PL21237B1 - Sposób wytwarzania cukrów krystalicznych z roztworów cukru drzewnego. - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób krystalizacji cukru w postaci inwertowanej, nip. glukozy albo ksylozy z mieszaniny cukrów, weglowodanów i za¬ nieczyszczen organicznych tak, jak go sie otrzymuje z matemjalów roslinnych np. drzewa, przy hydrolitycznej obróbce kwa¬ sami. Roztwory cukru drzewnego, których dotyczy wynalazek niniejszy, róznia sie bardzo od roztworów glukozy, otrzymywa¬ nych np, przez hydrolize skrobi. Juz ana¬ lityczny sklad cukru ze zdrewnialych cze¬ sci iroslin rózni sie znacznie od cukru skro- biowegio. Podczas gdy np. cukier skrobio¬ wy sklada sie prawie calkowicie z oraz niewielkiej ilosci cukru polimeryczne- go (dekstryny) i substancji organicznej, to cukier, otrzymywany z drzew iglastych, zawiera okragla 65% glukozy, 17% man- nozy, 10% ksylozy, kilka procentów fruk¬ tozy, galaktozy, cukrów polimerycznych, substancyij organicznych oraz kwasów u- ironowych. Prócz tego, zaleznie od sposo¬ bu wytwarzania roztworu cukru drzewne¬ go, roztwór ten wykazuje znacznie wiek¬ sza zawartosc zanieczyszczen organicz¬ nych, niz cukier skrobiowy. Wreszcie ro- dJzaj materjaliu wyjsciowego, stosowane¬ go do wytwarzania roztworów cukru drzew¬ nego, zaleznie od tegoi, czy bedzie to drze¬ wo z drzew lisciastych, czy iglastych, wy¬ wiera znaczny wplyw na sklad otrzymane¬ go rozitworui.Pomimo, ze jest nadzwyczaj trudnowyoisohnic glukoze w stanie dostatecznie czystym, to okazalo sie, ze krystalizacja zachodzi zupelnie dobrze, jesli rózne ro¬ dzaje cukru sa zmieszane w odpowied¬ nim stosunku. Zgodnie z wynalazkiem za¬ wartosc anannozy reguluje sie tak, ze o- trzymuije sie mase krystaliczna, która po¬ mimo znacznego stezenia cukru nie krzep¬ nie w zwyklej temperaturze (jak np. cu¬ kier skrobiowy o tej samej zawartosci cu¬ krów redukujacych), lecz zachowuje pew¬ nego rodzaju konsystencje pastowata, co umozliwia dobre odcisniecie lugu macie¬ rzystego w prasie saczkowej, albo w pra¬ sie wysokocisnieniowej, albo przez odwiro¬ wanie w wirówce.Podczas odciskania masy krystalicznej, w której lugu macierzystym znajduje sie zhydirolizowana hemiceluloza, korzystnie mannoza, dzialanie prasy mozna znacznie spotegowac, podnoszac powoli temperature do 80°C w ciagu odciskania. Dzieki obec¬ nosci hemicelulozy otrzymuje sie twardy placek wyilokowy, przyczem 'krysztaly w podwyzszonej temperaturze nie przecho¬ dza w lepkim lugu macierzystym do roz¬ tworu. Ponizsza tablica wyjasnia wplyw temperatury podczas odciskania kryszta¬ lów na zawartosc cukru i na usuwanie skladników popiolowych przy niezmienio¬ nych warunkach pozostalych. tempera¬ tura podczas stlaczania 20° 40° 80° otrzymany wodzian glukozy 83% 86% 88% placek wytlokowy, zawartosc chlorków 0,6% Cl 0,3% Cl 0tl% Cl 0,06% Cl Istnieje kilka mozliwosci nastawiania zadanej korzystnej zawartosci nuannoizy w róznych gatunkach cukru drzewnego. Moz¬ na np. cukier z drzewa drzew iglastych, bogaty w mammoze, mieszac z cukrem z drzewa z drzew lisciastych, ubogim w mannoze, w taki sposób, zeby ilosc man- nozy wraz z innemi obcemi gatunkami cu¬ kru wynosila 5 — 10% calej ilosci cukru.Ta zawartosc cukrów obcych jest odpo¬ wiednia, aby