PL2243B1 - Sposób otrzymywania kwasu maslowego i innych kwasów tluszczowych. - Google Patents

Description

Materjaly, jakie moga byc zuzytkowa¬ ne do wytwarzania kwasów tluszczowych, w rodzaju kwasu mrówkowego, octowego, propionowego, maslowego, 'walerjanowe- go, kaproncwego i tym podobnych kwasów sa nadzwyczaj liczne: sa niemi odpadki roslinne lub pochodzenia zwierzecego. Na pierwszem miejscu postawic'mozna opilki, kore, galazki, karpy i chrust winogronowy, liscie, paprocie róznorodne, wióry i tym podobne, Powtóre wchodza tu w gre od¬ padki, otrzymane w rzezniach przy oddzie¬ laniu skór od miesa, w garbarniach, przy odtluszczaniu welny i tym podobne mate¬ rjaly. Zuzytkowac mozna w tym celu na¬ tret wszelkiego rodzaju ekskrementy.Wynalazek niniejszy daje moznosc zu¬ zytkowania materjalów, napotykanych w obfitosci i malo cenionych, jako to odpad¬ ków drzewnych opilków, kory, chrustu i tym podobnych do wyrabiania z nich kwa¬ su maslowego.Rysem waznym, charakteryzujacym ni¬ niejszy wynalazek jest to, ze otrzymana z wymienionych materjalów skrobia poddaje sie fermentacji symbiotycznej. Stosuja na- przyklad, jako ferment, roztwory cukrowe z dodatkiem odpowiedniej ilosci zwiazków mineralnych, i w tych roztworach zasiewa sie bakterje pochodzace z zoladków tra- wozernych, lub tez bakterje, znajdujace sie w ziemi ogrodowej. Tym specjalnym sposobem fermentacji otrzymuje sie prze¬ miane calkowitej ilosci cukru na kwasytluszczowe, a glównie na kwas maslowy.Inne znamiona charakterystyczi^e wy plywaja z opisu ponizej podanego.Sposób wykonuje sie, jak nastepuje: Odpadki drzewne przeksztalcaja sie na proszek mozliwie mialki, jednostajny. W razie potrzeby mase przemywa sie stru mieniem cieplej lub zimnej wody, by usu nac tym sposobem niepotrzebne zawarto sci, jddemi sa garbnik, zywica i inne roz¬ puszczalne w wodzie materjaly.Nastepnie przystepuje sie do obróbk wodnej (hydrolizy). W tym celu do pro¬ szku drzewnego lub papki, juz przemytych zapomcca mieszania, wtlacza sie taka i losc wody, by na wage przekraczala co dwóch do pieciu razy wage uzytego suche¬ go materjalu. Do ilosci tej dodaje sie - oc 2 — 5% kwasu siarczanego liczac na cala wage masy. Skoro masa ta przez miesza¬ nie i rozcieranie staje sie jednolita, laduje ja sie do zamknietych kotlów (autokla¬ wów), zaopatrzonych w silne mieszadla Samo sie przez sie rozumie, ze aparat tak musi posiadac czesci swe skladowe we¬ wnetrzne,, zbudowane z materjalów w zu¬ pelnosci odpornych na dzialanie kwasów Po nalr dowaniu materjalu do tych kotlów puszcza sie w ruch mieszadla i wtryskuje w ten material bedacy w ruchu pare, do¬ prowadzajac temperature do 170°, co od¬ powiada mniej wiecej cisnieniu od 7 do 7,5 kg. Po osiagnieciu tej temperatury obniza sie cisnienie, wypuszcza pare i przystepu¬ je do wyladowania.Czynnosc te przeprowadzic nalezy jak najszybciej, W praktyce trwa ta operacja okolo pólgodziny. Masa laduje sie do na¬ czynia emaljowanego lub tez wylozonego olowiem. Zdradza ona silna reakcje kwa¬ sna, gdyz przy hydrolizie wydzielily sie róz¬ ne kwasy organiczne, co wzmocni o 15 do 25% pierwotna reakcje kwasna, pocho¬ dzaca tylko od kwasu siarczanego. Nalezy zobojetnic ten nadmiar kwasnej reakcji.Uskutecznia sie to w ruch puszczonym ma- lakserze. Do ogrzanej masy przy ciaglem mieszaniu jej, dodaje sie weglanów w postaci mleka lub wsypuje sie weglan w postaci proszku, w lekkim nadmiarze. Na¬ sycenie kwasem nastepuje szybko. Masa powinna przybrac reakcje obojetna. Za¬ miast kredy mozna uzyc mleka