NO127705B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av xylitt.

Xylitt, et søtningsstoff, er fremstilt over xylose av hemi-

cellulose. Den.fra hemicellulose isolerte xylosen har den ulem-,

pen at den forekommer sammen med en blanding av andre pentoser og heksoser, og separasjonen i de enkelte komponenter medforer. store vanskeligheter og.store tap. Denne separasjons- og rensnings-prosess.har dertil vist seg kostbar og tidskrevende.

Xylosen, som anvendes som mellomprodukt ved fremstillingen av

xylitt, må være praktisk fri for ledsagende stoffer, dvs.

andre pentoser og heksoser. Dette er nodvendig. fordi selv de minste forurensninger hindrer reduksjonen av xylose til xylitt. Reduksjonen av aldehydgruppen eller ketogruppen i et

reduserende sukker som xylose kan foretaes ifolge kjente kjemiske hhv. katalytiske metoder. Man har f.eks. redusert xylose til xylitt ved hjelp av natriumamalgam eller i nærvær av en nikkelkatalysator. Reduksjonen kan imidlertid bare gjennomfores med ren xylose, da små mengder forurensninger forgifter katalysatoren. Reduksjonsprosessen vil opphore og en videre reduksjon vil ikke være mulig.

For å overvinne disse ulemper, er det foreslått å fremstille xylitt på den måten at man utelukkende anvender et materiale som har et hoyt innhold av xylose og et meget lavt innhold av andre sukkerarter, som heksoser. Disse materialer er forholdsvis dyre. Dertil må forurensningene avskilles fra xylosen under stort tap ved hjelp av kostbare og tidskrevende prosesser. Med disse prosesser må dessuten xylosen for over-foringen i xylitt utskilles i krystallinsk form. Det har derfor lenge vært et behov for en fremgangsmåte som kunne gi en praktisk talt kjemisk ren xylose av billig cellulosemateriale,

og uten å måtte anvende dyre og vanskelig gjennomførbare isoler-ings- og separasjonsprosesser.

Det er kjent at heksoser kan selektivt og fermentativt nedbygges ved hjelp av bestemte gjærarter [Holger Jorgensen: Technische Biochemie Bd.I (1956)154]. Hittil har imidlertid ingen ut fra denne erkjennelse kommet på den tanke å utvikle en fremgangsmåte for ved selektiv fermentering å eliminere heksoser fra en blanding, som foruten heksoser også inneholder xylose, og som er av avgjorendé betydning for omdannelsen.av xylose til xylitt.

De nærværende heksoser forgifter deri ved hydrering av xylose

til xylitt anvendte katalysator som således blir ubrukbar for videre anvendelse. Det ble nå funnet at man uten å måtte isolere xylose som mellomprodukt kan fremstille xylitt direkte fra ligninfrdé hemicellulose-materialer, hvori polysakkaridene er omdannet i monosakkarider på den måten at dette materialet fermenteres i en vandig losning med en gjærart, som bare for-gjærer heksosé, og som ér inért overfor pentoser, hvorefter man efter å ha avskilt• det gjærede materialet lar den erholdte xylose-holdige, vandige losriingen éfter hverandre gjennomstrømme en kationutveksler og en anionutvekslér, og hvorefter det erholdte

eluat hydreres på vanlig måte under dannelse av xylitt.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen vedrorer folgelig fremstillingen av xylitt av et ligninfritt xyloseholdig materiale,

som fås ved sur hydrolyse av et hemicellulosemateriale som inneholder xylan og cellulose, og fremgangsmåten karakteriseres ved at man

a) fermenterer dette materialet i et vandig medium med Saccharomyces cerevisiae^ b) lar dette fermenterte vandige mediumet gjennomstrømme en kationutveksler og derefter en anionutveksler, hvorved man erholder et vandig eluat som inneholder en fra heksoser og andre pentoser fri xylose, og c) hydrerer det erholdte vandige eluatet, hvorved den i det vandige eluatet forekommende xylosen omdannes til xylitt.

