DE530370C - Verfahren zur Gewinnung von Betainhydrochlorid und Glutaminsaeure aus hinreichend betainreichen, zuckerarmen Rueckstaenden der Ruebenzuckerfabrikation - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Betainhydrochlorid und Glutaminsaeure aus hinreichend betainreichen, zuckerarmen Rueckstaenden der Ruebenzuckerfabrikation

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DE530370C
DE530370C DEL65944D DEL0065944D DE530370C DE 530370 C DE530370 C DE 530370C DE L65944 D DEL65944 D DE L65944D DE L0065944 D DEL0065944 D DE L0065944D DE 530370 C DE530370 C DE 530370C
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    • C07C227/00Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/38Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
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Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Betainhydrochlorid und Glutaminsäure aus hinreichend betainreichen, zuckerarmen Rückständen der Rübenzuckerfabrikation Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Darstellung von Betainhydrochlorid, Glutaminsäure und Kalisalzen aus den Rückständen der Rübenzuckerindustrie nach Abscheidung des Zuckers aus der Melasse. Die Rübenzuckermelasse, aus der der kristallisierbare Zucker abgeschieden ist, eignet sich nicht zu Nahrungszwecken und muß .anderweitig verwertet werden. Die größte Menge des noch vorhandenen Rohrzuckers wird aus der Melasse gewöhnlich durch ein Saccharatverfahren, z. B. das Steffensverfahren, gewonnen, als Rückstand verbleibt das Abwasser, das die nicht zuckerhaltigen Bestandteile enthält. Es sind dies, auf Trockenrückstand berechnet, etwa 2o °A Glutaminsäure, etwa 2o01" Betain und etwa 35'/" anorganische Salze, besonders Natrium- und Kaliumsalze.
  • Gewöhnlich wird die Melasse auf Alkohol und Hefe durch Gärung verarbeitet, aber auch hier bleiben Destillationsabwässer und Schlempe übrig, die die nicht zuckerhaltigen Bestandteile der Melasse enthalten.
  • Gegenstand der Erfindung ist die Aufarbeitung dieser Abwässer auf Betainhydrochlorid, Glutaminsäure und anorganische Salze. Gemäß der Erfindung werden das Saccharatabwasser bzw. die Destillationsabwässer und die Schlempe, die nach der Gärung zurückbleiben, zuerst durch teilweises Ausfällen in an sich bekannter Weise von Betainhydrochlorid und anorganischen Chloriden teilweise befreit, denen keine wesentlichen Mengen von Glutaminsäure beigemengt sind. Letztere wird dann gesondert durch eine weitere Maßnahme gewonnen. Es wurde nämlich festgestellt, daß, wenn die entzuckerte, hinreichend betainreiche Melasse kühl gehalten und Salzsäure oder Chlorwasserstoffgas zugesetzt wird, lediglich Betainhydrochlorid und anorganische Chloride in bekannter Weise ausfallen, die Glutaminsäure aber in Lösung bleibt, die dann gemäß der Erfindung nach dem Filtrieren als Hydrochlorid durch etwa zweistündiges Erwärmen der Mutterlauge auf et-,va 85' C und nachträgliches Abkühlen ausgefällt werden kann.
  • Die Glutaminsäure scheint in der Lauge weder in freiem Zustand noch als Glutamat vorzukommen, sondern als Verbindung, vermutlich als ein in konzentrierter Salzsäure lösliches Lactam (Pyrrolidoncarbonsäure), das durch Erwärmen in saurer Lösung hydrolysiert wird und Glutaminsäure frei macht, die als Hydrochlorid ausfällt, das in konzentrierter Salzsäure nahezu unlöslich ist.
  • Aus dem ersten Niederschlag von Betainhydrochlorid und anorganischen Chloriden kann man das erstere z. B. durch Extraktion mit Methylalkohol oder Äthylalkohol, zweckmäßig nahe dem Siedepunkt, und Auskristallisieren aus der Lösung gewinnen. Durch Abkühlenlassen der alkoholischen Lösung erhält man es nahezu rein, eine weitere Menge von Betainhydrochloridkristallen erhält man durch Eindampfen der Mutterlauge und neues Kristallisierenlassen.
  • Das dann ausgefällte Glutaminsäurehydrochlorid trennt man von der Mutterlauge durch Filtrieren; der Filterrückstand kann auch Kohlenstoff enthalten. Aus ihm läßt sich das Glutaminsäurehydrochlorid mit einer verhältnismäßig kleinen Menge heißen Wassers leicht extrahieren, und diese Lösung kann dann mit aktiver Kohle oder Knochenkohle entfärbt und das Glutaminsäurehydrochlorid rein durch Sättigung der Lösung mit Chlorwasserstoffgas ausgefällt werden. Die Glutaminsäure selbst kann man durch Neutralisieren der salzsauren Lösung durch Zusatz von Natriumcarbonat o. dgl. ausfällen.
  • Die nach der Abscheidung -des Betainhydrochlorids verbleibenden anorganischen Salze können einer weiteren Reinigung unterzogen oder unmittelbar als Kunstdünger o. dgl. verwendet werden.