zapobiec krzepnieciu papki krystalicznej nawet przy znacznych ste¬ zeniach cukru i umozliwic dobre odcisnie¬ cie nieskrystalizowanego lugu macierzyste¬ go wraz ze zwyklem! jego zanieczyszcze¬ niami, Mozna równiez wysoka zawartosc man- nozy w cukrze z drzewa z drzew iglastych obnizyc do zadanego stppnia, stosujac, ja¬ ko materjal wyjsciowy, drzewo drzew igla¬ stych, czesciowo zbydrolizowame. W tym przypadku ipnzed callkowitem scukrzeniem luguje sie drzewo rozcienczonemi kwasami lub alkaljami tak,, iz zostaje zen uprzed¬ nio usunieta latwo sie hydrolizujaca hemi¬ celuloza,, zlozona prawie w 50 procentach z imannozy. Przy nastepujacem potem scu- krzeniui pozostalosci drzewnej, uprzednio wylugowanej, otrzymuje sie cukier, zawie¬ rajacy odpowiednia ilosc, to jest 8% man- nazy. Przy uzyciu drzewa z drzew liscia¬ stych do wytworzenia glukozy krystalicz¬ ne!j, mozna najpierw usunac glówna czesc pentoz przez scukrzenie czesciowe. Jesli nastepnie pozostalosc drzewna scukrzyc calkowicie, to mozna ewentualnie otrzy¬ mac roztwory, wykazujace zawartosc ob¬ cych cukrów, niedostateczna do osiagnie¬ cia opisanego wyniku. W takich przypad¬ kach mozna dodawac odpowiednia ilosc ma/nmozy, otrzymywanej np. przez czescio¬ we scukrzenie drzewa, ubogiegoi w pento- zy. Proces ten mozna równiez uskutecz¬ niac w taki sposób, ze mieszaniny róznych uprzednio obrobionych gatunków drzewa poddlaje sie scukrzeniu lacznie.Do przeróbki na krysztaly glukozy na¬ daja sie np. roztwory cukrowe, zawieraja* ce 5 % manmozy i mniejsza ilosc innych do¬ mieszek. W tym celu z cukrów drzewnych, otrzymanych wyzej wspomnianenii sposo¬ bami postepowania, wytwarza sie syropy, wykazujace znaczne stezenie cukru, np. — 2 -'65 — 15%. Niepotrzebny jest przytem tak wysoki stopien czystosci [roztworów cukru, zeby substancja sucha (zawierala powyzej 90% glukozy. Syrop zaszczepia sie miala iloscia czystego wódziami lub beziwodnika glukozy. Ilosc, uzywana do zaszczepienia, wynosi np. 1 % calkowitej ilosci cukru. Na¬ stepnie krystalizacje uskutecznia sie w podwyzszonej temperaturze, powoli niie- saajap mase.Jako materjal wyjsciowy, stosuje sie np. 70%-owy syrop cukru drzewnego, za¬ wierajacy na 100 czesci cukru 92 czesci glukozy i penrtoz, dkoto 5 czesci mamnozy i 3 czesci cukru, podobnego do galaktozy.Przez krystalizacje z. mieszaniem otrzymuje sie 55 kg glukozy, wolinej od innych gatun¬ kowi cukru, a zawiartosc chloirków iz 0,8% Cl w syropie wyjsciowym ispada do 0,025 % Cl w cukrze krystalicznym.Temperatura krystalizacji podczas o- trzymywamia glukozy, zawierajacej wode, moze np. przy stezeniu; cukru = 65% wy¬ nosic pierwszego dnia 40°C, drugiego dnia S8°C, a trzeciego dnia 35°C. Podczas wy¬ twarzania bezwodnika glukozy przy steze- nitói cukru = rip. 85% utrzymuje sie tem- peft-tature 50°C. Gdy krystalizacja posunie sie tak dialeko, iz powstanie gesta papka krystaliczna, wtedy mase odwirowuje sie w wirówce. Dobrze uksztaltowane kryszta¬ ly pryzmatyczne dadlzia sie latwo uwoltaic od przylegajacego lugu macierzystego ptlzez wyhiycie niala iloscia wody. To wy¬ mywanie mozna uskutecznic bez znaczniej¬ szej straty cukru, poniewaz lug macierzy¬ sty j&st lratiwo rozpuszczalny i nie wykazuje sklonnosci do