Znany sposób hydrolizy surowców za¬ wierajacych celuloze za pomoca chlorow¬ cowodoru w srodku zawiesinowym próbo¬ wano juz wielokrotnie ulepszyc przez skra¬ canie czasu reakcji. Reakcja ta przy od¬ powiednim stezeniu chlorowcowodoru trwa w zwyklych warunkach pewien czas i daje przez to sposobnosc do wszelakich proce¬ sów pobocznych, prowadzacych do polime* ryzacji i powstawania produktów nie nada¬ jacych sie juz do przeróbki na cukry fer¬ mentujace. Wobec tego starania te szly w kierunku ograniczenia czasu przebiegu reakcji, a wiec w kierunku wytworzenia reakcji bardziej energicznej.Znane dotychczas propozycje polegaly na tym, ze hydrolize rozpoczynano przed wprowadzeniem surowca do srodka zawie¬ sinowego, aby przygotowac surowiec do reakcji glównej i uzyskac mozliwosc ener¬ giczniejszej pracy w srodku zawiesinowym.Jakkolwiek osiagnieto pewne rezultaty, to jednak nie osiagnieto dostatecznie skutecz¬ nych wyników.Wedlug wynalazku mozna osiagnac bar¬ dzo znaczne skrócenie czasu reakcji w srod¬ ku zawiesinowym, jezeli zawierajacy celu¬ loze surowiec przeprowadzi sie w stan czynny. W tym stanie surowiec po rozdzie¬ leniu go w srodku zawiesinowym i dziala¬ niu chlorowcowodorem jest zdolny zgesz- czac chlorowcowodór w oswobodzonych na¬ czyniach wloskowatych. W tym celu suro¬ wiec rozpuszcza sie i usuwa z jego naczynwloskowatych rózne weglowodany, jak pen- tozy, heksozy itd., przez co oswobadza sie wielka liczbe drobnych naczyn wloskowa- tych. Jezeli w ten sposób przygotowany surowiec wprowadzi sie do srodka zawiesi¬ nowego, to przy wprowadzaniu chlorowco¬ wodoru nastepuje bardzo energiczna ad¬ sorpcja, wprowadzejiie gazu do naczyn wloskowatych i wytworzenie w nich wyso¬ kiego cisnienia bez potrzeby stosowania wysokiego cisnienia z zewnatrz. Cisnienie wytworzone przez zgeszczenie gazu w na¬ czyniach wloskowatych wystarcza calko¬ wicie do szybkiego przeprowadzenia reak¬ cji, która zachodzi w przeciagu niewielu minut. Nowy ten sposób przynosi zatem wielki postep, gdyz zastepuje cisnienie ze¬ wnetrzne, wymagajace stosowania znacz¬ nych srodków, cisnieniem wewnetrznym, a poza tym przemienia bardzo wolno prze¬ biegajaca hydrolize praktycznie biorac w reakcje szybka.Jak juz zaznaczono, w celu skrócenia czasu reakcji w srodku zawiesinowym za¬ lecano traktowanie surowca przed wprowa¬ dzeniem go do srodka zawiesinowego chlo¬ rowodorem i przygotowanie go w ten spo¬ sób do nastepnej hydrolizy. Tego rodzaju traktowanie wstepne skraca czas reakcji tak, ze hydroliza trwa zamiast 16 — 20 go¬ dzin tylko 6 — 8 godzin. Starano sie jed¬ nak zawsze utrzymywac temperature przy tym traktowaniu wstepnym mozliwie niska, aby nie (rozpoczynac hydrolizy przedwczes¬ nie i nie wywolywac przez to niepozada¬ nych reakcji pobocznych. Wielokrotnie proponowano nawet ochladzanie surowca podczas traktowania wstepnego lub prze- szuflowywanie, aby zapobiec wzrostowi temperatury. W tym celu rozposcierano równiez surowiec cienkimi warstwami.Wedlug wynalazku mozna osiagnac da¬ leko lepsze wyniki, jezeli bedzie sie nie ochladzalo, lecz przeciwnie pracowalo w podwyzszonej temperaturze. Celowe jest podejmowanie traktowania nawet w tem¬ peraturze 100° C. Jezeli na przyklad jako material wyjsciowy zastosuje sie drze¬ wo, to rozdrabnia sie je poczatkowo na ka¬ walki wielkosci 0,4 — 1,2 mm. Korzystnie jest stosowac wielkosc ziarn, wynoszaca 0,5 — 0,75 mm. Surowiec po rozdrobnieniu wprowadza sie do autoklawu, zwilza tam wodnym roztworem HCl, zawierajacym okolo 0,2 — l°/o HCl, i ogrzewa w przecia¬ gu 1 — 2 godzin przy mniej wiecej 2 atm.Nastepnie cisnienie usuwa sie i ochladza.Przez filtrowanie uzyskuje sie roztwór, podczas gdy staly osad pozostaje na fil¬ trze.Roztwór zawiera wszystkie pentozy i heksozy, które znajdowaly sie w surowcu, zwlaszcza ksyloze, manoze, galaktoze, ara- binoze, glukoze i fruktoze. Okreslone ma¬ terialy, np. glukoze, mozna z niego oddzie¬ lac lub tez przerabiac dalej odpowiednim sposobem,.Osad, otrzymany przy traktowaniu wstepnym w wysokiej temperaturze surow¬ ca zawierajacego celuloze, zawiera celulo¬ ze surowca w stanie bardzo czystym, a obok tego lignine w stanie równiez bardzo czys¬ tym. Ta stala substancja jest nasycona wodnym HCl, który nalezy wydzielac przez odparowywanie. Odchodzace pary skrapla sie, a nastepnie odpedza sie kwas solny w postaci gazu przez ogrzewanie, albo ciecz te po odpowiednim rozcienczeniu sto¬ suje sie do wstepnego traktowania surow¬ ca, jak wyzej podano.Po zakonczeniu suszenia pozostaje zwolniona od wody i od HCl substancja skladajaca sie z celulozy i ligniny. Na ma¬ terial ten dziala sie wtedy gazem HCL Mozna do tego stosowac HCl pochodzacy z parowania skroplin. Przygotowana sub¬ stancja pochlania szybko chlorowodór i ob¬ ciaza sie nim. Skoro obciazenie osiagnie okolo 30% HCl, liczac na substancje sucha, wprowadza sie surowiec do srodka zawie¬ sinowego, rozdziela w nim, a nastepnie wpuszcza gaz HCl, przy czym dba sie ce- — 2 —Iowo o wprowadzenie gazu do dolnej cze¬ sci naczynia majac na uwadze dobry roz¬ dzial gazu. Mozna zauwazyc, ze przygoto¬ wany surowiec silnie przyciaga HCl. Nie jest pnzy tym rzecza konieczna, aby gaz HCl byl pozbawiony powietrza lub nawet byl 100%-owy. Zastosowanie znalezc moze kazdy gaz zawierajacy HCl, zatem równiez gazy wytworzone przez parowanie skro- plin, gaz surowy itd- Podczas przeprowa¬ dzania gazu HCl wzrasta obciazenie nim (HCl) surowca do 50 —, 60%. Odbywa sie to bardzo predko; nastepuje ozywiona re¬ akcja i po 15 minutach hydroliza jest ukon¬ czona, Szczególnie godne uwagi jest przy tym, ze mozna pracowac bez jakiegokol¬ wiek cisnienia, jest to sposób pracy, który dotychczas uwazano za niemozliwy. Pomi¬ mo tego otrzymuje sie wydajnosc prawie dorównywaj aca teoretycznie mozliwej i produkt nadzwyczaj czysty.Skoro tylko reakcja zostanie ukonczo¬ na, material filtruje sie i zbiera na filtrze ciala stale, skladajace sie z produktów hy¬ drolizy zmieszanych z lignina. Obok srod¬ ka zawiesinowego zawieraja one jeszcze znaczne ilosci kwasu solnego, które odpe¬ dza sie przez suszenie do odpowiednich temperatur. Odchodzacy gaz stosuje sie do dzialania na osad uzyskany przy pierw¬ szym gotowaniu wstepnym surowca, jak to wyzej bylo przedstawione.Suchy materi&l wprowadza sie do na¬ czynia, w którym przerabia sie go pod cisnieniem (2 atm) w mniej wiecej 123° C w ciagu okolo 10 minut po uprzednim do¬ daniu wodnego roztworu kwasu solnego w takich ilosciach, ze zawartosc HCl, li¬ czac na substancje sucha, wynosi mniej wiecej l°/o. Potrzebny do tego kwas solny mozna wziac w postaci skroplin otrzyma¬ nych przy suszeniu osadu, albo przy su¬ szeniu produktów hydrolizy mozna pozo¬ stawic w substancji tyle HCl, ile potrzeba do suszenia nastepnego, i dodac tylko po¬ trzebna ilosc wody.Po ukonczonym gotowaniu nastepnym filtruje sie. Odchodzacy lug przedstawia mniej wiecej 20°/o-owy roztwór cukru, któ¬ ry mozna przerabiac dalej w dow;olny spo¬ sób. Jezeli zachodzi potrzeba fermentacji, roztwór rozciencza sie i traktuje w znany sposób. Równiez dobrze roztwór ten moz¬ na krystalizowac i otrzymac prawie czysta glukoze, która jest zupelnie jasnobarwna, prawie biala.Zarówno produkt hydrolizy, jak i kry¬ stalizowana glukoze mozna uzyskac w sta¬ nie zupelnie bialym, jezeli' podda sie je oczyszczaniu stosowanemu zwykle w cu¬ krowniach. Poza tym wedlug wynalazku produkt hydrolizy mozna calkowicie wy¬ bielic, jezeli przy koncu suszenia podda sie go dzialaniu gazowego NHz w ciagu krótkiego czasu. Jezeli w tym przypadku w opisany sposób przeprowadzi sie goto¬ wanie nastepne, uzyskuje sie przy zgesz- czeniu czysta biala glukoze.Ilosc otrzymywanej glukozy przy sposo¬ bie wedlug wynalazku wynosi az do 70% redukowanej substancji, a wiec dosiega prawie wartosci teoretycznej. Temu wyso¬ kiemu wynikowi sprzyja równiez to, ze przy sposobie wedlug wynalazku reakcje poboczne sa praktycznie biorac wykluczo* ne. Wskutek tego jest równiez rzecza moz¬ liwa wytwarzac jasnobarWny produkt hy¬ drolizy i biala glukoze, gdyz zabarwienia sa zawsze powodowane reakcjami pobocz¬ nymi, zmniejszajacymi wydajnosc. Wiader mo, ze przy zwyklych sposobach hydroli¬ zy zdarzaja sie partie brakowe, których istnienie przypisuja wzmozonemu powsta¬ waniu takich produktów pobocznych. W ni- niejszym sposobie partii brakowych nie zauwazono.Pozostajaca na filtrze lignina jest praktycznie biorac wolna od wszelkich skladników obcych. Jej dalsza obróbke mozna przeprowadzac w dowolny sposób, np. przez uwodornianie wytworzyc weglo¬ wodory i produkty pokrewne. Uwodornia- — 3 —nie uskutecznia sie celowo w zawiesinie, a jako srodek zawiesinowy stosuje sie te sama ciecz, która miala zastosowanie do hydrolizy surowca. Otrzymuje sie mate¬ rialy ciekle, które same znów moga wcho¬ dzic w obieg kolowy sposobu jako srodki zawiesinowe.Jak juz wyzej bylo wspomniane, nie jest rzecza konieczna pracowac przy pomocy czystego chlorowodoru. W dotychczaso¬ wych sposobach bylo warunkiem, ze do hy¬ drolizy stosowano chlorowodór mozliwie 100%-owy, wytwarzany badz przez spala¬ nie chloru i wodoru bezposrednio w zwiaz¬ ku z elektroliza, badz tez w znany sposób z kwasu siarkowego i soli kuchennej, przy czym w ostatnio podanym przypadku po¬ trzebne sa zupelnie specjalne i drogie srodki. Takie kosztowne wytwarzanie ga¬ zu kwasu solnego nie jest jednak koniecz¬ ne wedlug uzyskanych obecnie doswiad¬ czen nowego sposobu.Jezeli gaz surowy, otrzymany z pieca, ochlodzi sie i wprowadzi bezposrednio do naczynia pod cisnieniem, w którym znaj¬ duje sie zawierajacy celuloze surowiec i srodelf zawiesinowy, to gaz taki zawiera okolo 55% HCI, poza tym jednak sklada sie z gazów, które nie biora udzialu w re¬ akcji hydrolizy. Okazalo sie, ze material celulozy, drobno rozdzielony w srodku za¬ wiesinowym, rozpoczyna chciwie absor¬ bowac gaz HCI zaraz po* wprowadzeniu go. Jezeli gaz surowy wprowadzi sie do dolnej czesci naczynia i bedzie sie dbalo o dobry podzial tak, aby gaz musial prze¬ plywac przez cala grubosc warstwy su¬ rowca w srodku zawiesinowym, to staly material wciaga gaz HCI prawie calkowi¬ cie, pozostawiajac w gazie uchodzacym bardzo male ilosci HCI, wobec czego gaz ten wypuszcza sie na zewnatrz.Dopiero gdy czasteczki materialu na¬ sycily sie juz HCI, zaczyna wzrastac za¬ wartosc HCI w gazach odlotowych. Przez proste nadzorowanie skladu gazów odlo¬ towych, które da sie latwo uskuteczniac za pomoca urzadzen samoczynnych, usta¬ la sie moment osiagniecia nasycenia i za¬ myka wtedy przewód gazu odlotowego. Po krótkim czasie uzyskuje sie potrzebne zwiekszenie cisnienia i reakcja przebiega w ten sam sposób, jak gdyby od samego poczatku pracowalo sie czystym chloro¬ wodorem* Glówna ilosc znajdujacego sie w naczyniu pod cisnieniem gazu sklada sie faktycznie z czystego HCt, absorbowane¬ go z surowego gazu. przez stale czasteczki materialu, a stosunkowo niewielka czesc gazu obcego, który przedostal sie do na¬ czynia pod cisnieniem po zamknieciu przewodu gazu odlotowego, nie gra roli dostrzegalnej.Nowy ten sposób ma wskutek tego wielkie znaczenie, poniewaz w nim moze odpasc cale kosztowne urzadzenie skra¬ plajace HCI. Potrzebny obecnie do hy¬ drolizy gaz surowy da sie produkowac da¬ leko taniej niz czysty HCI, coi wplywa do¬ datnio na calkowita kalkulacje. PL