  • Beispiel .
  • Das vom Steffensverfahren verbleibende Abwasser oder eine andere entzuckerte Melasse mit einem spezifischen Gewicht von 1,29 bis 1,40 wird mit Cfilorvvasserstöffgas gesättigt, wobei das Gas langsam eingeleitet und die Lösung kühl, d. h. unter 7ö° C, gehalten wird. Statt Chlorwasserstoffgas kann man auch Salzsäure zusetzen. Man kann z. B. die entzuckerte Melasse auf eine Dichte von etwa 1,42 eindampfen und dann zwei Raumteile konzentrierter Salzsäure in kleinen Anteilen nacheinander unter Kühlen zugeben. Man kann aber die entzuckerte Melasse von 1,42 spezifischem Gewicht auch sehr langsam in etwa das zweifache Volumen konzentrierter Salzsäure - einrühren. Das Einleiten von Chlorwasserstoffgas bis zur vollständigen Sättigung erscheint aber zweckmäßiger.
  • Die gesättigte Lösung läßt man einige Zeit (18 Stunden oder länger) an einem kühlen Ort stehen und -filtriert den Niederschlag, zweckmäßig durch Abschleudern, von der Mutterlauge ab. Er besteht aus anorganischen Chloriden, hauptsächlich Kaliumchlorid, enthält auch Betainhydrochlorid, dagegen kein Glutaminsäurehydrochlörid.
  • Um das Betainhydrochlorid von dem Kristallgemisch abzuscheiden, extrahiert man die von der Mutterlauge geschiedenen Kristalle mit Methylalkohol oder Äthylalkohol, zweckmäßig bei einer nahe dem Siedepunkt liegenden Temperatur oder mit konzentrierter Salzsäure bei Zimmertemperatur. Die Extraktion kann kontinuierlich in einem. Extraktionsapparat ähnlich dem Soxhletapparat vorgenommen werden. Das Betainhydrochlorid löst sich in dem Methylalkohol oder Äthylalkohol und kristallisiert beim Abkühlen der gesättigten Lösung aus. Die Ausbeute nach weiterem Auskristallisieren und Abfiltrieren schwankt etwas, j e nach der Konzentration der entzuckerten Melasse, beträgt aber ungefähr 11 °/o des Trockengewichts der Melasse.
  • Der von der Extraktion des Betainhvdrochlorids in Alkohol unlösliche Rückstand besteht im wesentlichen aus Kaliumchlorid und etwas Natriumchlorid; er stellt etwa 30 °@o des Trockengewichts des Abwassers dar.
  • Die nach dem Ausfällen der anorganischen Chloride und des Betainhydrochlorids verbleibende Mutterlauge wird dann zwecks Abscheidung des Glutaminsäurehydrochlorids auf 7o bis 95° C erhitzt. Bei höherem Erhitzen erfolgt rasche Ausfällung unter vermehrter Kohlenstoffabscheidung, bei niedrigerer Temperatur dauert das Verfahren länger, und es bildet sich weniger Kohlenstoff. Bei 95° C erfordert die Ausfällung z. B. 8 bis 1o Minuten, bei 9o° C 2o bis 30 Minuten, bei 85° C etwa 2 Stunden, bei 8o° C etwa 3 Stunden, bei 70° C etwa 13 Stunden usw. Die Glutaminsäure wird auf diese Weise in Freiheit gesetzt und ein Teil des nicht vollständig ausgeschiedenen Zuckers entwässert und zersetzt unter gleichzeitiger Abscheidung freien Kohlenstoffs. Beim Abkühlen fällt die Glutaminsäure als Hydrochlorid aus und kann durch Abschleudern im Gemisch mit mehr oder weniger freiem Kohlenstoff erhalten werden. Man kann die Glutaminsäure ohne Zersetzung des Zuckers abscheiden, indem man die Lösung vor dem Erhitzen der Mutterlauge auf etwa 85° C mit zwei bis drei Raumteilen Wasser verdünnt. Da das Glutaminsäurehydrochlorid aber in verdünnter Salzsäure etwas löslich ist, muß man zwecks seiner Ausfällung die verdünnte Lösung mit Chlorwasserstoffgas sättigen.
