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DE1929268C3 - Process for obtaining D-xylose from material containing xylan - Google Patents

Process for obtaining D-xylose from material containing xylan

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Publication number
DE1929268C3
DE1929268C3 DE19691929268 DE1929268A DE1929268C3 DE 1929268 C3 DE1929268 C3 DE 1929268C3 DE 19691929268 DE19691929268 DE 19691929268 DE 1929268 A DE1929268 A DE 1929268A DE 1929268 C3 DE1929268 C3 DE 1929268C3
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DE
Germany
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xylose
water
solvent
weight
percent
Prior art date
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DE19691929268
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German (de)
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DE1929268A1 (en
DE1929268B2 (en
Inventor
Per Oslo Stranger-Johannessen
Original Assignee
Sydkemi AB, Malmö (Schweden)
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Publication date
Priority claimed from NO2276/68A external-priority patent/NO120111B/no
Application filed by Sydkemi AB, Malmö (Schweden) filed Critical Sydkemi AB, Malmö (Schweden)
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Publication of DE1929268B2 publication Critical patent/DE1929268B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE1929268C3 publication Critical patent/DE1929268C3/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von D-Xylose aus einem Hydrolysat, das durch saure, partielle, die vorhandene Cellulose nicht zersetzende Hydrolyse von xylanhaltigem Pflanzenmaterial, Entfernung des Cellulosematerials, Neutralisation und Konzentrierung zu trockenem oder teilweise trockenem Zustand erhalten worden ist.The invention relates to a method for obtaining D-xylose from a hydrolyzate by acidic, partial hydrolysis of plant material containing xylan, which does not decompose the cellulose present, Removal of the cellulosic material, neutralization and concentration to dry or partially dry.

D-Xylose ist im Pflanzenbereich weit verbreitet, in der Form von komplexen Polysacchariden, Xylan, welches hauptsächlich aus Xylose-Einheiten, kombiniert mit einem geringen Anteil Arabinose und Uronsäuren, aufgebracht ist.D-xylose is widespread in the plant sector, in the form of complex polysaccharides, xylan, which mainly consists of xylose units, combined with a small amount of arabinose and Uronic acids, is applied.

Die größten Vorkommen von Xylan findet man in Laubbäumen und Halmgewächsen wo der Xylangehalt als Xylose bestimmt, im allgemeinen im Bereich von 10 bis 25 0O liegt. Beispielsweise haben »White Birch« und »Yellow Birch« einen Xylangehalt von 24 bis 20»«, während die europäische Birke einen Xylangehalt von 17 ° 0 aufweist.The largest deposits of xylan are found in deciduous trees and stalk plants where the xylan content, determined as xylose, is generally in the range from 10 to 25 0 O. For example, "White Birch" and "Yellow Birch" have a xylan content of 24 to 20 "", while the European birch has a xylan content of 17 ° 0.

Halmgewächse, wie Weizen, Hafer, Esparto usw. enthalten etwa 17°.« Xylan, während der Xylangehalt in Bagasse, woraus Sucrose entfernt wurde, auf 30 °/o gesteigert ist. Der relative Anteil an Xylan nimmt zu, wenn man einen der Xylan nicht enthaltenden Hauptbestandteile entfernt.Culms like wheat, oats, esparto, etc. contain about 17 °. «Xylan, while the xylan content in bagasse, from which sucrose has been removed, to 30 per cent is increased. The relative proportion of xylan increases if one of the main components not containing xylan is used removed.

Aus den xylanhaltigen Stoffen, die alle einen verhältnismäßig hohen Cellulose- und Ligninanteil aufweisen, kann man mittels geeigneter Hydrolysenmethoden verhältnismäßig geringe Anteile von Hydrolysenprodukten aus Cellulose und Lignin aufweisende Xyloseauflösungen herstellen, und dadurch 268 From the xylan-containing substances, all of which have a relatively high cellulose and lignin content, by means of suitable hydrolysis methods, relatively small amounts of hydrolysis products can be produced from cellulose and lignin containing xylose solutions, and thus 268

einen Xylosegehalt im Hydrolysat erzielen, der geeenüber dem ursprünglichen im Pflanzenmaterial verdoppelt oder noch größer isi, und die Hydrolyse kann derart durchgeführt werden, daß ein Hydrolysat erzielt wird, welches nicht nur viel D-Xylose enthält, sondern auch eine einfache Herstellung reiner D-Xylose mit guter Ausbeute erlaubt.achieve a xylose content in the hydrolyzate that is geeenüber the original in the plant material is doubled or even greater, and hydrolysis can be carried out in such a way that a hydrolyzate is obtained which not only contains a lot of D-xylose, but also allows a simple production of pure D-xylose with good yield.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von D-Xylose aus einem Hydrolysat, das durch saure, partielle, die vorhandene Cellulose nicht zersetzende Hydrolyse von xylanhaltigem Pflanzenmaterial, Entfernung des Cellulosenmaterials, Neutralisation und Konzentrierung zu trockenem oder teilweise trockenem Zustand erhalten worden ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Hydrolysat einer nüssigkeit-Hüssigkeit-Extraktion bei einer Temperatur zwischen 30 und 110° C mit einem mit Wasser mischbaren, polaren organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, das bei 20 C eine Dielektrizitätskonstante zwischen 10 und 27 besitzt, unterwirft, wobei der Wassergehalt des Systems zwischen 4 und 28 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes des Extraktionssystems liegt, worauf man die Xylose nach Abtreiben des Lösungsmittels aus dem Extrakt zur Kristallisation bringt.The invention relates to a method for obtaining D-xylose from a hydrolyzate by acidic, partial, non-decomposing cellulose Hydrolysis of xylan-containing plant material, removal of cellulose material, neutralization and concentration to dry or partially dry state has been obtained, that is characterized in that the hydrolyzate of a liquid-liquid extraction at a Temperature between 30 and 110 ° C with a water-miscible, polar organic solvent or solvent mixture that has a dielectric constant between 10 and 27 at 20 C, subject, the water content of the system being between 4 and 28 percent by weight of the total weight of the extraction system is whereupon the xylose after driving off the solvent from the Brings extract to crystallization.