wapienne¬ go, ale w tym wypadku nalezy scisle sle¬ dzic, azeby masa nie zyskala reakcji alka¬ licznej, co, gdyby nastapilo, to, dzieki wy¬ sokiej temperaturze, w jakiej proces zacho¬ dzi, potworzylyby sie zwiazki wapienne rozpuszczalne, które bylyby bardzo niedo¬ godne w dalszej robocie. Zobojetniona pap¬ ke wprowadza sie do aparatów podob¬ nych do dyfuzorów uzywanych w cukrow¬ nictwie i poddaje systematycznej eks¬ trakcji.Jesli za punkt wyjscia wezmiemy 100 kg trocin i jesli zapomoca przeróbki wod¬ nej otrzymamy w ogólnosci od 25 do 30% zwiazków cukrowych, to przy systema¬ tycznie prowadzonej ekstrakcji z papki o- trzymac mozna od 8 do 12% ktf cukru, a strata ostateczna wyrazi sie w 0.20 do 0.30%. Nastepnie papka, jesli sie to okaze potrzebnem, przenosi sie do chlodnicy o- biegowej, gdzie w podobny sposób, jak to sie spotyka w destylarniach, ochlaJza sie krazaca zimna woda i doprowadza sie do temperatury 40°, t. j. do temperatury od¬ powiedniej do fermentacji.Papka oprócz cukru zawiera jeszcze o- bojetne lub tez szkodliwe domieszki, iak gumy, zywice, emulsje, aldehydy i tym po¬ dobne zwiazki. Przymieszki te nalezy u- sunac, aby. nie przeszkadzaly procesom fermentacyjnym. W tym celu papke prze¬ nosi sie do kadzi mieszalnej i tam dodaje sie do niej mleka wapiennego na tyle, aze¬ by wystapila reakcja wyraznie alkaliczna; wytwarza sie obfity osad, który szybko &- pada. Oddziela go sie od roztworu zapo¬ moca filtrów, pras filtrowych lub jakich- - 2 -kolwiek innych aparatów odpowiednich.Skoro pragnie sie otrzymac roztwór je¬ szcze czystszy ucieka sie, jak to sie stosuje w cukrowniach lub rafinerjach, do wegla kostnego.Opisany prosty sposób oczyszczania jest nader skuteczny. Jesli wspólczynnik czystosci papki przed oczyszczeniem wy nosil 70, to po oczyszczeniu jej wapnem do¬ chodzi 88 lub 90, a po przepuszczeniu przez wegiel kostny dosiega 95. Oczyszczana w ten sposób papka poddaje sie fermentacj sposobem jednym lub drugim opisanych ponizej.Sposób pierwszy. Wiadomo powszech¬ nie, ze glukozy pod dzialaniem bakteryj maslowych nalezacych do ogólnego typt anerobów t. j, mikrobów zyjacych bez po wietrza rozklada sie na kwas maslowy weglowy i wodór. Bakterje te otrzymac mozna przez stopniowa ich kulture w roz tworach galaretowatych i w srodowiskt glukozowem, poczem zasiewa sie je w pap¬ ce cukrowej powstalej z drzewa. Wielkie kadzie drewniane posiadajace w czesci dol¬ nej krany wpustowy i spustowy, w czesc zas górnej klape do wypuszczania gazów napelnia sie papka po dodaniu do niej cc 5 do 7% weglanu wapnia sproszkowane¬ go, okolo 0,5% fosforanu potasu i takie samej ilosci soli amoniakalnych w posta¬ ci azotanów lub siarczanów. Napelnianie odbywa sie w 35 do 40°. Do kadzi wsiewa sie przygotowana w odpowiednim buljonie kulture lub, co jest praktyczniejsze, uzywa sie w tym celu osadu z dna kadzi z opera¬ cji ukonczonej poprzednio. Pomieszczenie, w którem odbywa sie fermentacja, utrzy¬ mywac nalezy w temperaturze od 38 do 40°. Po uplywie kilku godzin rozpoczyna sie fermentacja i rozwija coraz szybciej wydzielajac piane, która zgeszcza sie i o statecznie opada nadól. Podczas tej ope¬ racji wywiazuja sie obfite gazy, a zaprze¬ stanie tego procesu oznacza zakonczenie fermentacji.Czas trwania fermentacji zalezy od czy¬ stosci plynów; im sa one czystsze, tern kró¬ cej trwa fermentacja: stosownie do stop¬ nia czystosci, fermentacja trwa od 6 dp 12 a nawet do 15 dni.Po ukonczonej fermentacji przelewa sie rozczyn do aparatu zgeszczscjacego, skad przez odparowanie