Ifolge oppfinnelsen ble det funnet at xylose, som var fremstilt av ligninfritt hemicellulosemateriale med efterfolgende fermentering, hadde en så hoy renhetsgrad at hydreringen av xylosen kunne gjennomføres i r.eaksjonsmediet uten å risikere at hydreringen stoppet opp. Med fremgangsmåten^ ifolge oppfinnelsen kan det dessuten fremstilles praktisk talt kjemisk ren xylitt av forholdsvis billig cellulosemateriale, sulfittavfallslut og vandige treekstrakter, som representerer avfallsprodukter i celluloseindustrien. Fremstillingen skjer uten anvendelse av vanskelig gjennomførbare separasjons-

hhv. rensings-prosesser. Den vandige løsningen, som inneholder xylose, er dessuten til den grad fri forurensninger, at den kan hydreres direkte til xylitt uten at xylosen må isoleres fra det vandige mediet i krystallinsk form. Ifolge oppfinnelsen kan således hemicellulose omdannes direkte til xylitt uten isolering av xylose. Herved erholdes foruten et hoyere utbytte også en arbeidssparende prosess.

Ifolge oppfinnelsen fremstilles xylitt ved hydrering av xylose, som igjen erholdes av hemicellulosemateriale. Som utgangsmateriale kan et hvilket som helst vanlig hemicellulosemateriale, som inneholder xylan og cellulose, anvendes. Hemicellulosematerialene inneholder vanligvis ligniner såvel som karbohydrater, dvs. blandinger av monomere og. polymere sakkarider, f.eks. heksoser og pentoser.

Blant de egnede hemicellulosematerialer, som ifolge den oppfunnede fremgangsmåten kan anvendes, befinner seg alle" angiospermer, dvs. såvel enkimbladete planter som gress, (f.eks. havre, bagasse eller mais) som også tokim-bladede planter, som bartrær og lovtrær (f.eks. bok, poppel, ' bjork eller or). Av disse nevnte utgangsmaterialer er bjbrke-ved, som er tilgjengelig i store mengder og som har en liten bkonomisk verdi, foretrukket. Særlig egnede er nysnittede og lufttorkede bjbrkevedspon.

Polysakkaridene omdannes til monosakkarider. Ligninet fjernes fra hemicellulosematerialet på vanlig måte. En vanlig anvendt metode for overforing av polysakkaridene i dette materiale til monosakkarider er hydrolyse med et surt hydrolysemiddel.

Man kan anvende et hvilket som helst surt hydrolysemiddel, f.eks. en uorganisk mineralsyre, som svovelsyre, saltsyre,

etc. eller også en organisk syre, som f.eks. en lavere halogen-alkankarboksylsyre, som trikloreddiksyre, monokloreddiksyre etc. Uorganiske syrer, som f.eks. svovelsyre, foretrekkes.

De uorganiske syrene kan anvendes i fortynnet eller konsentrert form. Det sure hydrolysemidlet kan være tilstede i den vandige lbsningen i en mengde på ca. en vekts-% til ca. 20 vekts-%, beregnet på det vandige hydrolysatets tbrrstoffinnhold. Ved syrebehandlingen hydrolyserer polysakkaridene til monosakkarider og ligninet omdannes til ulbselige stoffer som kan fjernes ved filtrering. Hydrolysen kan foretaes ved romtemperatur, dvs. ved ca. 20 - 30°C og under normalt trykk.

Den utfores imidlertid fortrinnsvis ved forhbyet temperatur, f.eks. ved ca. 55 - 150°C og under forhbyet trykk f.eks. ved ca. 0,5 - 10 kg/cm.

Ligninet kan, hvis bnsket, efter hydrolysen fjernes ved å la den erholdte vandige lbsningen fra det hydrolyserte cellulosematerialet passere gjennom en ioneutveksler. En hvilken som helst ioneutveksler kan anvendes, og såvel kation- som anion-utveksler kommer i betraktning.