Die in die-«r Weise gewonnene kristalline D-Xylose hat einen hohen Reinheitsgrad und wird mit guter Ausbeute erzielt.The crystalline D-xylose obtained in this way has a high degree of purity and is good Yield achieved.

Der bei der Extraktion erzielte xylosenhaltige Extrakt kann zur Anreicherung der Xylose, nachdem das Lösungsmittel z. B. mit Wasserdampf abgetrieben ist einer Vergärung mit Saccharomyces zwecks Entfernung von Hexosen ausgesetzt werden, worauf die D-Xylose zum Kristallieren gebracht wird.The xylose-containing extract obtained during the extraction can enrich the xylose after the solvent z. B. driven off with steam is subjected to fermentation with Saccharomyces to remove hexoses, after which the D-xylose is made to crystallize.

Diese Operation empfiehlt sich aber nur, wenn ein Ausgangsprodukt mit hohem Gehalt an Hexosen zum Einsatz kommt, so daß Gärungsalkohol in verwerte baren Mengen auffällt.This operation is only recommended if a starting product with a high content of hexoses is used Is used so that fermentation alcohol is noticeable in usable quantities.

Mit Vorteil kann man den vergärten wäßrigen Xyloseextrakt mit einem Kationenaustauscher in der Η-Form behandeln, um vorhandene Kationen zu entfernen und die Salze in die Säure zu überführen und kann anschließend den Extrakt mit Spänen von chromgegerbtem Leder, die mit Ammoniak extrahiert und mit Wasser gewaschen worden sind, behandeln, um Lignonsulfonsäuren und Sulfocarbonsäuren zu entfernen, indem diese von dem Kollagen absorbiert und daran gebunden werden, wonach man die D-Xy-Iose zur Kristallisation bringt.The fermented aqueous xylose extract can be used with advantage treat with a cation exchanger in the Η form in order to remove existing cations and to convert the salts into the acid and then can the extract with chips of treat chrome-tanned leather that has been extracted with ammonia and washed with water, to remove lignonsulfonic acids and sulfocarboxylic acids by absorbing them into the collagen and are bound to it, after which the D-Xy-Iose is brought to crystallization.

Erfindungsgemäß setzt man als polares organisches Lösungsmittel vorzugsweise Isopropanol ein, während man die Xylose bevorzugt aus Methanol kristallisiert.According to the invention, isopropanol is preferably used as the polar organic solvent, while the xylose is preferably crystallized from methanol.

Bei den bis heute verwendeten Methoden zum Gewinnen von D-Xylose aus xylanhaltigem Material verbleibt das Lignin bei der Hydrolyse ungelöst, während ein bedeutender Teil der Cellulose als Glucose aufgelöst wird. Zur Herstellung reiner D-Xylose aus diesem Hydrolysat muß ein schwieriger und kostspieliger Fraktionierprozeß zum Abtrennen der D-Xylose von der Glucose durchgeführt werden. Laut der vorliegenden Erfindung wird eine partielle Hydrolyse mit einer schwach sauren Pufferlösung, insbesondere Bisulfitlösung, durchgeführt, derart, daß der Cellulosegehalt in dem xylanhaltigen Pflanzenmaterial unbeeinflußt verbleibt, während das Xylan mit einem Teil oder dem gesamten Lignin in Auflösung geht. Nach Abstumpfen oder NeutralisierenIn the methods used to date to obtain D-xylose from material containing xylan the lignin remains undissolved during hydrolysis, while a significant part of the cellulose is glucose is resolved. To produce pure D-xylose from this hydrolyzate, a difficult and costly process has to be carried out Fractionation process to separate the D-xylose from the glucose can be carried out. According to the present invention, a partial hydrolysis with a weakly acidic buffer solution, in particular bisulfite solution, carried out in such a way that the cellulose content in the xylan-containing plant material remains unaffected while the xylan with some or all of the lignin in dissolution goes. After blunting or neutralizing

des Hydrolysates mit basischen oder abstumpfenden Salzen, insbesondere CaCO3 und/oder Ca(OH)0, wird das Hydrolysat zur für die nachfolgende Extraktion geeigneten Konzentration konzentriert.of the hydrolyzate with basic or truncating salts, in particular CaCO 3 and / or Ca (OH) 0 , the hydrolyzate is concentrated to a concentration suitable for the subsequent extraction.

