FI65801C - PROTECTION OF CELLULOSE WITHOUT CELLULOSE - Google Patents

PROTECTION OF CELLULOSE WITHOUT CELLULOSE Download PDF

Info

Publication number
FI65801C
FI65801C FI790791A FI790791A FI65801C FI 65801 C FI65801 C FI 65801C FI 790791 A FI790791 A FI 790791A FI 790791 A FI790791 A FI 790791A FI 65801 C FI65801 C FI 65801C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cellulose
acid
sulfuric acid
glucose
dilute
Prior art date
Application number
FI790791A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI65801B (en
FI790791A (en
Inventor
George T Tsao
Terry Yu-Chia Chou
Original Assignee
Purdue Research Foundation
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 Purdue Research Foundation filed Critical Purdue Research Foundation
Publication of FI790791A publication Critical patent/FI790791A/en
Priority to FI824122A priority Critical patent/FI65786C/en
Publication of FI65801B publication Critical patent/FI65801B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI65801C publication Critical patent/FI65801C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/04Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

tr r«i nn kuulutusjulkaisu /rflni V&fjk W (1) UTLÄGGNINGSSKIUFT 65 801 C (45) Fatsnltl nySnnstty 10 07 1984tr r «i nn advertisement publication / rflni V & fjk W (1) UTLÄGGNINGSSKIUFT 65 801 C (45) Fatsnltl nySnnstty 10 07 1984

Patent msddelat ¢1) Kv.NL/lM.a.3 C 13 K 1/02, C 12 P 19/02 SUOMI—FINLAND (21) PeentUhikemu»—P*t«ncanaBkninf 790791 (22) Hikwn^tflv·—AmMtnlnfidac 07.03.79 (FI) (23) AlkupUvf— Glltlfketatftg 07.03.79 (41) Tulkit luikituksi — ftIMt offwttNg 09.09.79Patent msddelat ¢ 1) Kv.NL/lM.a.3 C 13 K 1/02, C 12 P 19/02 FINLAND — FINLAND (21) PeentUhikemu »—P * t« ncanaBkninf 790791 (22) Hikwn ^ tflv · - AmMtnlnfidac 07.03.79 (FI) (23) AlkupUvf— Glltlfketatftg 07.03.79 (41) Interpreters slipped - ftIMt offwttNg 09.09.79

Htmttl- ja r*kist«rihftllfait f44) Nlhtiviktlptnon |a kwut|ullfil«un pvm. — w na Ok ratlnl)· och fgIlf ftyrd—1> ' ' AimMom uttafd ock utl^kfUkuu pubUcftd * J * (32)(33)(31) Pyydetty ttuolktw I||M prior** 08.03.78Htmttl- ja r * Kist «rihftllfait f44) Nlhtiviktlptnon | a kwut | ullfil« un pvm. - w na Ok ratlnl) · och fgIlf ftyrd — 1> '' AimMom uttafd ock utl ^ kfUkuu pubUcftd * J * (32) (33) (31) Pyydetty ttuolktw I || M prior ** 08.03.78

USA(US) 88M8OUSA (US) 88M8O

(71) Purdue Research Foundation, Graduate House East, West Lafayette,(71) Purdue Research Foundation, Graduate House East, West Lafayette,

Indiana, USA(US) (72) George T. Tsao, West Lafayette, Indiana,Indiana, USA (72) George T. Tsao, West Lafayette, Indiana,

Terry Yu-Chia Chou, West Lafayette, Indiana, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä glukoosin saamiseksi suurena saantona selluloosasta -Förfarande för utvinning av glukos i gott utbyte ur cellulosa Tämä keksintö kohdistuu menetelmään glukoosin saamiseksi suurena saantona selluloosapitoisista materiaaleista talteenotetus-ta selluloosasta, jolloin selluloosapitoinen materiaali hydrolysoidaan laimealla rikkihapolla noin 121°C lämpötilassa hemiselluloosan poistamiseksi ja kiinteä jäännös erotetaan hemiselluloosan poistamisen jälkeen.The present invention relates to a method for obtaining high glucose from cellulose. as a yield from cellulose recovered from cellulosic materials, wherein the cellulosic material is hydrolyzed with dilute sulfuric acid at a temperature of about 121 ° C to remove hemicellulose and the solid residue is separated after removal of the hemicellulose.

