarande foer uppslutning i tvao steg av hemicellulosa ur xylanhaltiga naturprodukter foer tillvaratagande av xylos | |
| US2293724A (en) | Method of treating waste material of wood sugar processes or the like | |
| US3085038A (en) | Production of cellulose furfural and fodder from agricultural waste | |
| JPH0774212B2 (ja) | 水溶液から高圧抽出によってトリオキサンを回収する方法 | |
| US1816136A (en) | Method of converting wood into sugar and other products | |
| Masawi et al. | Production of Xylose from Brewers Spent Grain by Dilute Hydrochloric Acid Hydrolysis. | |
| JPH0575400B2 (fi) | ||
| DE1567350A1 (de) | Verfahren zur Verzuckerung der Hemizellulose von Holz oder anderen Ausgangsmaterialien durch Druckperkolation mit verduennten Saeuren sowie zur Weiterverarbeitung der gewonnenen Zuckerloesungen und des im wesentlichen aus Zellulose und Lignin bestehenden Rueckstandes | |
| DE2736864C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Futtermitteln und zuckerhaltigen Lösungen aus pflanzlichen Rohstoffen | |
| US251887A (en) | Grape-sugar | |
| FI76845C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av cellulosamassa och socker ur loevvedsflis. | |
| AT32603B (de) | Verfahren zur Herstellung von zuckerhaltigen Maischen aus Pflanzen und deren Abfällen. | |
| DD270715A1 (de) | Verfahren zur isolierung von xylan aus hemicellulose enthaltenden ablaugen des buchenholzes | |
| JPH06228128A (ja) | ベンゼンの除去方法 | |
| CS210440B1 (cs) | Způsob výroby technického dletyléteru | |
| CH159404A (de) | Verfahren zur Herstellung von Äthern und Estern. | |
| HU187696B (en) | Step by step method for producing furfurol from pentosane-containing vaste materials of plants or from pentose solutions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: SUED-CHEMIE A.G. |