Die Extraktion verläuft als Flüssigkeit-Flüssigkeit- S Extraktion, wozu ein polares Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, insbesondere mit Dielektrizitätskonstante in dem reinen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zwischen 10 und 27 bei 20° C verwendet wird, das vorzugsweise im Gegenstrom zu dem xylosenhaltjgen, konzentrierten Hydrolysat geführt wird. Extraktionstemperarur und Wassergehalt des Systems hängen von dem gewählten Lösungsmittel ab, derart, daß man bei einem organischen Lösungsmittel hoher Polarität mit niedrigem Wassergehalt und niedriger Temperatur arbeiten muß, während man bei einem Lösungsmittel niedriger Polarität mit größerem Wassergehalt und höherer Temperatur arbeiten muß.The extraction runs as a liquid-liquid extraction, including a polar solvent or solvent mixture, especially with dielectric constant in the pure solvent or solvent mixture between 10 and 27 at 20 ° C is used, preferably in countercurrent is led to the xylose-containing, concentrated hydrolyzate. Extraction temperature and water content of the system depend on the chosen solvent, so that one with an organic High polarity solvents with low water content and low temperature must work, while a solvent with a lower polarity has a higher water content and a higher temperature have to work.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer ersten Stufe ein Extrakt, z. B. vorzugsweise in Isupropanol erhalten, der 50 bis 70% Xylose und 30 bis 50 % Verunreinigungen enthält, worin auch andere Zucker inbegriffen sind. Daß die nachfolgende, einfache, einmalige Kristallisation aus einem niedrigen Alkohl, vorzugsweise aus Methanol, in Anbetracht dieser großen Menge Verunreinigungen ohne weitere zusätzliche Reinigungsoperationen, wie z. B. Behandlung mit Ionenaustauscher oder mit Absorptionsmittel, kristalline Xylose ergibt, die einen Reinheitsgrad aufweist, der den Einsatz für pharmazeutische Zwecke erlaubt, war nicht zu erwarten und ist für den sich mit der Kristallisation von Zuckern befassenden Fachmann außerordentlich überraschend.According to the method according to the invention, an extract, for. B. preferably in Isupropanol obtained containing 50 to 70% xylose and 30 to 50% impurities, in which also other sugars are included. That the subsequent, simple, one-time crystallization from one low alcohol, preferably from methanol, considering this large amount of impurities without further additional cleaning operations, such as. B. treatment with ion exchanger or with absorbent, crystalline xylose results, which has a degree of purity that can be used for pharmaceutical Purposes allowed, was not expected and is for those who deal with the crystallization of sugars Extremely surprising to the person skilled in the art.

In der Tabelle ist das Abhängigkeitsverhältnis zwischen der Art (Polarität) des verwendeten Lösungsmittels und dem Wassergehalt des Extraktionssystems für sieben polare Lösungsmittel aufgestellt:The table shows the relationship between the type (polarity) of the solvent used and the water content of the extraction system for seven polar solvents:

Nr.No. Verwendetes LösungsmittelSolvent used Epsilon 20° C in
reinem
Lösungsmittel
Epsilon 20 ° C in
pure
solvent
Wassergehalt, Gewichts
prozent der Gesamtmenge
Minimum Maximum
Water content, weight
percent of the total
Minimum maximum
21,8
16,1
12,2
21.8
16.1
12.2
1
2
3
1
2
3
Isopropanol
N-propanol
Isobutanol
Isopropanol
N-propanol
Isobutanol
20
21
18
20th
21
18th
6,9
5,2
6,0
6.9
5.2
6.0
0,20.2
4
5
4th
5
Äthylacetat
Butandiol-(1,4)
Ethyl acetate
Butanediol (1.4)
6
31
6th
31
0,00.0 20,4
16,3
20.4
16.3
6
7
6th
7th
N-butanol
Aceton
N-butanol
acetone
18
21
18th
21
7,2
4,7
7.2
4.7

Es ist klar, daß eine möglichst selektive Auslösung von D-Xylose aus Konzentraten von Xylanhydrolysat, insbesondere Bisulfitablauge von Laubholz, davon abhängig ist, daß das verwendete organische Lösungsmittel eine Polarität aufweist, die niedriger ist als diejenige für Methanol. Es ist bekannt, beispielsweise aus der NO-PS 91 670, daß Methanol zum Fraktionieren von Lignosulfonaten bei Auslösung von niedermolekularen Lignosulfonat aus Sulfitablauge verwendet werden kann. Indes kann das dort beschriebene Verfahren zum Gewinnen von D-Xylose nicht verwendet werden.It is clear that the most selective release of D-xylose from concentrates of xylan hydrolyzate, in particular bisulfite waste liquor from hardwood, depending on the organic Solvent has a polarity lower than that for methanol. It is known, for example from NO-PS 91 670 that methanol is used to fractionate lignosulfonates when triggered of low molecular weight lignosulphonate from sulphite waste liquor can be used. However, it can processes described therein for obtaining D-xylose cannot be used.

Äthanol, das eine Dielektrizitätskonstante von 25 bei 20° C hat, dürfte nahe an der Grenze der Durchführungsmöglichkeit des vorliegenden Verfahrens liegen, obgleich Äthanol, wie im nachiolgenden Beispiel gezeigt, bei einer Extraktion verwendet werden kann, bei der der Wassergehalt etwa 5 °/o und die Temperatur 65° C ist. Die Konzentration ist in diesem Fall ziemlich viskos, so daß es als ein Grenzfall für Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion anzusehen ist. Falls weiterer Wasserzusatz und weitere Temperaturerhöhung zum Herabsetzen der Viskosität der Konzentratphase versucht wird, entstehen dunkle Extrakte, die eine niedrige Ausbeute von Xylose und schlechte Qualität ergeben.Ethanol, which has a dielectric constant of 25 at 20 ° C, is likely to be close to the limit of feasibility of the present process are, albeit ethanol, as in the example below shown can be used in an extraction in which the water content is about 5% and the Temperature is 65 ° C. The concentration in this case is quite viscous, making it a borderline case for liquid-liquid extraction is to be considered. In case of further addition of water and further temperature increase attempts to reduce the viscosity of the concentrate phase result in dark extracts, which result in a low yield of xylose and poor quality.