Ligninet fjernes fortrinnsvis ved en kombinasjon av de nevnte metoder, dvs. ved filtrering av hydrolysatet som derefter passerer en ioneutveksler.

Som ioneutvekslere egner seg f.eks. polystyroler, kvaternære ammoniumgrupper eller substituerte aminogrupper som inneholder

-N (C3Hg)2 5 aminogrupper som inneholder polykonderisasjonspfodukter

som fenol og formaldehyd; polymerisasjonsprodukter av aro-matiske aminer og formaldehyder, guanidin/formaldehyd-resinater, polyaminer og fenol/formaldehyd-resinater. Ione-utvekslerne forekommer i handelen under folgende merke-betegnelser: "Amberlite "(typer: IR-48, IR-45, IRA-410, IRA-400, IRA-93)

(Rohm & Haas)

'Dowex " (typer 1 og 2) (Dow Corning) ..

"Wofatite M" (I.G. Farben).

"Permutit S" (Permutit A.G.)

"Kastel A-300 etc." (Montecatini)

"Permutit DR"(Permutit A.G.)

For den nevnte reaksjonen kan en hvilken som helst kationutveksler anvendes. Foretrukket er f.eks. sulfonsure kationutvekslere, f.eks. harpikser av polystyrolsulfonsyretype. Disse fåes i handelen under merkebetegnelsen 'ftmberlite IR-120" og 'Dowex 50

Ved gjennomstrømning av det vandige hydrolysatet fra hemicellulosematerialene i en ioneutveksler avfarges den vandige lbsningen, og forekommende ligninpartikler avskilles.

Ifolge en foretrukket fremgangsmåte ifolge oppfinnelsen fremstilles xylitt av vandige treekstrakter eller sulfittavfallslut, som begge representerer avfallsprodukter i celluloseindustrien.

Også de vandige ekstrakt-produkter av tre og treflis er avfallsprodukter i celluloseindustrien. Disse ekstrakter fåes ved behandling av tre eller treflis med vann eller vanndamp ved temperaturer på 110 - 190°C og ved et trykk på ca. 1,05 1,40 kg/cm . Karbohydrater og lignin, som anrikes i den vandige lbsningen, ekstraheres av treet ved hjelp av vanndamp og vann.

i Det vandige treekstraktet inneholder vanligvis ligniner, . j polysakkarider og monosakkarider. Blant disse monosakkarider ..forekonrosr pentoser og-heksoser^ -som glukose, mannose, galaktose , ,v.. xylose -og ar abinose. -Polysakkaridene inneholder de polymere -- formene av disse heksosene og pentosehe- Trehydrolysatet inneholder vanligvis ca. 5 - 30 vektsprosent lignin og ca.

70 - 95 vekts-% karbohydrater, og de sistnevnte består såvel

av polysakkarider som av monosakkarider (beregnet på tre-hydrolysatets torrstoffinnhold). De vandige treekstraktene inneholder vanligvis 10 - 40 vekts-% xylose, beregnet på det vandige treékstraktets torrstoffinnhold. Disse vandige treekstrakter fremstilles vanligvis som en vandig losning eller i form av et konsentrat, f.eks. i form av en losning med et torrstoffinnhold på 40 - 60 vekts-% og et vanninnhold på

60 - 40 vekts-%.

Mengden torrstoffinnhold i de vandige treekstrakter varierer

og er en funksjon av årstiden, tretypen og treets behandlings-måte. Hårdtre gir f.eks. en stbrre mengde av pentoser i forhold til myktre, dvs. karbohydratene i det vandige ekstraktet av hårdtre består til overveiende del av pentoser. På den annen side består karbohydratene i vandige treekstrakter av myktre hovedsakelig av heksoser.

Ved hydrolyse av de vandige treekstrakter ifolge den nevnte metode, utskilles ligninet og polysakkaridene omdannes til monosakkarider.