  • Enthält die so dargestellte Glutaminsäure freien Kohlenstoff, so kann man ihr Hydrochlorid durch Extraktion mit Wasser, zweckmäßig heißem, vom Kohlenstoff trennen, wobei sich das Hydrochlorid löst, und die Lösung mit aktiver Kohle oder Knochenkohle entfärben. Aus der Lösung kann man die Glutaminsäure durch Zusatz derjenigen Menge Alkali oder Alkalicarbonat ausfällen, die die Salzsäure absättigt. Man kann die Glutaminsäure aber auch als Hydrochlorid durch Sättigung der Lösung mit Chlorwasserstoffgas ausfällen. Die Ausbeute an Hydrochlorid schwankt etwas, beträgt aber gewöhnlich etwa 19 °/o des Trockengewichts der entzuckerten Melasse. Nach der Abscheidung des Glutaminsäurehydrochlorids erhält man eine weitere Ausbeute an Betainhydrochlorid und anorganischen Salzen durch Abdampfen der Hauptlösungsmenge im Vakuum bei einer 5o ° C nicht übersteigenden Temperatur, bis die Lösung beim Abkühlen auf Zimmertemperatur gerade noch flüssig bleibt. Nach dem Abkühlen läßt man die Lösung 24 Stunden stehen und filtriert dann das Gemisch von Betainhydrochlorid und anorganischen Salzen zweckmäßig in einer Schleuder ab, um dann das Betainhydrochlorid wie oben von den Salzen durch Extraktion mit Methylalkohol oder Äthylalkohol zu trennen.
  • Eine weitere Menge des Betainhydrochlorids erhält man aus dem Hauptteil der Lösung, die bei dem letzten Arbeitsgang entsteht, durch Eindicken im Vakuum bei einer unter 5o° C liegenden Temperatur, bis das Wasser nahezu abgetrieben ist, und Zusatz des Rückstands unter Rühren zu zwei Raumteilen absoluten Alkohols. Es fällt dann rohes Betainhydrochlorid aus, das durch Umkristallisieren aus Methylalkohol oder Äthylalkohol rein erhalten wird.
  • Die Gesamtausbeute an Betainhydrochlorid beträgt ungefähr 2o °/o des Trockengewichts der entzuckerten Melasse.
  • Bei Verwendung von 1 ooo kg konzentrierter Steffensrückstände vom spezifischen Gewicht 141 werden etwa So kg rohes Betainhy drochlorid, Zoo kg rohes Chlorkalium und 1 oo kg rohes Glutaminsäurehydrochlorid, entsprechend 7o kg nahezu reiner Glutaminsäure, erhalten.
  • Den Alkohol in der Mutterlauge von der letzten Betainausfällung kann man durch Abdestillieren wiedergewinnen, auch lassen sich aus dem Rückstand noch verwendbare Verbindungen abscheiden.
  • Der aus der Erfindung erwachsende Vorteil besteht einmal in einer nahezu quantitativen Abscheidung von Betainhydrochlorid, Glutaminsäure und Kalisalzen von den Zukkern, anorganischen Säuren, Salzen usw., die die übrigen Bestandteile der entzuckerten Melasse bilden. Das Betainhydrochlorid läßt sich leicht rein und frei von Glutaminsäurehydrochlorid abscheiden. Die Glutaminsäure wird rein aus entzuckerter Melasse ohne Verwendung teurer Lösungsmittel, wie absolutem Alkohol, gewonnen. Betainhydrochlorid und Kalium- und Natriumchloride werden aus der entzuckerten Melasse ohne Zersetzung der Zucker- oder anderen organischen Bestandteile der Lösung ausgefällt, werden also nahezu rein gewonnen und bedürfen nur einer einzigen Kristallisation zur genügenden Reinigung für pharmazeutische Zwecke. Besonders geeignet ist die Erfindung für die Nachbehandlung der Abwässer nach dem Steffensverfahren; sie eignet sich aber auch zur Behandlung von anderen Abwässern aus der Rübenzuckerfabrikation einschließlich der Destillationsabwässer und Schlempen. Beim Gärverfahren wird allerdings ein Teil der stickstoffhaltigen Bestandteile von der Hefe aufgezehrt, so daß die Zusammensetzung der Destillationsabwässer bzw. Schlempe etwas von derjenigen des Abwassers aus dem Saccharatverfahren abweicht.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren . zur Gewinnung von Betainhvdrochlorid und Glutaminsäure 'aus hinreichend betainreichen, zuckerarmen Rückständen der Rübenzuckerfabrikation durch Behandeln dieser mit Salzsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst nur Betainhydrochlorid und anorganische Chloride in an sich bekannter Weise aus der kalten, hinreichend konzentrierten Lösung ausfällt, worauf man die Abscheidung des Glutaminsäurehydrochlorids durch Erwärmen der verbleibenden Lösung auf etwa 8o bis 85° C und nachfolgende Abkühlung bewirkt.
  2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die nach Ausfällung der Glutaminsäure verbleibende Lösung filtriert und im Vakuum bei nicht über 50° C so weiteindampft, daß sie beim Abkühlen auf Zimmertemperatur gerade noch flüssig bleibt, und alsdann die konzentrierte Lösung abkühlt.
  3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das rohe Glutaminsäurehydrochlorid in Wasser löst, von dem beigemengten Kohlenstoff trennt und die Glutaminsäure entweder als solche oder in Form des Hydrochlorids aus der Lösung fällt.
DEL65944D 1926-05-17 1926-05-28 Verfahren zur Gewinnung von Betainhydrochlorid und Glutaminsaeure aus hinreichend betainreichen, zuckerarmen Rueckstaenden der Ruebenzuckerfabrikation Expired DE530370C (de)

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