Die Bedingung für die Verwendbarkeit eines polaren, organischen Lösungsmittels zur Extraktion von D-Xylose, gemäß dem Verfahren der Erfindung, kann somit derart ausgedrückt werden, daß die Dielektrizitätskonstante des reinen Lösungsmittels od;r Lösungsmittelgemisches niedriger als 27 bei 20° C sein muß. Man kann ferner auch eine Bedingung der unteren Polaritätsgrenze in dem reinen. Lösungsmittel aufstellen, da man keine verwendbaren Lösungsmittel mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante als 10 gefunden hat. Dies geht aus Beispiel 6 hervor, wo Äthylacetat mit Dielektrizitätskonstante von 6 bei 20° C versucht wurde. Bei dieser niedrigen Polarität ist die Löslichkeit von Xylose im reinen Lösungsmittel praktisch Null, und auch die Löslichkeit von Wasser im Lösungsmittel ist minimal.The condition for the usability of a polar, organic solvent for the extraction of D-xylose, according to the method of the invention, can thus be expressed as the dielectric constant of the pure solvent or solvent mixture lower than 27 at 20 ° C have to be. One can also use a condition of the lower polarity limit in the pure. solvent because you cannot use any solvents with a dielectric constant lower than 10 has found. This is evident from Example 6, where ethyl acetate with a dielectric constant of 6 is used 20 ° C was attempted. At this low polarity is the solubility of xylose in the pure solvent practically zero, and the solubility of water in the solvent is also minimal.

Der Wassergehalt des Extraktionssystems spielt eine wesentliche Rolle für die Selektivität bei Extraktionen von D-Xylose, und es können für jedes einzelne Lösungsmittel sehr exakte Grenzen gezogen werden, wobei der Wassergehalt zwischen 4 und 28 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes des Systems liegt.The water content of the extraction system plays an essential role in the selectivity of extractions of D-xylose, and very precise limits can be drawn for each individual solvent, the water content being between 4 and 28 percent by weight of the total weight of the system.

So kann man einerseits eine Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion durchführen und andererseits verhindern, daß zuviel Verunreinigungen in der Form von niedermolekularen Lignosulfonaten, Aldonsäuresalzen oder Sulfocarbonsäuresalzen in Auflösung gehen.So you can do a liquid-liquid extraction on the one hand perform and on the other hand prevent too much impurities in the form of low molecular weight Lignosulfonates, aldonic acid salts or sulfocarboxylic acid salts go into dissolution.

Der Wassergehalt und die Extraktionstemperatur des Systems in Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante in dem reinen, polaren und organischen Lösungsmittel oder Gemisch reiner, polarer und organischer Lösungsmittel, die erfindungsgemäß zur Extraktion von D-Xylose verwendet werden, ist im Dreieckdiagramm, Fig. 1, graphisch dargestellt.The water content and the extraction temperature of the system as a function of the dielectric constant in the pure, polar and organic solvent or mixture of pure, polar and organic solvents Solvents which are used according to the invention for the extraction of D-xylose are im Triangle diagram, Fig. 1, shown graphically.

In den nachstehenden Beispielen 1 und 2 ist die Durchführung des Verfahrens erläutert, und es wirdIn Examples 1 and 2 below, the procedure for carrying out the process is illustrated and it is

5 65 6

auf das Flowdiagramm, F i g. 2 verwiesen. Die Bei- Ausheute: 14,2 g D-Xylose mit etwas Beispiele 3 bis 9 erläutern die Abhängigkeit vom Was- geschmack. onto the flow diagram, FIG. 2 referenced. The current situation: 14.2 g of D-xylose with some examples 3 to 9 explain the dependence on the taste of water.

sergehalt des Extraktionssystems. Nach Ausrühren in kaltem Methanol (50 ml),water content of the extraction system. After stirring in cold methanol (50 ml),

Abfiltrieren, Waschen mit Methanol und Trocknen:Filter off, wash with methanol and dry:

Beispiel 1 5 12,8 g D-Xylose = 12,8 Gewichtsprozent auf Trok-Example 1 5 12.8 g D-xylose = 12.8 percent by weight on dry

kenstof fbasis, mit Reinheitsgrad über 97 °/o, berechnetbased on fuel, with a purity of more than 97 ° / o, calculated

100 g Sulfitlaugenpulver von Birkenholz mit einem nach Dünnschichtchromatographie und Aschen-Wassergehalt von 6,6% (93,4 g Trockensubstanz) analyse.100 g sulphite liquor powder from birch wood with a water content according to thin layer chromatography and ash of 6.6% (93.4 g dry matter) analysis.

wurden 3g Ca(OH)2 und 300ml 96°/oiger Äthanol Beispiel 3a 3g Ca (OH) 2 and 300ml 96% ethanol Example 3a

zugesetzt. Das Ganze wurde in einem Behälter mit io v added. The whole thing was in a container with io v

Rücklaufkühler unter Erhitzung auf 70° C umgerührt. 100 ml eines 100°/oigen Isopropanols wurden un- The reflux condenser was stirred with heating to 70 ° C. 100 ml of a 100% isopropanol were un-