Sulfittavfallsluten, som er et annet foretrukket utgangsmateriale, er ét biprodukt i celluloseindustrien. Den erholdes ved fremstilling av cellulosemasse ifolge sulfittmetoden. Under kokingen ifolge sulfittmetoden minsker tre-materialets vekt med 30 - 50% i forhold til den opprinnelige vekten, og den til vektstapet tilsvarende mengden forblir i sulfittavfallsluten. Det er kjent i fagkretser at hoveddelen av det utloste trematerialet består av lignin, som foreligger i form av lignosulfonater, såvel som av karbohydrater. Karbohydratene i sulfittavfallsluten foreligger som monosakkarider. Det er derfor ikke nodvendig å omdanne polysakkaridene til monosakkarider når man anvender sulfittavfallslut som utgangsmateriale. Ligninet fjernes fra sulfittavfallsluten ved hjelp av kjente metoder, f.eks. ved filtrering gjennom ioneutvekslere, hvorved, som allerede nevnt, en hvilken som helst ioneutveksler kan anvendes. Sulfittavfallsluten kan for behandlingen i en anionutveksler eventuelt gjennomstrbmme en vanlig kationutveksler, for på denne måten å fjerne ubnskede komponenter og samtidig noytralisere lbsningen.

Sulfittavfallsluten inneholder ca. 10 - 50 vekts-% lignin

og ca. 50 - 90 vekts-% karbohydrater i form av monosakkarider (beregnet på torrstoffinnholdet). Vanligvis inneholder sulfittavfallsluten 10 - 40 vekts-% xylose, beregnet på torr-stof finnholdet.

Sulfittavfallsluten foreligger vanligvis som vandig losning eller i form av konsentrerte lbsninger, f.eks. som lbsninger med et torrstoffinnhold på 40 - 60 vekts-% og et vanninnhold på 60 - 40 vekts-%. Sammensetningen, og mengden av torrstoffet varierer med årstiden, med treslaget og med treets behandlings-måte. Hårdtre gir f.eks. en stbrre mengde av pentoser sammenlignet med myktre, dvs. karbohydratene i sulfitt-avf allsluten, som erholdes efter.behandlingen av hårdtreet, består til overveiende del av pentoser. På den annen side består karbohydratene i sulfittavfallsluten, som fåes ved behandling av myktre, til overveiende del av heksoser.

Det hydrolyserte ligninfrie hemicellulosematerialet, hvor polysakkarider er omdannet til monosakkarider fermenteres derefter i vandig losning ved hjelp av gjær, som nedbryter heksoser, men som ikke angriper pentoser. Eksempler på

slike gjær-typer er de forskjellige stammene av slekten Saccharomyces, f.eks. stammene av Saccharomyces cerevisiae (ATCC 4132, 4110, 2704, 7754), Saccharomyces fragilis (ATCC 10022, 860), Saccharomyces carlsbergenis, Saccharomyces pastoanus, Saccharomyces marxianus etc. Foretrukkede gjær-typer er bakegjær og olgjær.

For fermenteringen kan man anvende et eller annet næringssubstrat som inneholder en assimilerbar nitrogenkilde. , Eksempler på slike assimilerbare nitrogenkilder er forskjellige nitrogenforbindelser av animalsk, vegetabilsk, mikrobiologisk eller uorganisk opprinnelse, som kjottekstrakt, pepton, . trypton, maissvelle-vann, gjærekstrakt, aminosyrer, urinstoff, ammoniumsalter og nitrater. Naeringssubstratet kan inneholde en eller annen assimilerbar karbonkilde. ■ Naeringssubstratet kan også inneholde sporelementer av mineralsk eller organisk opprinnelse, som spormetaller, vitaminer, nikotinsyre, tiamin etc.

Fermenteringen kan gjennomfores ved romtemperatur.