Selluloosapitoisten materiaalien, kuten maissinkorsien, sahajauhon, olkien ja bagassin, hyödyntäminen on viime aikoina ollut suuren mielenkiinnon kohteena, erikoisesti näiden jätemateriaalien hyödyntämiseksi polttoaineiden, ravintoaineiden, kemikaalien ja muiden hyödyllisten tuotteiden valmistamista varten.The utilization of cellulosic materials such as corn stalks, sawdust, straw and bagasse has been of great interest recently, especially for the utilization of these waste materials for the production of fuels, nutrients, chemicals and other useful products.

Selluloosapitoiset materiaalit sisältävät kolmea pääaine-osaa, jotka ovat selluloosa, hemiselluloosa ja ligniini. Menetelmiä hemiselluloosan uuttamiseksi on aikaisemmin ehdotettu ja/tai käy- 2 65801 tetty ja tätä tunnettua uutettua hemiselluloosaa voidaan käyttää hyödyksi useissa nykyisin käytetyissä menetelmissä, kuten hydrolyy-sissä, käymisessä ja pyrolyysissä.Cellulosic materials contain three main components, which are cellulose, hemicellulose and lignin. Methods for extracting hemicellulose have been previously proposed and / or used, and this known extracted hemicellulose can be utilized in a number of currently used methods, such as hydrolysis, fermentation and pyrolysis.

Myös ligniiniä on eristetty selluloosapitoisista materiaaleista. Koska ligniinin vety- ja hiilipitoisuus on suurempi ja hap-pitoisuus pienempi kuin selluloosan tai hemiselluloosan, on sen polttoainearvo suurin näistä kolmesta. Erotettua ligniiniä voidaan polttaa vesihöyryn ja sähkön muodostamiseksi ja sitä voidaan käyttää myös useiden hyödyllisten tuotteiden, kuten vaniliinin, dimetyy-lisulfoksidin, dimetyylisulfidin, metyylimerkaptaanin ja katekolin, valmistukseen.Lignin has also been isolated from cellulosic materials. Because lignin has a higher hydrogen and carbon content and a lower oxygen content than cellulose or hemicellulose, its fuel value is the higher of the three. The separated lignin can be combusted to generate water vapor and electricity and can also be used to produce a number of useful products such as vanillin, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfide, methyl mercaptan and catechol.

Selluloosan talteenotto ja hyödyntäminen, esimerkiksi hydrolysoimalla sitä glukoosiksi, on tähän mennessä ollut hankalaa selluloosan kiteisen rakenteen ja materiaalin sisältämän ligniinin takia.The recovery and utilization of cellulose, for example by hydrolysis to glucose, has hitherto been difficult due to the crystalline structure of the cellulose and the lignin contained in the material.

On yritetty hydrolysoida selluloosaa happojen ja/tai entsyymien avulla, mutta nämä pyrkimykset eivät ole olleet menestyksellisiä.Attempts have been made to hydrolyze cellulose with acids and / or enzymes, but these attempts have not been successful.