Das Pulver neigte etwas zur Klumpenbildung, aber ter Umrühren und Erhitzen 28 g Sulfitlaugen-Trok- The powder had a slight tendency to form lumps, but stirring and heating 28 g of sulphite liquor dry

das System, das nun 16,2 g Wasser = 4,76 Gewichts- kenstoff auf Birkenholzbasis in der Form von 30 gthe system that now contains 16.2 g of water = 4.76 weight of birchwood-based material in the form of 30 g

prozent enthielt, war weiterhin als eine Feststoff- Pulver mit Wassergehalt 6,6 °/o, welchen 1 g Ca(OH),, percent contained, was still as a solid powder with a water content of 6.6%, which 1 g Ca (OH) ,,

Flüssigkeit-Extraktion anzusehen. Wasser wurde 15 beigefügt waren, versetzt. Die Temperatur wurde aufView liquid extraction. Water was added 15 were added. The temperature was on

tropfenweise beigegeben, bis das Pulver zu einer 7O0C eingestellt und konstant gehalten, währendadded dropwise until the powder adjusted to a 7O 0 C and kept constant while

zähen Konzentratphase mit gutem Phasenunterschied Wasser tropfenweise aus einer Bürette beigegebenviscous concentrate phase with a good phase difference, water was added drop by drop from a burette

zur Äthanolphase zusammensinterte. Gesamtwasser- wurde. Nach Zusatz von 6 ml klumpte das Pulversintered together to form the ethanol phase. Total water was. After adding 6 ml, the powder clumped

menge: 18,3 g = 5,14 °/o. zusammen zu einer zähen Masse, und die Isopropan-Amount: 18.3 g = 5.14% . together into a viscous mass, and the isopropane

Das Gemisch ergab nach 15 Minuten Umrühren ao phase war völlig klar mit schwacher Gelbfarbe. DieAfter stirring for 15 minutes, the mixture gave a phase which was completely clear with a pale yellow color. the

bei 650C und 20 Minuten Stehen 216 ml eines Hch- Wassermenge, die das System zu diesem Zeitpunktat 65 0 C and 20 minutes standing 216 ml of a high amount of water that the system at this point in time

ten, gelbbraunen Extraktes. enthält, wird nachstehend minimale Wassermenge th, yellow-brown extract. contains the minimum amount of water below

Dem nun einmal extrahierten Konzentrat wurden = 8 ml = 6,9 Gewichtsprozent genannt. Wasseraufs neue 200 ml 96 °/oiger Äthanol beigegeben. Es beigäbe wurde ohne weitere Erhitzung fortgesetzt, wurde unter Umrührung erhitzt und auf neue Wasser 25 bis die Sulfitphase leichtflüssig und die Phasenbeigefügt, weil das Konzentrat viel zäher als bei der trennung etwas diffus mit einer etwas unklaren Isoersten Extraktion wirkte. Es wurden 1,2 ml beigefügt, propanphase wurde. Die beigefügte Wassermenge. was einen Wassergehalt von etwa 5 °/o im System 28,2 ml, zusammen mit dem ursprünglichen Wasserbedeuten sollte. Nach 15 Minuten Umrühren bei gehalt entspricht der nachstehend maximale Wasser-65° C und 20 Minuten Stehen wurden 198 ml Ex- 30 menge genannten Wassermenge = 30,2 ml = 21,8 trakt dekantiert. Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes des Systems.The concentrate that has now been extracted was given as = 8 ml = 6.9 percent by weight. 200 ml of 96% ethanol were added to the water. It was added without further heating, heated with stirring and added to fresh water until the sulfite phase was slightly liquid and the phases were added because the concentrate was much more viscous than when it was separated a little diffuse with a somewhat unclear iso-first extraction. 1.2 ml were added and the propane phase became. The amount of water attached. which should mean a water content of about 5% in the system 28.2 ml, together with the original water. After stirring for 15 minutes, the maximum water content below corresponds to -65 ° C. and standing for 20 minutes, 198 ml of the specified amount of water = 30.2 ml = 21.8 tracts were decanted. Weight percent of the total weight of the system.

Das Konzentrat wurde weitere 2 Male gemäß dem- Nach 10 Minuten Umrühren bei 55° C wurde dasThe concentrate was added 2 more times according to this. After stirring at 55 ° C for 10 minutes, this became the

selben Verfahren, wie in den beiden ersten Extrak- System 20 Minuten zum Sedimentieren und Kühlensame procedure as in the first two Extrak systems for sedimentation and cooling for 20 minutes

tionen, extrahiert und die gesamten Extrakte der gestellt. Dekantierung ergab ein braungefärbtes Dc-ions, extracted and the entire extracts of the put. Decantation resulted in a brown colored Dc-

4 Extraktionen betrug mit einem Trockenstoffgehalt 35 kantat, 57,2 g, das weiterhin unklar war. Das Dckan-4 extractions with a dry matter content of 35 kantat, 57.2 g, which was still unclear. The Dckan-

von 33,8 g nach Vakuumeindampfen auf Wasserbad. tat wurde auf kochendem Wasserbad im Vakuum znof 33.8 g after vacuum evaporation on a water bath. tat was zn on a boiling water bath in vacuo

Nach Auflösung des Trockenstoffes in 50 ml hei- einer praktisch trockenen, blasigen ZuckerschmelzeAfter dissolving the dry matter in 50 ml of a practically dry, bubbly sugar melt

ßem Äthanol zu einer relativ dickflüssigen Flüssig- mit Gewicht 4,2 g eingedampft. Die Zuckerschmelzc ßem ethanol evaporated to a relatively thick liquid weighing 4.2 g. The sugar melt c

keit, kristallisierte Xylose im Laufe der Nacht im wurde in 10 ml Methanol aufgelöst und iiutn Kühlenxylose crystallized during the night and was dissolved in 10 ml of methanol and allowed to cool