Imidlertid kan temperaturer over og under romtemperaturen også anvendes. For fermenteringen anvendes vanligvis temperaturer på 5 - 40°C, hvorved temperaturer på 25 - 35°C er foretrukket. Fermenteringen gjennomfores ved en pH-verdi på 3-7, fortrinnsvis 4-6. Reaksjonsblandingen kan tilsettes forskjellige salter eller syrer for å innstille pH-verdien i overensstemmelse med det nevnte område. Slike salter er f.eks. kaliumfosfater, natriumfosfater, kaliumbikarbonat og natriumbikarbonat. Fermenteringstiden må være minst på 1/2 time. Hvis bnsket kan fermenteringen også vare lenger,

f.eks. opp til 72 timer. Den vandige lbsningen, som skal gjære, inneholder vanligvis ca. 1 vekts-% til ca. 35. vekts-%

av det ligninfrie hemicellulosematerialet, hvis polysakkarider er omdannet til monosakkarider. Ved fermenteringsprosessen fjernes samtlige heksoser fra den vandige reaksjonsblandingen. Efter fullfort fermentering kan den erholdte vandige lbsningen, som inneholder xylose, befries for faste stoffer ifolge kjente metoder, f.-eks. ved filtrering.

Ifolge oppfinnelsen vil den efter fermenteringen erholdte vandige lbsningen forst gjennomstrømme en kationutveksler og derefter en anionutveksler. Man kan anvende en eller annen kationutveksler hhv. anionutveksler, som f.eks. tilsvarer de tidligere nevnte ioneutvekslere.

For å overfore xylose uten isolering direkte i xylitt, er det nbdvendig å la den efter fermenteringen erholdte lbsningen forst gjennomstrbmme en kationutveksler og derefter en anionutveksler^ Med denne fremgangsmåten fjernes samtlige medrevne hhv. gjenværende forurensninger fra xylose-losningen. Xylosen kan,erholdes i krystallinsk form fra

den vandige losningen på vanlig måte, f.eks. ved fordampning. Da imidlertid den i vandig losning forekommende xylosen direkte kan hydreres til xylitt, er det ikke nbdvendig å isolere xylosen.

Hydreringen av xylose til xylitt foretaes i vandig medium. Hydreringen kan gjennomfores kjemisk eller katalytisk, f.eks. ved hjelp av natriumamalgam eller et komplekst metallhydrid, som litiumborhydrid eller natriumborhydrid. Vanligvis foretrekkes en hydrering med hydrogen-gass i nærvær av en katalysator, f.eks. en edelmetallkatalysator, som platina eller palladium. Særlig foretrukket er nikkelkatalysatorer som Raney-nikkel. Man kan imidlertid anvende en eller annen vanlig metode for hydrering av et aldehyd eller keton for den foreliggende hydrering ifolge oppfinnelsen.

Hydreringen kan gjennomfores under en eller annen vanlig hydreringsbetingelse. Det kan anvendes temperaturer fra ca. 70 til ca. 120°C og et hydrogentrykk på ca. 10 atmosfærer til ca. 50 atmosfærer. Hydreringen av xylose til xylitt gjennomfores fortrinnsvis i vandig losning ved en pH på 3 - 10, fortrinnsvis 6-8, under et hydrogentrykk på ca. 30 atmosfærer og ved en temperatur på ca. 105°C til ca. 110°C. Hydreringen forloper kvantitativt. Katalysatoren kan efter endt reaksjon fjernes på vanlig måte, f.eks. ved filtrering av den vandige xylittholdige losningen. Xylitt kan erholdes av den vandige losningen på vanlig måte, f.eks. ved fordampning. Xylitten krystalliserer lett i en lavere alkanol, f.eks. i metanol, etanol eller i en blanding av vann og en lavere alkanol.

Den efter hydreringen erholdte reaksjonsblandingen kan,

hvis bnsket, gjennomstromme en kationutveksler og en anionutveksler, for derved å fjerne eventuelle gjenværende forurensninger. Til dette kan man anvende en eller annen kation- hhv. anion-utveksler, i likhet med de foran nevnte harpikser. Efter at den vandige, hydrerte reaksjonsblandingen

har gjennomlopt en kationutveksler og derefter en anioriut-veksler, kan xylitten utvinnes fra eluatet ifolge vanlige metoder, f.eks. ved krystallisering i en lavere alkanol.