ponownej krystalizacji, ctaie- ki czemu mozliwe sie staje równiez calko¬ wite* praktycznie biorafc, usuniecie stosun¬ kowo zhacznych ilosci skladników nieorga¬ nicznych zapomoca jednego, jedynego za¬ biegu krystalizacji* jezeli krystalizacje, jak podlano* prowadzac w obecnosci 5— 10% cukrów obcych, zwlaszcza mannozy.Przy zmniejszeniu zawartosidi mannozy ponizej 5% otrzymuje sie masy forysltalicz- ne szybciej i twardziej krzepnace. Zwiek¬ szajac zawartosc mannozy az do 10%, po¬ teguje sie jej dzialanie uplynniajace. Po¬ nizsze wyniki doswiadczen wykazuja wplyw mannozy w cukrze drzewnym na wydaj¬ nosc i konsystencje otrzymywanych kry¬ sztalów. zawartosc wydajnosc mannozy krysztalów 17% 14% 10% 5% 1% 35% 45% 73% 80% 90% konsystencja krysztalów miekkie, odsa- czalne pólstale, odci- skalne stale, odteiskalne bardzo stale, ód- ciskalne pjcdl Wy¬ sokiem ctónie- mem twarde, miestla- czalne Jesli zalwairtosc mannozy zbliza sie do 17%, to krystalizacja w cieple staje sie nie¬ mozliwa. Mozna wtediy jeszcze pracowac jedynie w teniperatuirze 20°C lub nizszej.Przy stezeniach cukru = 60% i 65% o- trzytmuje sie w tym przypadku miekka ma¬ se dbbrtze iilksztalftowanych krysztalów, które bez trudu miozna odcisnac "W praisie saczkowej lub podobnej. Odciskanie wyko¬ nywa sie tak, ze nadmiar niekrystaJiizkiJa* cych gatunków cukru zostaje usuniety, a pozostaje placek wytltokoWy o zadanej za- wairtosci cukrów obcych. Po ponownieih rozpuszczeniu placka wytlokowego riiozna wykonac druiga krystalizacje w wyzej opi¬ sanych warunkach.Natomiast przy uzyciu roztworów glu- kbizy, woilnych od matótóizy, (iapki krysta¬ liczna w piewinem stadijuin krystalizacji bar¬ dzo szybko przybiera kons^tfericje nieód- poimedmA do dalszej obróbki1; zwlaszcza jfesli pracuje sie przy duzem stezeniu cukrli, tb mdze sie zdarzyc, ze tnasa po iiply- — 3 —me krótkiego czasu staje sie zupelnie sztywna albo tez, przy niedostatecznej u- wadze, przeksztalca sie na drobne brudne krysztaly, niediajace sie dobrze oczyscic.Niedogodnosci tych tunika sie dzieki obec¬ nosci manmoizy. Nawet przy duzem steze¬ niu cukru i mniej ostrej kontroli otrzy¬ muje sie wrtedy latwo dajace sie oddzielic dobrze uksztaltowane krysztaly, których czystosc jest znacznie wieksza od czysto¬ sci materialu wyjsciowego. Zawartosci cu¬ krów obcych nie mozna juz wogóle stwier¬ dzic, a skladniki popiolowe znajduja sie w ilosciach, dopuszczalnych nawet w pro¬ duktach czystych.Korzystne dzialanie mannozy ujawnia sie równiez podczas krystalizacji ksylozy.Równiez i tutaj obecnosc mannoizy wraz z kmemi gatunkami cukrti i podobnemi do culkróiw skladnikami substancji drzewnej pozwala na otnzymywanie dobrze ukszital- towiatnych krysztalów, dajacych sie latwo oczyszczac, podczas gdy zwykle twonza sie male, zle uksztaltowane krysztaly, wyka¬ zujace sklonnosc do spiekania sie i trwale zatrzymujace luig macierzysty.Podczas krystializacji ksylozy debrze jest roztworowi cukru nadac slaba kwa¬ sowosc, odpowiadajaca pH= 1 do 0,1. Je¬ sli po zaszczepieniu mieszac powoli w tem¬ peraturze okollo 40°C, to juz po kilku go¬ dzinach wystepuje obfita krystalizacja. Po oddzieleniu lugu macierzystego przez od¬ cisniecie lub odwirowanie i ewentualnie pózniejsze