Kühlschrank. 40 und Kristallisieren gestellt. Nach 24stündi.gem Steher Fridge. 40 and crystallize. After 24 hours of standing

Ausbeute: 10,8 g D-Xylose = 10,8 Gewichtspro- wurde das Auskristallisierte abfiltriert, mit 3 · 10 m!Yield: 10.8 g of D-xylose = 10.8% by weight, the crystallized material was filtered off, with 3 · 10 m!

zent, bezogen auf Pulvergewicht mit einem Reinheits- Methanol gewaschen und nach 3stündigem Trocknercent, based on the weight of the powder, washed with a pure methanol and dried after 3 hours

grad über 95°/o, berechnet nach Dünnschichtchro- bei 80° C und 2 Stunden in CaCl2-Exikator gewogen degrees over 95 ° / o, calculated according to thin-layer chromatography, weighed at 80 ° C and 2 hours in a CaCl 2 desiccator

matographie und Aschenanalyse. Ausbeute: 1,5 g Xylose schlechter Qualität uncmatography and ash analysis. Yield: 1.5 g of poor quality xylose unc

45 Farbe.45 color.

BeisPiel 2 Beispiel 3b Bei P iel 2 Example 3b

138 g eines Sulfitlaugenkonzentrats mit 72,5% In gleicher Weise wie im Beispiel 3 a wurder 138 g of a sulphite liquor concentrate with 72.5% in the same way as in Example 3a

Trockenstoffgehalt wurden 3 g Ca(OH)2 beigegeben, 100 ml Isopropanol und 28 g Sulfitlaugen-Trocken·Dry matter content 3 g Ca (OH) 2 were added, 100 ml isopropanol and 28 g sulphite liquor dry

welche Letzteren rasch in das bis auf 50° C erhitzte 50 stoff von Birkenholz 6 ml Wasser zum Erzielen dei which the latter quickly in the heated up to 50 ° C 50 fabric of birch wood 6 ml of water to achieve the dei

Konzentrat eingerührt wurden. Hierauf wurden minimalen Wassermenge, 6,9 Gewichtsprozent, bei·Concentrate were stirred in. Thereupon a minimum amount of water, 6.9 percent by weight, at

250 ml 90 °/oigen Isopropanols unter Umrührung und gegeben. Die zähe Sulfitlaugenmasse wurde bei 70° C250 ml of 90% isopropanol with stirring and given. The chewy sulphite liquor was at 70 ° C

Erhitzung auf 70° C beigegeben. Der Wassergehalt 10 Minuten digeriert, worauf sie nach 20 MinuterHeating to 70 ° C added. The water content digested for 10 minutes, followed by 20 minutes

in dem System war nun 57,6 g einer Gesamtmenge Stehen ein sehr lichtes Dekantat von 61,5g ergab57.6 g of a total amount of standing was now in the system, resulting in a very light decantate of 61.5 g

von 337,5 g = 17,1 Gewichtsprozent. Das Gemisch 55 Dieses wurde wie früher eingedampft, zu 2,8 g Trok- of 337.5 g = 17.1 percent by weight. The mixture 55 This was evaporated as before, to 2.8 g dry

ergab nach 15 Minuten Umrühren bei 700C und kenstoff, der nach der vorstehend beschriebenen Kri-gave after 15 minutes of stirring at 70 0 C and kenstoff, which after the above-described Kri-

20 Minuten Stehen 148 ml eines lichten, gelben Ex- stallisationsbehandlung 1,1g Xylose sehr guter Quali-20 minutes standing 148 ml of a light, yellow expansion treatment 1.1g xylose very good quality

traktes. Dem extrahierten Konzentrat wurden aufs tat und Farbe ergab, neue 15OmI 9O°/oigen Isopropanols beigegeben, undtracts. The extracted concentrate was added on and gave color, new 15OmI 90% strength isopropanol added, and

es wurde aufs neue 15 Minuten bei 70°C umgerührt. 60 Beispiel 4a Dasselbe wurde noch zweimal wiederholt, und diethe mixture was again stirred at 70 ° C. for 15 minutes. 60 Example 4a The same thing was repeated twice more, and the

Gesamtextrakte der vier Extraktionen betrug mit In derselben Weise wie vorstehend wurde deiTotal extracts of the four extractions were found to be. In the same manner as above, dei

einem Trockenstoffgehalt von 31,8 g nach Vakuum- minimale Wassergehalt für 28 g Sulfitlaugen-Trocken·a dry matter content of 31.8 g according to vacuum - minimum water content for 28 g sulphite liquor dry

eindampfen auf Wasserbad. Nach Auflösung des stoff von Birkenholz in 100 nuN-Propanol bei 870C Tn^V^stoft«,« 50 ml warmen H^-mol, käs*=·!!:--'s zu δ-ml·-- 5,2 Gcwichxsprozent besümmt. Maximali evaporate on water bath. After dissolving the substance of birch wood in 100 nuN propanol at 87 0 C Tn ^ V ^ stoft «,« 50 ml of warm H ^ -mol, cheese * = · !!: - 's to δ-ml · -5 , 2 percent by weight. Maximali

sierte D-Xylose im Laufe der Nacht im Kühlschrank, Wassermenge 21,0 ml = 16,1 Gewichtsprozent, erSized D-xylose during the night in the refrigerator, amount of water 21.0 ml = 16.1 percent by weight, he

worauf sie abfiltriert, mit Methanol gewaschen und gab ein Dekantat braungelber Farbe von 59,4 g uncwhereupon it was filtered off, washed with methanol and gave a decantate brownish yellow color of 59.4 g unc

getrocknet wurde. 3,2 g Zuckertrockenstoff nach Eindampfen. Naclwas dried. 3.2 g of dry sugar after evaporation. Nacl

Kristallisation wurde eine Ausbeute von 1,0 g Xylose mit licher, beinahe weißer Farbe, aber bitterem Geschmack erzielt.Crystallization was a yield of 1.0 g of xylose with a light, almost white color, but with a bitter taste.