Oppfinnelsen illustreres nærmere ved hjelp av efterfolgende eksempler.

EKSEMPEL 1 RENSING AV UTGANGSMATERIALE

235 ml vann tilsettes 200 g Masonexsirup (et trehydrolysat) med folgende sammensetning:

Efter blandingen av Masonexsirup med vann tilsettes 8,8 ml konsentrert svovelsyre. Den erholdte, morkebrune, seigt-flytende losningen oppdeles i to deler og varmes 3 1/2 time ved 120°C i fire forskjellige tykkveggede 200 ml-glassbegere. De erholdte svartbrune hydrolysatene avkjoles, forenes, nøytraliseres med 11,9 g kalsiumhydroksyd og filtreres.

Filtratet passerer gjennom én 350 ml permutitt DR-soyle (anionutveksler bestående av fenylendiåmin/formaldehyd). Ione-utveksleren vaskes med 1400 ml vann. Eluatene forenes og inndampes under redusert trykk ved 45°C til ca. 200 ml. Det gjenværende kalsiumsulfat-bunnfallet (torrvekt 5-6) 1 avfiltreres og vaskes med en liten mengde vann. Filtratet inneholder 30,6 g xylose.

EKSEMPEL 2 FREMSTILLING AV XYLOSE

En inpodningskultur bestående av 150 ml vann, 16 g Saccharomyces cerevisiae (torketj aktiv bakegjær; ATCC 7754), lg dikaliumfosfat, 1 g monoammoniumfosfat, 1 g gjærekstrakt og 2 g glukose modnes 30 minutter under forsiktig omroring i en 2 liter trehals-kolbeflaske ved 27 - 30°C. Herved erholdes en kraftig utvikling av karbondioksyd.

Det ifolge eksempel 1 fremstilte filtratet fortynnes med vann til 300 ml og blandes med inpodnings-kulturen. Blandingen fermenteres 15 timer ved 27 - 30°C. I lopet av denne tiden avtar karbondioksyd-utviklingen, som til å begynne med er sterk og opphorer nesten til slutt.

For å fjerne gjæren filtreres gjærlosningen gjennom en asbestpute (porestorrelse: 6 . Gjæren vaskes tre ganger med tiIsammen 300 ml vann og oppbevares ved 0°C for videre bruk.

Den erholdte klare, morkegule losningen filtreres i tur og orden gjennom to ioneutveksler-soyler. Den forste soylen inneholder 1200 ml Amberlite IR-120 (kationutveksler bestående

av polystyrol-divinyl-benzosulfonat i H+<->form). Den andre soylen inneholder Amberlite IRA-93 (anionutveksler bestående av en tert. aminogruppe som inneholder polystyrol-divinyl-benzen i 0H~ -form). Hver enkelt ioneutveksler vaskes med

3600 ml vann. Det svakt gule eluatet, som også inneholder vaskevann, konsentreres ved hjelp av inndampning ved 45°c

under redusert trykk. Den gjenværende sirup inneholder 28,7

g xylose (14,4% av anvendt Masonexsirup).

EKSEMPEL 3 FREMSTILLING AV XYLITT

Den ifolge eksempel 2 fremstilte, konsentrerte, avioniserte losningen blir efter tilsetning av 11,8 g Raney-nikkel-katalysator (50%'ig vandig suspensj-on) og 1,67 g kalsiumkarbonat hydrert 4 1/2 time ved 100°C og under et hydrogentrykk på 32 kg/cm 2. Til slutt avkjoles blandingen til romtemperatur og filtreres. Filtratet vaskes tre ganger med i alt 150 ml vann. Det klare, fargelose filtratet gjennom-strømmer en soyle med 120 ml Amberlite IR-120 og til slutt en soyle med 120 ml Amberlite IRA-93. Hver enkelt ioneutveksler vaskes med 360 ml vann. Eluatet og vaskevannet slåes sammen, og dette konsentreres ved inndampning ved 40 - 45°c. Den erholdte sirupen (53,2 g) tilsettes 25 ml metanol og innpodes med xylittkrystaller. Den seigflytende losningen omrores 24 timer ved -5°c. Den efter 30 minutter utskilte xylitten avfiltreres, vaskes tre ganger med hver gang 40 ml -10°C kald metanol og torkes under redusert trykk til konstant vekt (22,4 g) . Moderluten slåes sammen med vaskelosningen og konsentreres som tidligere beskrevet. Den erholdte sirupen'(27,5 g) tilsettes 15 ml metanol, innpodes med xylittkrystaller og oppbevares 2 dager ved -5°c. Den erholdte andre xylitt-fraksjonen avfiltreres, vaskes med en liten mengde -10°C kald metanol og torkes under redusert trykk ved 35°c. Man erholder på denne måte ytterligere 1,3 g xylitt.

Man erholder:

EKSEMPEL 4

50,0 g^ligninfri sulfittavfallslut med folgende sammensetning:

filtreres gjennom en 40^0 g permutitt DR-soyle. Sulfitt-. avfallsluten gjennomstrommer resinatet med en hastighet på 2,0 ml/min. Det svakt gule eluatet (pH 2,9) innstilles med en dråpe l-n natriumhydroksydlosning til pH 5,0.

En innpodningskultur bestående av 50 ml vann, 12,0 g Saccharomyces cerevisiae (torket, aktiv bakegjær; ATCC 7754), 0,5 g dikaliumfosfat, 0,5 g monoammoniumfosfat, 0,5 g gjærekstrakt og 1,0 g glukose dyrkes 30 minutter under forsiktig omroring i en 500 ml trehals-kolbeflaske ved 27 - 30°C. Derved erholdes en kraftig utvikling av karbondioksyd.

Det foran nevnte tilberedte eluatet fortynnes med vann til 135 ml, og i lopet av .2 timer settes dette til innpodnings-kulturen. Blandingen fermenteres 15 timer ved 27 - 30°C.

I lopet av denne tiden avtar karbondioksyd-utviklingen, som til å begynne med var kraftig, og opphorer nesten til slutt.

Sammensetning av qjærlosningen:

For å fjerne gjæren filtreres gjærlosningen gjennom en asbestpute (porestorrelse: 6 jol) . Gjæren vaskes tre ganger med i alt 150 ml vann og oppbevares ved -0°C for videre bruk.

Den erholdte klare gule losningen filtreres i tur og orden gjennom to ioneutveksler-soyler. Den forste soylen inneholder 25 ml Amberlite IR-120 (H<+>), den andre soylen inneholder 25 ml Amberlite IRA-93 (0H~). Hver enkelt ioneutveksler vaskes med 50 ml vann. Eluat og vaskevann forenes og konsentreres ved inndampning til 85 ml.

Det erholdte "konsentratet blir efter tilsetning av 6,5 g

Raney-nikkel-katalysator (50%'ig, vandig suspensjon) og 0,65 kalsiumkarbonat hydrert 4 1/2 time ved 100°C - 5°c og under et hydrogentrykk på 32 kg/cm 2. Blandingen avkjoles til slutt til romtemperatur og filtreres for å fjerne katalysatoren. Katalysatoren vaskes med tre porsjoner vann (i alt 60 ml).

Det erholdte klare, fargelose filtratet gjennomstrømmer en

soyle med 25 ml Amberlite IR-20 (H<+>) og til slutt en soyle med 25 ml Amberlite IRA-93 (0H~). Hver enkelt ioneutveksler vaskes med 50 ml vann. Det avioniserte eluatet slåes sammen med vaskevannet og konsentreres ved inndampning under redusert trykk ved 40 - 45°C. Den erholdte sirupen tilsettes 15,8 ml metanol og innpodes med xylittkrystaller. Den fargelose losningen omrores 5 timer ved 25°c, og derefter holdes den avkjolt 15 timer ved 0°C. De dannede xylitt-krystallene avfiltreres, vaskes tre ganger med -10°C kald metanol (i alt 60 ml) og torkes under redusert trykk ved 35°C

til konstant vekt (20,4 g).