Happojen, kuten rikkihapon käyttö selluloosapitoisten materiaalien hydrolyysissä glukoosin muodostamiseksi on ollut tunnettua jo useita vuosikymmeniä. Yleisesti kaikki aikaisemmin esitetyt menetelmät selluloosan hydrolysoimiseksi rikkihappoa käyttäen voidaan jakaa kahteen suureen ryhmään; niihin, joissa käytetään laimeaa rikkihappoa, ja niihin, joissa käytetään väkevää rikkihappoa. Laimeaa happoa käyttävissä menetelmissä rikkihappoliuos sisältää tavallisesti noin 5 - 50 g H2SO^/kg vesiliuosta. Lämpötilan ollessa noin 150 - 350°C selluloosapitoiset materiaalit, kuten puulastut, suspendoi-tuina laimeaan happoon hydrolysoituvat muodostaen glukoosia selluloosasta ja 5 hiiliatomia sisältäviä sokereita hemiselluloosasta. Koska reaktiolämpötila on tavallisesti laimean hapon kiehumispisteen yläpuolella, täytyy hydrolyysireaktio suorittaa painereakto-reissa. Korkeissa lämpötiloissa glukoosi ja 5 hiiliatomia sisältävät sokerit hajoavat hapon vaikutuksesta muodostaen furfuraalia ja sen johdannaisia, jotka usein reagoivat edelleen muodostaen haitallisia sivutuotteita. Laimeaa happoa käyttävä menetelmä ei näin ollen yleensä ole käyttökelpoinen glukoosin saamiseksi selluloosasta suurina saantoina vähäisin kustannuksin. Tavallisesti laimeaa hap- 3 65801 poa käyttävä menetelmä antaa noin 50-%:isen tai pienemmän saannon käytettävissä olevasta selluloosasta laskettuna, ja käyttökelvottomien sivutuotteiden saastuttamana. Laimeaa happoa käyttävät menetelmät ovat hyvin tunnettuja ja useat tutkijat ovat tutkineet niitä perusteellisesti.The use of acids such as sulfuric acid in the hydrolysis of cellulosic materials to form glucose has been known for several decades. In general, all of the previously described methods for hydrolyzing cellulose using sulfuric acid can be divided into two major groups; those using dilute sulfuric acid and those using concentrated sulfuric acid. In dilute acid processes, the sulfuric acid solution usually contains about 5 to 50 g of H2SO4 / kg of aqueous solution. At a temperature of about 150 to 350 ° C, cellulosic materials such as wood chips, when suspended in dilute acid, hydrolyze to form glucose from cellulose and sugars containing 5 carbon atoms from hemicellulose. Since the reaction temperature is usually above the boiling point of the dilute acid, the hydrolysis reaction must be carried out in pressure reactors. At high temperatures, glucose and sugars containing 5 carbon atoms decompose under the influence of acid to form furfural and its derivatives, which often continue to react to form harmful by-products. Thus, a dilute acid process is generally not useful for obtaining glucose from cellulose in high yields at low cost. Usually, a process using dilute oxygen 3 65801 poa gives a yield of about 50% or less, based on the available cellulose, and contaminated with unusable by-products. Methods using dilute acid are well known and have been extensively studied by several researchers.

On olemassa myös lukuisia julkaisuja selluloosan hydrolyy-simenetelmistä, joissa käytetään väkevää rikkihappoa. Esimerkkeinä mainittakoon verrattain uusi julkaisu, Bose, et ai. (ks. Bharati Bose, T. R. Ingle ja J. L. Bose, "Saccharification of Groundnut Shell Pulp with Sulfuric Acid", Indian Journal of Technology, Vol. II, September 1973, ss. 391 - 393) ja Dunning'in ja Lathrop'in julkaisu (ks. J. W. Dunning ja E. C. Lathrop, "The Saccharification of Agricultural Residues", Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 37 (1945), ss. 24 - 29). Yleensä väkevää rikkihappoa (esimerkiksi 750 g H2SO^/kg happoa) lisätään hienojakoiseen selluloosama-teriaaliin. Imeytymisen ja huolellisen sekoituksen jälkeen lisätään 8-10 tilavuusosaa vettä hapon laimentamiseksi. Seosta keitetään sitten palautusjäähdyttäen nuutamia tunteja normaalipaineessa glukoosin muodostamiseksi. Tyypillisesti voidaan saada 90 - 93 % käytettävissä olevasta selluloosasta muuttumaan glukoosiksi tämän menetelmän avulla, eikä muodostu merkittävästi sivutuotteita. Tunnettujen menetelmien haittana on kuitenkin se, että on käytettävä suu-riä määriä happoa. Hydrolyysin päätyttyä sekä happo että glukoosi liuotetaan samaan vesipitoiseen liuokseen. Yhtä suuri määrä emästä (tavallisesti kalkkia) täytyy käyttää hapon neutraloimiseksi ennen kuin sokereita voidaan käyttää hyödyksi esimerkiksi hiililähteenä hiivakäymisessä. Näissä menetelmissä on vaikeutena suurten kalsium-sulfaattimäärien hävittäminen sivutuotteena, ja suuret sekä hapon että emäksen hankintakustannukset.There are also numerous publications on cellulose hydrolysis methods using concentrated sulfuric acid. Examples include a relatively new publication, Bose, et al. (See Bharati Bose, TR Ingle and JL Bose, "Saccharification of Groundnut Shell Pulp with Sulfuric Acid," Indian Journal of Technology, Vol. II, September 1973, pp. 391-393) and a publication by Dunning and Lathrop. (See JW Dunning and EC Lathrop, "The Saccharification of Agricultural Residues," Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 37 (1945), pp. 24-29). Generally, concentrated sulfuric acid (e.g., 750 g H 2 SO 4 / kg acid) is added to the finely divided cellulosic material. After absorption and thorough mixing, 8-10 volumes of water are added to dilute the acid. The mixture is then refluxed for a few hours at normal pressure to form glucose. Typically, 90-93% of the available cellulose can be converted to glucose by this method and no significant by-products are formed. However, the disadvantage of the known methods is that large amounts of acid have to be used. Upon completion of the hydrolysis, both the acid and glucose are dissolved in the same aqueous solution. An equal amount of base (usually lime) must be used to neutralize the acid before sugars can be utilized, for example, as a carbon source in yeast fermentation. These methods have the difficulty of disposing of large amounts of calcium sulfate as a by-product, and the high acquisition costs of both acid and base.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että kiinteä jäännös lisätään väkevään rikkihappoon huoneen lämpötilassa ja samalla sekoitetaan, jonka jälkeen selluloosa jälleen saoste-taan lisäämällä vettä tai liuotinta, kuten metanolia, ja hydrolysoidaan uudestaan seostettu selluloosa, jotta saadaan glukoosia.The process according to the invention is characterized in that the solid residue is added to concentrated sulfuric acid at room temperature while stirring, after which the cellulose is reprecipitated by adding water or a solvent such as methanol and hydrolyzed again to give glucose.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä selluloosapitoinen raaka-materiaali, kuten maissinkorret, hydrolysoidaan ensin joko tuoreel- 4 65801 la tai uudestaan käytettävällä laimealla rikkihapolla miedoisöa olosuhteissa hemiselluloosan poistamiseksi. Tässä vaiheessa käytetään hyvin tunnettuja reaktio-olosuhteita (tyypillisesti 1,9-% rikkihappoa 121°C:ssa 50 minuuttia). Nestemäistä hemiselluloosa-hydrolysaat-tia voidaan kalkilla neutraloinnin jälkeen käyttää käymisväliainee-na. Tämä vaihe on esitetty seuraavassa esimerkissä.In the process of the invention, the cellulosic feedstock, such as corn stalks, is first hydrolyzed with either fresh or reusable dilute sulfuric acid under mild conditions to remove hemicellulose. At this stage, well-known reaction conditions are used (typically 1.9% sulfuric acid at 121 ° C for 50 minutes). The liquid hemicellulose hydrolyzate can be used as a fermentation medium after neutralization with lime. This step is illustrated in the following example.