Beispiel 4bExample 4b

Einer minimalen Wassermenge wurde 100 ml N-Propanol und 28 g Sulfitlaugen-Trockenstoff aus Birkenholz bei 87° C beigegeben, wie laut Beispiel 4 a. Das Pulver wollte diesmal jedoch nicht recht zusam- ;.o menklumpen. Mehr Wasser wurde zwecks Zusammensintern beigefügt, und insgesamt wurden 9,5 ml Wasser + 2 ml = 11,5 ml = 9,55 Gewichtsprozent beigegeben. Nach 10 Minuten Umrühren bei 87° C, Stehenlassen und Dekantieren von 62,4 g Dekantat, welches bedeutend dunkler als das Dekantat von Beispiel 3 b war, wurde eingedampft auf 2,8 g Trokkenstoff und in Methanol kristallisiert. Ausbeute: 1,2 g Xylose guter Qualität.A minimum amount of water was 100 ml N-propanol and 28 g of sulphite liquor dry matter from birch wood were added at 87 ° C., as in Example 4 a. This time, however, the powder did not quite want to clump together. More water was used to sinter together added, and a total of 9.5 ml of water + 2 ml = 11.5 ml = 9.55 percent by weight added. After stirring for 10 minutes at 87 ° C, standing and decanting 62.4 g of decantate, which was significantly darker than the decantate from Example 3b was evaporated to 2.8 g of dry matter and crystallized in methanol. Yield: 1.2 g of good quality xylose.

2020th

Beispiel 5aExample 5a

Für 100 ml Isobutanol und 28 g Sulfitlaugen-Trokkenstoff wie früher wurde der minimale Wassergehalt bei 86° C zu 7 ml = 6,0 Gewichtsprozent bestimmt. Bei maximalem Wassergehalt 15,2 ml = 12,2 Gewichtsprozent erhielt man 63,3 g Dekantat, das etwas dunkler als bei Beispiel 4 b war. Nach Eindampfen auf 2,9 g Trockenstoff und Kristallisation war die Ausbeute 0,8 g Xylose schlechter Qualität.For 100 ml isobutanol and 28 g sulphite liquor dry matter as before, the minimum water content at 86 ° C. was determined to be 7 ml = 6.0 percent by weight. With a maximum water content of 15.2 ml = 12.2 percent by weight, 63.3 g of decantate were obtained, which is something was darker than in Example 4b. After evaporation to 2.9 g of dry matter and crystallization was the Yield 0.8 g of poor quality xylose.

Beispiel 5bExample 5b

100 ml Isobutanol und 28 g Sulfitlaugen-Trocker,-stoff aus Birkenholz mit minimaler Wassermenge 6,0 Gewichtsprozent ergaben nach 10 Minuten Umrühren bei 86° C, Stehenlassen und Dekantieren von 64,2 g Dekantat, einen Zuckertrockenstoff von 1,7 g und eine Ausbeute von 0,6 g Xylose guter Qualität.100 ml isobutanol and 28 g sulphite liquor dryer, substance made of birch wood with a minimal amount of water gave 6.0 percent by weight after stirring for 10 minutes at 86 ° C, standing and decanting 64.2 g of decantate, a sugar solids of 1.7 g and a yield of 0.6 g of good quality xylose.

Beispiel 6Example 6

100 ml Äthylacetat und 28 g Sulfitlaugen-Trokkenstoff aus Birkenholz ergaben bei unterschiedlichen Wassermengen und Temperaturen — wie erwartet — keine Auslösung von D-Xylose auf Grund zu schlechter Mischbarkeit mit Wasser und zu niedriger Dielektrizitätskonstante (6).100 ml of ethyl acetate and 28 g of sulphite liquor dry matter made of birch wood resulted in different amounts of water and temperatures - as expected - No release of D-xylose due to poor miscibility with water and too low dielectric constant (6).

Beispiel 7Example 7

100 ml Butandiol-(1,4) und 28 g Sulfitlaugen-Trokkenstoff aus Birkenholz ergaben eine echte Lösung sogar bei minimalen Wassermengen und niedrigei Temperatur, wie erwartet, bei Butandiol-(1,4) das hygroskopisch ist und eine Dielektrizitätskonstante 3C bei 25° C hat.100 ml butanediol (1,4) and 28 g sulphite liquor dry matter made of birch wood gave a real solution even with minimal amounts of water and low levels Temperature, as expected, for butanediol- (1,4) which is hygroscopic and a dielectric constant of 3C at 25 ° C.

Beispiel 8aExample 8a

Für 100 ml N-Butanol und 28 g Sulfitlaugen-Trokkenstoff, wie vorher, wurde der minimale Wassergehalt des Systems bei 95° C zu 8,5 ml = 7,2 Gewichtsprozent bestimmt. Bei maximalem Wassergehall 28 ml ^ 20,4 Gewichtsprozent erhielt man 53,7 § Dekantat dunkler Farbe. Nach Eindampfen zu 3,1 £ Trockenstoff und Kristallisation war die Ausbeute 0,5 g D-Xylose lichter Farbe, aber mit bitterem Geschmack. For 100 ml n-butanol and 28 g sulphite liquor dry matter, as before, the minimum water content of the system at 95 ° C became 8.5 ml = 7.2 percent by weight definitely. At a maximum water content of 28 ml ^ 20.4 percent by weight, you got 53.7 § Decantate of dark color. After evaporation to 3.1 lbs dry matter and crystallization the yield was 0.5 g D-xylose light color but with a bitter taste.

Beispiel 8bExample 8b

100 ml N-Butanol und 28 g Sulfitlaugen-Trockenstoff aus Birkenholz mit minimaler Wassermenge 7,2 Gewichtsprozent ergab nach 10 Minuten Umrühren bei 95° C und Stehenlassen ein Dekantat vor 64,0 g. Nach Eindampfen zu 2,8 g und Auskristallisieren war die Ausbeute 0,5 g D-Xylose guter Qualität. 100 ml n-butanol and 28 g sulphite liquor dry matter from birch wood with a minimum amount of water 7.2 percent by weight resulted after 10 minutes of stirring at 95 ° C and standing a decantate before 64.0 g. After evaporation to 2.8 g and crystallization the yield was 0.5 g of good quality D-xylose.

Beispiel 9aExample 9a

Für 100 ml Aceton und 28 g Sulfitlaugen Trockenstoff aus Birkenholz, wie früher, wurde die minimalt Wassermenge bei 500C zu 5,3 ml = 4,68 Gewichts Prozent bestimmt. Bei maximalem Wassergehal 21 ml = 16,3 Gewichtsprozent, erhielt man au: 63,6 g Dekantat einen Zuckertrockenstoff von 3,8 g der eine Ausbeute von 0,6 g Xylose schlechter Qualität ergab.For 100 ml of acetone and 28 g of sulphite dry matter from birch wood, as before, the mini paints amount of water at 50 0 C to 5.3 ml = 4.68 weight percent was determined. At a maximum water content of 21 ml = 16.3 percent by weight, 63.6 g of decantate resulted in a dry sugar substance of 3.8 g, which gave a yield of 0.6 g of poor quality xylose.

Beispiel 9bExample 9b

100 ml Aceton und 28 g Sulfitlaugen-Trockenstof aus Birkenholz mit minimaler Wassermenge, 4,68 Ge wichtsprozent, ergaben nach 10 Minuten Umrührei bei 50° C ein sehr schwach gefärbtes Dekantat 62,3 g, welches nach Eindampfen zu 0,8 g Trocken stoff und Kristallisation eine Ausbeute von 0,1 g Xy lose guter Qualität ergab.100 ml acetone and 28 g sulphite liquor dry matter made of birch wood with a minimal amount of water, 4.68 percent by weight, resulted in scrambled eggs after 10 minutes at 50 ° C a very weakly colored decantate 62.3 g, which after evaporation to 0.8 g dry substance and crystallization resulted in a yield of 0.1 g of good quality Xy loose.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche: 19Claims: 19 1. Verfahren zum Gewinnen von D-Xylose aus einem Hydrolysat, das durch saure, partielle, die vorhandene Cellulose nicht zersetzende Hydrolyse von xylanhaltigem Pflanzenmaterial, Entfernung des Cellulosernaterials, Neutralisation und Konzentrierung zu trockenem oder teilweise trockenem Zustand erhalten worden ist, da- »o durch gekennzeichnet, daß man das Hydrolysat einer Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion bei einer Temperatur zwischen 30 und 1100C mit einem mit Wasser mischbaren, polaren organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, das bei 20° C eine Dielektrizitätskonstante zwischen 10 und 27 besitzt, unterwirft, wobei der Wassergehalt des Systems zwischen 4 und 28 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes des Extraktionssystems liegt, worauf man die Xylose ao nach Abtreiben des Lösungsmittels aus dem Extrakt zur Kristallisation bringt.1. A method for obtaining D-xylose from a hydrolyzate which has been obtained by acidic, partial hydrolysis of xylan-containing plant material, which does not decompose the cellulose present, removal of the cellulose material, neutralization and concentration to dry or partially dry state, there- »o characterized in that the hydrolyzate is subjected to a liquid-liquid extraction at a temperature between 30 and 110 0 C with a water-miscible, polar organic solvent or solvent mixture which has a dielectric constant between 10 and 27 at 20 ° C, wherein the water content of the system is between 4 and 28 percent by weight of the total weight of the extraction system, whereupon the xylose ao crystallizes after the solvent has been driven off from the extract. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Extrakt nach Abtreiben des Lösungsmittels mit Wasserdampf einer as Vergärung mit Saccharomyces aussetzt.2. The method according to claim 1, characterized in that the extract is aborted subjecting the solvent to fermentation with Saccharomyces with steam. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den vergärten wäßrigen Xyloseextrakt mit einem Kationenaustauscher in Η-Form und dann mit Spänen von chromgegerbtem Leder, die mit Ammoniak extrahiert und mit Wasser gewaschen worden sind, behandelt.3. The method according to claim 2, characterized in that the fermented aqueous Xylose extract with a cation exchanger in Η form and then with chips of chrome-tanned Leather extracted with ammonia and washed with water treated.
DE19691929268 1968-06-11 1969-06-10 Process for obtaining D-xylose from material containing xylan Expired DE1929268C3 (en)

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