Moderluten slåes sammen med vaskelosningen og konsentreres

ved inndampning som tidligere beskrevet. Den erholdte sirup (10,1 g) tilsettes 5,0 ml metanol, innpodes med xylittkrystaller og kjoles 2 dager. Den erholdte xylittfraksjonen avfiltreres, vaskes med en liten mengde -10°C kald metanol og torkes under redusert trykk til 2,0 g.

Man erholder:

j EKSEMPEL 5 FREMSTILLING AV XYLOSE

200 g torket og malt havrespelt med folgende sammensetning:

tilsettes 800 ml 0,175-n svovelsyre. Den erholdte sus-

pensjonen varmes 3 timer ved 120°C i 6 forskjellige 200 ml glasskolber med sterke vegger. De erholdte morkegule hyd-rolysator avkjoles, forenes og filtreres. Det faste residumet vaskes tre ganger med 200 ml vann og torkes (104,8 g).

Det klare, gule filtratet, som inneholder 44,2 g xylose, innstilles med 4,4 g kalsiumhydroksyd til en pH-verdi på 4,5. Filtratet fermenteres ifolge nedenfor beskrevne metode.

En innpodnings-kultur bestående av 100 ml vann, 22 g Saccharomyces cerevisiae (torket, aktiv bakegjær; ATCC 7754), 0,5 g dikaliumfosfat, 0,5 g monoammoniumfosfat, 0,5 g gjærekstrakt og 2,0 g glukose dyrkes 30 minutter under forsiktig omroring i en 2 liters trehals-kolbeflaske ved 27 - 30°C. Derved erholdes en kraftig utvikling av karbondioksyd. Hydrolysatet, som tidligere i lopet av 8 timer ble konsentrert til 852 ml ved 40°C og under redusert trykk, blandes med innpodnings-

kulturen. Blandingen fermenteres 16 timer. I lopet av denne tiden avtar karbondioksyd-utviklingen, som til å begynne med var kraftig, og opphorer nesten tilslutt.

For å fjerne gjæren filtreres gjærlosningen gjennom en

asbestpute (porestorrelse: 6 . Gjæren vaskes tre ganger med i alt 150 ml vann. Det klare morkegule filtratet inneholder 42,3 g xylose. Lbsningen filtreres i tur og orden gjennom 200 ml Amberlite IR-120 (H<+>) og 280 ml Amberlite IRA-

93 (0H~). Hver enkelt ioneutveksler vaskes med 450 ml vann.

Det avioniserte svakt gule eluatet forenes med vaskevannet og konsentreres med 40°C under redusert trykk til en sirup (95 g).

EKSEMPEL 6 FREMSTILLING AV XYLITT

Den ifolge eksempel 5 erholdte avioniserte sirupen bearbeides videre til xylitt ifolge eksempel 3. Man erholder 33,6 g xylitt; renhetsgrad 99%; utbytte 16,7%, beregnet på anvendt 200 g gjær-spelt.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av xylitt av et ligninfritt xyloseholdig materiale, som fås ved sur hydrolyse av et hemicellulosemateriale som inneholder xylan og cellulose, karakterisert ved at man

   a) fermenterer dette materialet i et vandig medium med Saccharomyces cerevisiae, b) lar dette fermenterte vandige mediumet gjennomstrømme en kationutveksler og derefter en anionutveksler, hvorved man erholder et vandig eluat som inneholder en fra heksoser og andre pentoser fri xylose, og c) hydrerer det erholdte vandige eluatet, hvorved den i det vandige eluatet forekommende xylosen omdannes til xylitt.