i zgeszczanie wy¬ dostaje sie maslany wapna, przerabiane w dalszym ciagu na kwas maslowy.Papka pod dzialaniem czystych bakte¬ ryj maslanych wydaje, jak to wskazuje me¬ toda Duclaux, kwas maslowy o wysokim stopniu czystosci, lecz calkowitego prze¬ ksztalcenia cukru sie nie osiaga/ I tak jesli poddano fermentacji papke o zawartosci 25% cukru, to z tej ilosci 70 do 75% cukru zostanie przeksztalconych na kwas maslo¬ wy a okolo 25 do 30% pozostanie cukru nierozlozonego. Wiadomo, ze fermentacja alkoholowa skrobi przedstawia trudnosci jeszcze znaczniejsze, gdyz procentowosc zuzytego tam na fermentacje cukru nie przewyzsza 65%. Zjawisko ta daje sie wy- tlomaczyc tern, ze przy obróbce wodnej blonnika z wlókien równoczesnie z po¬ wstawaniem glukozy wytwarza se dekstry¬ na, która reaguje na plyn Schweizera tak samo, jak glukoza i zostaje wlaczona do cukru podlegajacemu rozkladowi.Sposób drugi tej fermentacji usuwa te wazna niedogodnosc przez zmiane natury fermentów. Wedlug nowej tej metody fer¬ mentacje oczyszczonej skrobi uskutecznia sie przez wspólzycie czyli symbioze.Skrobia drzewna* po sfermentowaniu pod dzialaniem symbiozy zawiera zaledwie slady cukru rozkladowego. Jednakze sklad wytworzonych przez fermentacje zwiaz¬ ków jest rózny od otrzymanego sposobem pierwszym, tutaj bowiem, chociaz przewa¬ za kwas maslowy, powstaje równiez kwas octowy, troche kwasu propionowegó, kwa-' — 3 --su walerjanowego a czasami i kwasu ka- pronowego.O znaczeniu tego nowego sposobu prze¬ róbki mozna sobie stworzyc pojecie, jesli wezmie sie pod uwage, ze 100 kg drzewa z wydajnoscia 25 kg cukru przerobione wedlug pierwszego sposobu obróbki wyda¬ je od 8 do 9 kg normalnego kwasu maslo¬ wego, a taz sama ilosc drzewa obrobione¬ go sposobem drugim wydaje 9 do 9,5 kg tegoz kwasu i okolo 2 kg kwasów octowe- wego i inych.Ferment maslowy , przedstawiajacy symbioze otrzymuje sie przez wprowadze¬ nie do roztworów cukrowych (glukozy lub sacharozy), zawierajacych dodane do nich W niewielkich ilosciach sole mineralne, bak- teryj z zoladków trawozernych, lub tez mozna w tym celu uzyc bakterje, które znajduja sie w ziemi ogrodowej. Powtó¬ rzywszy.4 lub 5 razy taka fermentacje w temperaturze 40°, osiaga sie kulture, ktjra skutecznie dzialac bedzie (ha papke drzewna.Po skonczonej fermentacji tym lub in¬ nym sposobem otrzymane nzczyny zg.^- szcza sie w aparacie naprzyklad systemu Kestnera przyczem wydzielajacy sie siar¬ czan wapna oddziela sic. w miare osiadania.Skoro roztwór osiagnie gestosc syropu, spuszcza sie go do kotla najodpowiedniej zamknietego, w którym mozna wytworzyc próznie i przez ogrzewanie doprowadzic zawartosc do suchosci. Opróznianie kotla odbywa sie przez umieszczony w dolnej jego czesci odpowiedni spust.Dobywanie kwasów uskutecznia sie w sposób nastepujacy. Do aparatu zamknie¬ tego hermetycznie i* posiadajacego wne¬ trze odporne na kwasy, poiiad którem znajduje sie urzadzenie do destylacji czast¬ kowej, i dla ogrzewania go, dno podwójne, spust umieszczony w czesci dolnej oraz sil¬ ne mieszadlo wprowadza sie sól wapien¬ na, maslany i inne zwiazki, które wydoby¬ te byly z aparatu prózniowego; do tej ma¬ sy dodaje sie pewna okreslona ilosc kwasu siarczanego lub solnego w celu wydziele¬ nia lotnych kwasów organicznych. Ilosc dodawanych kwasów jest obliczona w sto¬ sunku do zawartosci wapna w roztworze, okreslonej analiza ilosciowa* Przy pod¬ grzewaniu i mieszaniu zbieraja sie oddziel- nemi frakcjami kwasy octowe, propionowy, maslowy i tym podobne kwasy.Poniewaz