Lignoselluloosan valmistus 10 g maissinjätteitä (mesh-luku suurempi kuin 40) sekoitetaan 500 ml:aan tavanomaista rikkihappoliuosta. Seos kuumennetaan 2 l:n jäähdyttäjällä varustetussa keittoastiassa ja sitä keitetään varovaisesti 1 tunti. Seos suodatetaan sitten ja pestään 1 litralla kuumaa vettä lasisuodattimessa, ja sitten asetonilla, kunnes väri on kokonaisuudessaan hävinnyt. Seos siirretään sitten alumiinikalvolle ja voidaan haluttaessa kuivata ilmassa yön aikana.Preparation of lignocellulose 10 g of maize waste (mesh number greater than 40) are mixed with 500 ml of standard sulfuric acid solution. The mixture is heated in a cooking vessel equipped with a 2 l condenser and gently boiled for 1 hour. The mixture is then filtered and washed with 1 liter of hot water in a glass filter, and then with acetone until all the color has disappeared. The mixture is then transferred to an aluminum foil and can be air dried overnight if desired.

Pääasiassa selluloosaa ja ligniiniä sisältävä kiinteä jäännös suodatetaan tai lingotaan hemiselluloosa-hydrolysaatin poistamiseksi.The solid residue containing mainly cellulose and lignin is filtered or centrifuged to remove the hemicellulose hydrolyzate.

Tämän jälkeen lisätään väkevää rikkihappoa hapon voimakkuuden ollessa edullisesti 60 - 90 % (60-%sinen happo sisältää 600 g I^SO^/ kg happoliuosta). Tällä hapon voimakkuudella voidaan selluloosa liuottaa happoliuokseen. Tämä vaihe on esitetty seuraavissa esimerkeissä 1-3.Concentrated sulfuric acid is then added, the acid intensity being preferably 60 to 90% (60% acid contains 600 g of 1 SO 2 / kg of acid solution). At this acid strength, the cellulose can be dissolved in an acid solution. This step is illustrated in the following Examples 1-3.