przemycie niewielkiemi iloscia¬ mi cieczy otrzymuje sie przez jednorazowa krystalizacje czysta ksyloze. PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania cukrów kry¬ stalicznych iz roztworów cukru drzewnego, np. z otrzymanych przez scukrzenie zdrew¬ nialych materjalów roslinnych roztworów glukozy, ksylozy, mannozy i t. d., znamien¬ ny tern, ze w roztworach tych obok rodzaju cukru, przeznaczonego do krystalizacji (glukozy albo ksylozy), ilosc cukrów mo- nomeryczmych, nieprizeznaczonych do wy¬ krystalizowania (cukrów obcych, a zwla¬ szcza mannozy), nastawia sie na 5—10% w stosunku do calkowitej ilosci cukru, na¬ stepnie pozwala sie wykrystalizowac i od¬ dziela lug macierzysty/
2. 2. Sposób wedlug izastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze w ^temperaturach 35—50°C, po¬ woli mieszajac i ewentualnie po zaszcze¬ pieniu rodzajem cukru, przeznaczonym do krystalizacji, wytwarza sie sztywna papke krystaliczna, która przez odwirowanie i wymycie uwalnia sie od lugu macietfzy- stego.
3. 3. Sposób wedhig zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze roztworom cukru, z któ¬ rych ma wykrystalizowac ksyloza, nadaje sie slaba kwasowosc, odpowiadajaca pH = = 1 do 0,1.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 do 3, zna¬ mienny tern, ze krystalizacje uskutecznia sie w roztworach o szczególnie duzem ste¬ zeniu cukru, które moze wynosic az do 85 % calkowitej ilosci cukru.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze zadany stosunek ilosciowy usta¬ la sie przez zmieszanie cukru, bogatego w mannoze, np. z drzewa drzew iglastych, z cukrem, ubogim w mannoze.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze zadane stosunki1 ilosciowe na¬ stawia sie przez to, ze z drzewa drzew igla¬ stych przed calkowitem scukrzeniem wy¬ ciaga sie czesc laitwo sie hydrolizujapej he- mioeltiiozy, sdbo drzewo drzew iglastych i drzewo drzew lisciastych, wziete w odpo¬ wiednim stosunku, scukrza sie razem.
7. 7. Sposób wedlug izastaz. 1, znamien¬ ny tern, ze w roztworach cukru drzewne¬ go, zawierajacych mniej niz 5% cukrów obcych, zadany stosunek ilosciowy nasta¬ wia sie przez dodanie latwo sie hydirolifcu- jacej hemicelulozy z bogatych w mannoze materjalów wyjsciowych. — 4 —
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze w przeznaczonym do wykry¬ stalizowania roztworze cukru drzewnego, zawierajacym -Wiecej niz 10% cukrów ob¬ cych, zadany stosunek ilosciowy nastawia sie przez to, ze najpierw pozwala sie kry¬ stalizowac w zwyklej temperaturze, na¬ stepnie papke (krystaliczna oddziela sie od lugu macierzystego na prasach saczko¬ wych, rozpuszcza sie ja potem znowu i krystalizuje jeszcze raz,
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamien¬ ny tern, ze podczas odciskania zawieraja¬ cych mannoze mas krystalicznych tempe¬ rature powoli sie podnosi.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamien¬ ny tern, ze odciskanie posuwa sie tak da¬ leko, aby wykrystalizowany gatunek cu¬ kru powstawal w postaci twardych plytek, wolnych od lugu macierzystego. H Oi 1 z h y d r o 1 y s e A k t i e n g e s e 11 s c h a f t. Zastepca: M. Skrzypkowski, -rzecznik patentowy. bruk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL