DE1216810B - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von konzentrierten waessrigen Xyloseloesungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C13k

Deutsche KL: 89 i-1/02

Nummer: 1 216 810

Aktenzeichen: L 39841IV a/89 i

Anmeldetag: 22. August 1961

Auslegetag: 12. Mai 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von konzentrierten wäßrigenXyloselösungen mit sehr hohem Reinheitsgrad aus Hemicellulose enthaltenden pflanzlichen Rohstoffen bzw. Rückständen, wie z. B. Kastanienholz, Eichenholz oder Zuckerrohrrückständen, durch Behandlung mit Wasser unter Druck bei erhöhten Temperaturen in einem geschlossenen Gefäß und anschließende Abtrennung der Lösung.

Die Herstellung von Xylose durch Hydrolyse von Hemicellulosen enthaltenden pflanzlichen Rohstoffen, wie Holz, Stroh oder Mais, mit sauren Lösungen, z. B. verdünnter oder mäßig konzentrierter Salzsäure oder verdünnter Schwefelsäure, ist bekannt. Die bekannten Verfahren, bei denen zur Hydrolyse der Hemicellulosen saure Lösungen verwendet werden, ergeben unreine Xyloselösungen, aus denen die Xylose nicht ohne weiteres in kristalliner Form gewonnen werden kann. Zu diesem Zweck müssen die erhaltenen Xyloselösungen vielmehr noch mit Aktivkohle oder Schwefeldioxyd gereinigt werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird außerdem meistens die Herstellung von Xylose mit der Herstellung von Dextrose kombiniert, wobei eine vollständigere Hydrolyse und wiederholte Kristallisations- und Reinigungsstufen erforderlich sind.

Es ist sodann ein Verfahren bekannt, bei dem aus verschiedenen pflanzlichen Rohstoffen durch Hydrolyse mit Wasserdampf oder kondensiertem Wasser unter Druck bei 120 bis 150° C Lösungen hergestellt werden, die zum Gerben von Leder und Häuten verwendet werden können und Pentosen, Hexosen und andere Produkte enthalten. Dieses bekannte Verfahren führt jedoch nur zu einer unvollständigen Hydrolyse der Hemicellulosen, wobei nur geringe Mengen an Xylose entstehen.

Nach keinem der bekannten Verfahren wird die Xylose kontinuierlich hydrolysiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausgangsstoff, gegebenenfalls nach vorheriger Entfernung der Gerbstoffe, 1 bis 3 Stunden in dem geschlossenen Gefäß bei 155 bis 170°C im Gegenstrom mit Wasser unter Druck behandelt und die Flüssigkeit im Anschluß an die Behandlung kontinuierlich abpreßt.

Die erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial verwendeten pflanzlichen Rohstoffe weisen eine mehr oder weniger reiche Menge Essigsäure neben geringen Mengen anderer niederer Fettsäuren, wie Propionsäure, auf, nachdem die Gerbstoffe daraus entfernt sind. Gegebenenfalls müssen zunächst die Gerbstoffe nach üblichen Verfahren durch Extraktion mit Wasser Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von
konzentrierten wäßrigen Xyloselösungen

Anmelder:

Ledoga S. p. A., Mailand (Italien)

Vertreter:

Dr. W. Beil, A. Hoeppener und Dr. H. J. Wolff,

Rechtsanwälte,

Frankfurt/M.-Höchst, Adelonstr. 58

Als Erfinder benannt:

Luciano Nobile,

Renato Allegrini,

Anteo Poma, Mailand (Italien)

Beanspruchte Priorität:

Italien vom 16. September 1960 (16 151)

bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, z. B. bei 50 bis 60° C, entfernt werden. Auch die Zuckerrohrrückstände weisen nach Extraktion der im Zuckerrohr enthaltenen Saccharose mit Wasser eine derartige Azidität auf.

Das Vorhandensein dieser Azidität, die sich bei der Extraktion der Gerbstoffe bzw. der Saccharose mit Wasser bei unter etwa 6O⁰C liegenden Temperaturen entwickelt, in den erfindungsgemäß eingesetzten pflanzlichen Rohstoffen bzw. Rückständen erlaubt die Herstellung von Xyloselösungen sehr hohen Reinheitsgrades mittels einer kurzdauernden Behandlung mit überhitztem Wasser unter Druck.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu behandelnde Material mittels geeigneter Vorrichtungen kontinuierlich in vertikale Druckgefäße eingeführt, aus welchen es am Boden mittels anderer geeigneter Vorrichtungen entfernt wird, z. B. mittels einer konischen Strangpresse mit nicht durchlöchertem Konus, welche nur den festen Anteil, nicht aber den flüssigen austrägt.