Esimerkki 1 1 ml 70-% rikkihappoa sekoitetaan aika ajoin 0,4 g:n kanssa Avicel'ia (mikrokiteinen selluloosa, valmistaja FMC Corporation, tyyppi PH101) puoli tuntia huoneen lämpötilassa ja laimennetaan sitten 3 ml:11a metanolia (99-%, reagenssilaatu). Seos suodatetaan, jolloin sokerihäviö suodoksessa on 0,3 % (määritettynä Anthrone-mene-telmän avulla). Seos pestään sitten vedellä kunnes se on vain hieman hapan. 3,6 mg tätä esikäsiteltyä amorfista selluloosaa kaadetaan seokseen, jossa on 0,4 ml NaCH^COO-puskuriliuosta, jonka pH-arvo on 5, ja 0,04 ml sellulaasi-entsyymiä, jolloin saadaan 90-% selluloosan muutos glukoosiksi 3 tunnissa.Example 1 1 ml of 70% sulfuric acid is periodically mixed with 0.4 g of Avicel (microcrystalline cellulose, manufactured by FMC Corporation, type PH101) for half an hour at room temperature and then diluted with 3 ml of methanol (99%, reagent grade). ). The mixture is filtered to give a sugar loss in the filtrate of 0.3% (determined by the Anthrone method). The mixture is then washed with water until it is only slightly acidic. 3.6 mg of this pretreated amorphous cellulose are poured into a mixture of 0.4 ml of NaCH 2 COO buffer solution having a pH of 5 and 0.04 ml of cellulase enzyme to give a 90% conversion of cellulose to glucose in 3 hours.

Esimerkki 2Example 2

Menetelmä ja reagenssit ovat samat kuin esimerkissä 1, paitsi että 4 ml vettä käytetään happoseoksen laimentamiseen 3 ml metanolia asemasta. Sokerihäviö suodoksessa on 7,8 % ja entsyymin vaikutus kiinteään jäännökseen on sama kuin esimerkissä 1.The procedure and reagents are the same as in Example 1, except that 4 ml of water is used to dilute the acid mixture instead of 3 ml of methanol. The sugar loss in the filtrate is 7.8% and the effect of the enzyme on the solid residue is the same as in Example 1.

5 658015,65801

Esimerkki 3 0,6 ml 65-% rikkihappoa sekoitetaan 0,1 g:n kanssa ligno-selluloosaa (valmistettu edellä esitetyn esikäsittelyn mukaisesti) ja seokselle suoritetaan esimerkin 1 mukainen käsittely, paitsi että laimennus tehdään 2 ml:11a metyylialkoholia, jolloin sokerihäviö suo-doksessa on 1,03 % ja saadaan 90-% selluloosan muutos 10 tunnissa.Example 3 0.6 ml of 65% sulfuric acid is mixed with 0.1 g of ligno-cellulose (prepared according to the above pretreatment) and the mixture is subjected to the treatment of Example 1, except that the dilution is made with 2 ml of methyl alcohol, in which case the sugar loss is reduced. the dose is 1.03% and a 90% change in cellulose is obtained in 10 hours.

Kosteaan seosta sekoitetaan sitten väkevän rikkihapon kanssa (tämän sekoituksen aikana suurin osa selluloosasta liukenee väkevään rikkihappoon), jolloin valvotaan huolellisesti reaktio-olosuhteita lämpötila, aika hapon vahvuus ja hapon suhde kiinteään aineeseen mukaanluettuna. Selluloosa saostetaan sitten uudestaan laimentamalla happo 2-5 tilavuusosalla vettä tai orgaanista liuotinta, kuten metanolia, sekoituksen päätyttyä.The moist mixture is then mixed with concentrated sulfuric acid (during this mixing, most of the cellulose dissolves in concentrated sulfuric acid), carefully monitoring the reaction conditions including temperature, time, acid strength, and acid to solid ratio. The cellulose is then reprecipitated by diluting the acid with 2-5 volumes of water or an organic solvent such as methanol at the end of the mixing.