w czasach obecnych kwasy solny i siarczany sa drogie, korzystniej wiec bedzie zastosowac dwusiarczan sody, który powstaje jako produkt uboczny, przy fabrykacji kwasu azotowego, Dwusiarczan sodu rozpuszcza sie w wodzie letniej az do jej nasycenia, miesza sie roztwór ten w stosunku równowaznym z solami organicz- nemi wapiennemi wychodzacemi z kotla przy wypróznianiu, i prowadzi sie dystyla- cje w sposób wskazany powyzej.Operacja, prowadzona w ten sposób, ,daje moznosc rozdzielenia otrzymanych . produktów na stale i gazowe. 1000 kg od¬ padków drzewnych o wydajnosci cukrowej 25 do 30% daja od 700 kg do 750 kg ma- terjalu blonnikowego, który po wysuszeniu i sprasowaniu moze w specjalnych piecach byc zuzyty, jako materjal opalowy.Z drugiej zas. strony wedle równania ponizej wskazanego masa cukrowa prze¬ ksztalca sie w kwas maslowy: O.HiqO, = Cy/802 + 2 CO*+ 2H2 a wiec otrzymujemy kwasu maslowego 48,9 kwasu weglowego 48,9 wodoru 2,2 ~~WO0 Z jednej tonny drzewa o zawartosci cu¬ krowej 250 kg otrzymuje sie: kwasu weglowego 120 kg wodoru 5,5 kg Ilosc otrzymanego kwasu weglowego — 4 —odpowiada scisle praktyce, gdyz do niej nalezy jeszcze dodac kwas weglowy wy¬ dzielany przez rozklad weglanów wapien¬ nych, uzytych przy fermentacji. Ogromna te ilosc wytwarzanego kwasu weglowego mozna jednak z latwoscia zebrac i uzytko¬ wac dzieki temu, ze fermentacja, bedac a- neorobiczna (t. j. bez powietrzna) odbywa sie w naczyniach zamknietych. W tym ce¬ lu z zamknietych tych nacz/n wyciaga cie przewietrznikiem, wytwarzajacy sie kwas weglowy i wtlacza go do nasyconego we¬ glanem sody roztworu wodnego. Tym spo¬ sobem powstaje dwuweglan sodu, który znowu przez zagotowanie rozklada sie.Kwas weglowy skrapla sie i napelnia nim odpowiednie buile, Zbiera sie równiez wodór, który rów¬ niez mozna zgeszczAC by móc nim napel¬ nic butle i zuzytkowac, jako materjal opalowy lub tez do innych celów.Samo sie przez sie rozumie ze, stosu¬ jac powyzej opisany sposób do otrzymy¬ wania kwasu maslowego, mozna równiez otrzymywac pewna ilosc kwasów tluszczo, wych takich, jak kwas octowy, propk no¬ wy, walerjanowy i tym podobne kwasy, a to w zaleznosci od tego, jaki blonnik zostal uzyty do przeróbki. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Metoda wytwarzania kwasu maslo¬ wego z materjalów blonnikowych, np. od¬ padków drzewnych, kory, chrustu i tym po¬ dobnych, znamienna tern, ze otrzymana z tych materjalów blonnikowych papke cukro¬ wa poddaje sie fermentacji symbiozowej, stosujac w tym celu, naprzyklad w charak¬ terze fermentu, roztwory cukrowe z pewna zawartoscia soli mineralnych i w których zasiewa sie bakterje z zoladków trawozer- nych, lub tez bakterje z ziemi ogrodowej, co pozwala cala zawartosc cukru prze¬ ksztalcic w kwasy tluszczowe, pomiedzy któremi dominujaca ilosc stanowi kwas maslowy.
2. 2. Metoda wedlug zastrzezenia 1, zna¬ mienna tern, ze do materjalu blonnikowe¬ go, oczyszczonego hydroliza, dodaje sie na zimno tyle mleka wapiennego, aby reakcja alkaliczna wystapila zupelnie wyraznie, a nastepnie filtruje, najwlasciwiej przez we¬ giel kostny.
3. 3. Metoda wedlug zastrzezenia 1, zna¬ mienna tern, ze wytwarzanie kwasów tlu¬ szczowych z soli wapiennych organicznych uskutecznia sie z pomoca dwusiarczanu sody.
4. 4. Metoda wedlug zastrzezenia 1, zna¬ mienna odbieraniem ubocznych produktów gazowych, jakiemi sa kwas weglowy i wo¬ dór powstajace przy fermentacji. Societe Lefranc & Cie. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L, Boguslawskiego. Warszawa. PL