Von unten aus wird kontinuierlich mittels einer Pumpe Heißwasser unter Druck, mit einer Temperatur von 155 bis 170° C, eingeführt, und dies in Abhängigkeit vom Säuregehalt des verwendeten pflanzlichen Ausgangsmaterials, wobei die geförderte Wassermenge der gewünschten Einwirkungsdauer und dem gewählten Verhältnis Wassermenge zu Material-

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gewicht angepaßt wird. Die Einwirkungsdauer der flüssigen Phase auf die feste Phase der pflanzlichen Stoffe kann zwischen einer und 3 Stunden schwanken, während das Verhältnis Wassermenge zu Gewicht des wasserfreien Materials vorzugsweise zwischen 1:3 und 1: 5 gewählt wird.

Die Lösung der Xylose verläßt durch eine geeignete Vorrichtung das Druckgefäß auf der oberen Seite; man erzielt so eine kontinuierliche Extraktion nach dem Gegenstrompronzip.

Ein höherer Auslaugungsgrad des behandelten Materials und Xyloselösungen höherer Konzentration können durch Hintereinanderschaltung zweier oder mehrerer Druckgefäße der beschriebenen Art erhalten werden.

Die nach dem beschriebenen Verfahren erhaltenen Xyloselösungen können in der Folge neuerlich in einen Extraktionskreislauf eingeschaltet werden und/oder in den üblichen Vorrichtungen im Vakuum konzentriert und mittels der bekannten Verfahren gereinigt werden.

Beispiel 1

350 kg tanninfreies Kastanienholz, mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 64,3 ⁰J₀, entsprechend 124,95 kg wasserfreiem Holz, mit einem Xylosegehalt von 18,2%, entsprechend insgesamt 22,74 kg, mit einem Säuregehalt von 3,70%» als Essigsäure berechnet, werden unter Druck mit 1501 Wasser von 165° C durch 1 Stunde ausgelaugt.

Es werden 268 1 einer Lösung erhalten, welche insgesamt 13,93 kg Xylose, das sind 61,12% der ursprünglich vorhandenen Menge, enthält. Der Reinheitsgrad dieser Lösung ist 80,6 ⁰J₀.

Beispiel 2

2601 Wasser von 155° C werden unter Druck durch ■ 2 Stunden im Kreislauf über 325 kg Zuckerrohrbagasse geführt, welche einen Wassergehalt von 70 ⁰J₀, entsprechend 97,5 kg wasserfreiem Material, aufweist, mit einem Gehalt von 27,2% (insgesamt 26,52 kg) Xylose und einem Säuregehalt von 4,5 ⁰J₀, als Essigsäure berechnet.

Man erhält auf diese Weise 3101 einer Lösung, welche insgesamt 15,80 kg Xylose, das sind 59,6% der ursprünglichen Menge, enthält. Der Reinheitsgrad dieser Lösung ist 74,3%·

Beispiel 3

338 kg tanninfreies Eichenholz, mit einem Wassergehalt von 58,2%, entsprechend 141,3 kg Trockensubstanz, mit einem Xylosegehalt von 21,84% und einem auf die Trockensubstanz bezogenen Säuregehalt von 4,02% werden kontinuierlich mit 3861 Wasser unter Druck bei 161° C durch 100 Minuten ausgelaugt.

Man erhält so 3951 einer Lösung, welche insgesamt 12,88 kg Xylose, entsprechend 59 % der ursprünglich im Ausgangsmaterial vorhandenen Menge, enthält. Der Reinheitsgrad der Lösung ist 79,7%·

Beispiel 4

480 kg tanninfreies Kastanienholz, mit einem Wassergehalt von 68 %> entsprechend 157,5 kg wasserfreiem Material, mit einem Xylosegehalt von 18,5%; entsprechend 29,33 kg, und mit einem Säuregehalt von 4,2 ⁰J₀, als Essigsäure berechnet, werden mit 4751 Wasser unter Druck bei der Temperatur von 165°C durch 75 Minuten ausgelaugt.

Man erhält so 6501 einer zuckerhaltigen Lösung, welche 20,5 kg Xylose, entsprechend 70% der ursprünglich vorhandenen Menge, enthält. Der Reinheitsgrad dieser Lösung ist 75 ⁰J₀, d. h. daß auf Teile Gesamtzucker in der Lösung 75 Teile Xylose enthalten sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von konzentrierten wäßrigen Xyloselösungen mit sehr hohem Reinheitsgrad aus Hemicellulose enthaltenden pflanzlichen Rohstoffen bzw. Rückständen, wie z. B. Kastanienholz, Eichenholz oder Zuckerrohrrückständen, durch Behandlung mit Wasser unter Druck bei erhöhten Temperaturen in einem geschlossenen Gefäß und anschließende Abtrennung der Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausgangsstoff, gegebenenfalls nach vorheriger Entfernung der Gerbstoffe, 1 bis 3 Stunden in dem geschlossenen Gefäß bei 155 bis 170° C im Gegenstrom mit Wasser unter Druck behandelt und die Flüssigkeit im Anschluß an die Behandlung kontinuierlich abpreßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem angewandten Wasser und dem zu behandelnden Material 1: 3 bis 1: 5 beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 555 461, 647 913,
440, 965 300;
französische Patentschrift Nr. 906 613.

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