Reaktio-olosuhteiden huolellinen valvonta on tärkeää ja avainkohtana on rikkihapon menestyksellinen talteenotto ja uudelleen saostetun selluloosan tehokas hydrolyysi glukoosin saamiseksi. Jos esimerkiksi reaktioaika on liian pitkä, voi selluloosa hydrolysoitua liian pitkälle ja suuri osa siitä liukenee, koska sellodekstriinit, joiden polymeroitumisaste on pienempi kuin 7, liukenevat veteen. Tämän tapahtuessa se osa hiilihydraateista menetetään, koska ei ole mitään helppoa ja halpaa tapaa liuenneiden sokerien erottamiseksi rikkihaposta. Oletetaan tämän olevan pääsyy tekemään tunnetut väkevää rikkihappoa käyttävät menetelmät käyttökelvottomiksi, hapon ja sen neutraloimiseen tarvittavan emäksen suurten kustannusten vuoksi, liuenneiden sokerien hyödyksi käyttämiseen.Careful control of the reaction conditions is important and the key is the successful recovery of sulfuric acid and the efficient hydrolysis of the reprecipitated cellulose to obtain glucose. For example, if the reaction time is too long, the cellulose may hydrolyze too far and much of it will dissolve because cellodextrins having a degree of polymerization of less than 7 are soluble in water. When this happens, that portion of the carbohydrates is lost because there is no easy and inexpensive way to separate dissolved sugars from sulfuric acid. It is assumed that this is the main reason for rendering the known methods using concentrated sulfuric acid unusable, due to the high cost of the acid and the base required to neutralize it, for the use of dissolved sugars.

Kun keksinnön mukaisesti valvotaan reaktio-olosuhteita sekoitettaessa selluloosa-ligniini-seosta väkevän rikkihapon kanssa, suunnilleen 97 paino-% alkuperäisestä selluloosasta on kiinteässä muodossa sen jälkeen kun on lisätty 2-5 tilavuusosaa vettä sekoituksen päätyttyä. Jos veden asemasta lisätään orgaanista liuotinta, kuten metanolia, vielä suurempi osa (s.o. 97 % tai enemmän) alkuperäisestä selluloosasta saostuu uudestaan. Suodattamalla tai linkoamalla seos välittömästi sen jälkeen kun on lisätty vettä tai orgaanista liuotinta, kuten metanolia, saadaan talteen noin 90 % rikkihaposta, joka laimea rikkihappo voidaan väkevöidä haihduttimessa ylimääräisen veden tai lisätyn metanolin poistamiseksi ennen palauttamista takai- 6 65801 sin prosessiin. Suodattamalla tai linkoamalla saatu selluloosa pestään vedellä laimean hapon muodostamiseksi, joka voidaan palauttaa prosessin alkuvaiheeseen hemiselluloosan hydrolysoimiseksi.When the reaction conditions are monitored according to the invention when mixing the cellulose-lignin mixture with concentrated sulfuric acid, approximately 97% by weight of the original cellulose is in solid form after the addition of 2-5 volumes of water at the end of the mixing. If an organic solvent such as methanol is added instead of water, an even larger portion (i.e., 97% or more) of the original cellulose is reprecipitated. By filtering or centrifuging the mixture immediately after the addition of water or an organic solvent such as methanol, about 90% of the sulfuric acid is recovered, which dilute sulfuric acid can be concentrated in an evaporator to remove excess water or added methanol before returning to the process. The cellulose obtained by filtration or centrifugation is washed with water to form a dilute acid which can be returned to the initial stage of the process to hydrolyze the hemicellulose.

Saatu kiinteässä muodossa oleva selluloosa on osittain hydrolysoitunut alkuperäistä pienempään polymerisoitumisasteeseen ja sen sisäinen rakenne ja ligniinisaumat ovat täydellisesti rikkoutuneet, ja se voidaan siten helposti ja täydellisesti hydrolysoida glukoosiksi laimealla hapolla ja/tai sellulaasi-entsyymeillä pH-ar-von säätämisen jälkeen.The resulting solid cellulose is partially hydrolyzed to a lower degree of polymerization than the original and has a completely broken internal structure and lignin seams, and can thus be easily and completely hydrolyzed to glucose by dilute acid and / or cellulase enzymes after pH adjustment.

Kuten edellä esitetystä voidaan havaita, tämän keksinnön mukainen menetelmä käyttää hyödyksi sitä seikkaa, että ennen liukenevaksi tekevää hydrolysointia selluloosa voidaan saostaa väkevästä rikkihappoliuoksesta laimentamalla vedellä tai orgaanisella liuottimena, kuten metanolilla. Näin saostettu selluloosa voidaan helposti ja täydellisesti hydrolysoida entsyymien ja/tai laimeiden happojen avulla glukoosiksi. Saostuminen mahdollistaa hapon erottamisen ja talteenoton, eli hapon tehokkaan kierrättämisen, mikä alentaa merkittävästi kemikaalikustannuksia.As can be seen from the above, the process of the present invention takes advantage of the fact that prior to solubilizing hydrolysis, cellulose can be precipitated from a concentrated sulfuric acid solution by dilution with water or as an organic solvent such as methanol. The cellulose thus precipitated can be easily and completely hydrolyzed to glucose by enzymes and / or dilute acids. Precipitation enables the separation and recovery of the acid, i.e., the efficient recycling of the acid, which significantly reduces chemical costs.

Claims (4)

7 658017 65801 1. Menetelmä glukoosin saamiseksi suurena saantona sellu-loosapitoisista materiaaleista talteenotetusta selluloosasta, jolloin selluloosapitoinen materiaali hydrolysoidaan laimealla rikkihapolla noin 121°C lämpötilassa hemiselluloosan poistamiseksi ja kiinteä jäännös erotetaan hemiselluloosan poistamisen jälkeen, tunnettu siitä, että mainittu jäännös lisätään väkevään rikkihappoon huoneen lämpötilassa ja samalla sekoitetaan, jonka jälkeen selluloosa jälleen seostetaan lisäämällä vettä tai liuotinta, kuten metanolia, ja hydrolysoidaan uudestaan saostettu selluloosa, jotta saadaan glukoosia.A process for obtaining glucose in high yield from cellulose recovered from cellulosic materials, wherein the cellulosic material is hydrolyzed with dilute sulfuric acid at about 121 ° C to remove hemicellulose and the solid residue is separated after removal of the hemicellulose at room temperature, characterized in that said residue is added after which the cellulose is again blended by the addition of water or a solvent such as methanol, and the reprecipitated cellulose is hydrolyzed to obtain glucose. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että saostettu selluloosa hydrolysoidaan antamalla sel-lulaasi-entsyymien vaikuttaa siihen, jotta saadaan glukoosia.Process according to Claim 1, characterized in that the precipitated cellulose is hydrolysed by the action of cellulase enzymes in order to obtain glucose. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että saostettu selluloosa hydrolysoidaan laimean hapon avulla.Process according to Claim 1, characterized in that the precipitated cellulose is hydrolysed with a dilute acid. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että saostettu selluloosa hydrolysoidaan sellulaasi-entsyymien ja laimean hapon avulla.Process according to Claim 1, characterized in that the precipitated cellulose is hydrolysed by means of cellulase enzymes and a dilute acid.
FI790791A 1978-03-08 1979-03-07 PROTECTION OF CELLULOSE WITHOUT CELLULOSE FI65801C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI824122A FI65786C (en) 1978-03-08 1982-11-30 FARING EQUIPMENT FOR CELLULOSE AND CELLULOSIC MATERIAL

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US88448078A 1978-03-08 1978-03-08
US88448078 1978-03-08

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI790791A FI790791A (en) 1979-09-09
FI65801B FI65801B (en) 1984-03-30
FI65801C true FI65801C (en) 1984-07-10

Family

ID=25384705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI790791A FI65801C (en) 1978-03-08 1979-03-07 PROTECTION OF CELLULOSE WITHOUT CELLULOSE

Country Status (12)

Country Link
JP (1) JPS54160801A (en)
AU (1) AU521301B2 (en)
BR (1) BR7901385A (en)
CA (1) CA1119982A (en)
DE (1) DE2908993A1 (en)
FI (1) FI65801C (en)
FR (1) FR2419351A1 (en)
GB (1) GB2017710B (en)
MX (1) MX151469A (en)
PH (1) PH15122A (en)
SE (1) SE7901899L (en)
ZA (1) ZA79913B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981001154A1 (en) * 1979-10-23 1981-04-30 A Neves Alcohol manufacturing process
US4564595A (en) * 1980-10-20 1986-01-14 Biomass International Inc. Alcohol manufacturing process
EP0344371A1 (en) * 1988-05-31 1989-12-06 Uop Inc. Hydrolysis of corn kernel hulls to monosaccharides
DE19637909A1 (en) * 1996-09-18 1998-03-19 Infan Ingenieurgesellschaft Fu Scrap wood processing by multistage chemical decomposition, saccharification and fermentation
IN2013MU03417A (en) * 2013-10-29 2015-07-17 Indian Oil Corp Ltd
CN105625077A (en) * 2016-03-27 2016-06-01 张耀忠 Preparation method for nano-cellulose

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1641771A (en) * 1921-03-26 1927-09-06 Meiler Ludolf Process for the production of glucose from materials containing cellulose
DE407412C (en) * 1921-03-27 1924-12-12 Heinrich Scholler Process for the production of pure, isolated grape sugar from cellulosic material
FR851147A (en) * 1938-03-16 1940-01-03 Improvements in processes for the saccharification of cellulose, for obtaining, from woody substances, sugar solutions suitable for the production of industrial alcohol
US2752270A (en) * 1949-01-31 1956-06-26 Bergin Ag Deutsche Process of hydrolyzing wood in preparing crystalling glucose
FR1039819A (en) * 1951-07-12 1953-10-09 Bergin Ag Deutsche Process for the preparation of crystallized grape sugar by hydrolysis of cellulosic substances
US3397198A (en) * 1964-06-18 1968-08-13 Dahlia S. Greidinger Degraded cellulose and its manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
CA1119982A (en) 1982-03-16
FR2419351B1 (en) 1985-05-10
FR2419351A1 (en) 1979-10-05
GB2017710A (en) 1979-10-10
JPS54160801A (en) 1979-12-19
AU4469679A (en) 1979-09-13
FI65801B (en) 1984-03-30
SE7901899L (en) 1979-09-09
BR7901385A (en) 1979-10-02
FI790791A (en) 1979-09-09
GB2017710B (en) 1983-02-23
ZA79913B (en) 1980-02-27
PH15122A (en) 1982-08-10
MX151469A (en) 1984-11-29
AU521301B2 (en) 1982-03-25
DE2908993A1 (en) 1980-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4266981A (en) Process for recovering and utilizing cellulose using sulfuric acid
US4281063A (en) Process for treating cellulosic materials and obtaining glucose therefrom
CA2065548C (en) Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass
FI66645C (en) FOERFARANDE FOER HYDROLYSERING AV CELLULOSA I ETT CELLULOSAMATERIAL
RU2509778C2 (en) Method and apparatus for pretreatment of lignocellulose using cellulose super-solvent and highly volatile solvents
JP5209597B2 (en) Lignocellulose fractionation and reagent recycle based on cellulose solvent under mild reaction conditions
CA1087122A (en) Process for the production of glucose from cellulose- containing vegetable raw materials
US9322072B2 (en) Processes and apparatus for lignin separation in biorefineries
US20170190682A1 (en) Processes and apparatus for producing furfural, levulinic acid, and other sugar-derived products from biomass
US20140170713A1 (en) Biomass fractionation processes, apparatus, and products produced therefrom
JPS6214280B2 (en)
US20150225756A1 (en) Alcohol sulfite biorefinery process
BRPI0113263B1 (en) lignocellulosic hydrolysis process with metal salts / dilute acids
JP2010531215A (en) Biomass component separation process
US8304535B2 (en) Sugar production by decrystallization and hydrolysis of polysaccharide enriched biomass
US20180273695A1 (en) Processes for producing lignin-based enzymatic hydrolysis enhancers, and compositions produced therefrom
US20140186901A1 (en) Processes and apparatus for producing fermentable sugars, cellulose solids, and lignin from lignocellulosic biomass
NZ210257A (en) Production of oligosaccharides and uses thereof
FI65801C (en) PROTECTION OF CELLULOSE WITHOUT CELLULOSE
CN113603899B (en) Method for pretreating lignocellulose by using Lewis base to assist neutral eutectic solvent
JP2009296919A (en) Method for liquefying cellulose-based biomass
FI65786C (en) FARING EQUIPMENT FOR CELLULOSE AND CELLULOSIC MATERIAL
US4235968A (en) Saccharification of cellulose
FI66429C (en) FOERFARANDE FOER PRODUKTION AV GLUKOS FRAON CELLULOSA-MATERIALSOM INNEHAOLLER HEMICELLULOSA OCH LIGNIN
CN114075579A (en) Method for preparing organic fertilizer and biological liquid fuel by using lignocellulose

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

BB Publication of examined application
MM Patent lapsed

Owner name: PURDUE RESEARCH FOUNDATION