177362. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lignocellulóz-tartalmú növényi anyagok hidrolitikus feldolgozására
33 177362 34 lett, míg a cukoroldatot visszajuttatjuk a 79 tartályba. Az így kapott lignin - és a 18 tartály tartalmának későbbiekben ismertetett módon való feldolgozásakor kinyert lignin - porított formájú és kiválóan oldódik a lignin oldására szokásosan használt oldószerekben, például etanolban, acetonban, dimetil-szulfoxidban, furfurolban és tetrahidrofuránban. Az acetonos oldatok rendszerint lehetővé teszik az ilyen ligninek egyszerű tisztítását fölöslegben vett vízben vagy más, a lignint rosszul oldó oldószerben, egyszerre vagy szakaszosan végrehajtott kicsapás útján. Az ilyen tisztításnál lényeges, hogy a ligninoldatot a ligninpor minimális mennyiségű acetonnal való felvétele útján készítsük. Nehézségek jelentkezhetnek a lignin vizes etanololdatokból való kicsapásakor, minthogy a lignin hajlamos gyantásodni kicsapáskor, ha csak egy kritikus hőmérséklettartományt - azaz 60 °C és 70 °C közötti hőmérsékletet — nem tartunk. Ez a nehézség nagy valószínűséggel jelentkezhet különösen az oldószer-eltávolítás lépésénél, amikor a visszamaradó oldat a gyantás, csak részben tisztított ligninből nagyobb rögöket tartalmazhat. Ha az ilyen oldathoz acetont adunk a kicsapódott lignin újraoldására olyan mennyiségben, hogy tiszta oldatot kapjunk, akkor lehetőség nyílik a lignin kicsapására, illetve a ligninpor kinyerésére az aceton pillanatszerű elpárologtatása úlján. A keményfák, például a rezgő nyárfa rendszerint finomabb csapadékot adnak és a lignincsapadék inkább centrifugálással, mint szűréssel különíthet' nl. A 18 tartályban gyűjtött előhidrolizátum tartalmazza az oldott lignin és az értékes hemi cellulóz cukrok zömét, és a 18 vezetéken át a 82 pillanatbepárlóba -vagy ilyen egységek sorozatába (nincs ábrázolva) vezetjük. Az itt felszabaduló gőzöket a 83 vezetéken át elvezetjük, míg a kicsapódott lignint és a hemicellulóz cukrokat tartalmazó vizes fázist a 84 vezetéken át a 85 forgó-szárító centri- 40 fugába juttatjuk, ahol a cukoroldatot a 86 ponton elvett ligninportól elválasztjuk. A centrifuga alján távozó tiszta cukoroldatot a 87 tároló tartályba vezetjük. Az összegyűjtött kondenzátum a 67 vezetéken át a 68 előmelegítőbe jut abból a célból, 45 hogy a 69 frakcionáló kondenzáló egységbe jutása előtt a gőzelegyet megfelelő hőmérsékletre melegítsük. A 69 egységben azután az illékony komponenseket elválasztjuk egymástól forráspontjuknak - ami mintegy 50 °C és mintegy 250 °C között 50 változhat — megfelelően. Az ilyen frakcionáló oszlopban először a legmagasabb forráspontú frakciók (furfurolok, levulinsav, ideértve az acetilszármazékok konverziójával képződő ecetsavat), ezután a közepes forráspontú frakciók (szerves folyadékok 55 és illékony savak), végül az alacsony forráspontú frakciók (metanol, etanol, propanol, aceton, metiletilketon és dioxán, beleértve a metoxiszármazékok magas hőmérsékleten bekövetkező bomlásával képződő metanol) válnak ki. Az oszlopban képződő desztillátumokat a megfelelő 92 vezetékeken át tároló tartályokba, például a 93, 94, 95 ... tároló tartályokba juttatjuk. A metanolt az aceton nagyobb részével az oszlop tetején nyerjük ki, az aceton 18% vizet 65 tartalmazó, vízzel alkotott azeotróp elegy ével együtt. Bár a metanol nem hat lényegesen a találmány szerinti oldószerelegyben használt szerves oldószer oldó hatására, mennyiségét az oldószerelegy- 5 ben 5-10% alatti értéken kell tartani. Az acetont és vizet tartalmazó azeotróp elegyből az acetont úgy nyerjük ki, hogy az azeotróp elegyet a 71 desztilláló oszlopon bocsátjuk át, onnan pedig a vízmentes oldószert a 74 vezetéken 10 át a 75 tartályba, míg a vizet a 73 tartályba juttatjuk. A különböző főző-folyadékok összetételét a 75 és 73 tartályokból, illetve a 89 vízvezetékből és a 88 savtároló tartályból való szakaszos anyagelvétel útján szabályozzuk, a keverést a 90 15 keverőállásnál végezve és innen a keveréket a 91 vezetéken át-a 8, 23 és 34 tároló tartályokba juttatva. Rezgő nyárfából és vörösfenyőből a főzés második szakaszának végén elkülöníthető anyagok 20 vizsgálati eredményeit a XIII. táblázatban adjuk meg. A XIII. táblázatban említett összes cukrot redukálható monoszacharidként nyertük ki, vagyis nem volt szükséges másodlagos hidrolízisre ilyen állapotban való hozásukhoz, mint a szükséges az eddig 25 ismertté vált legtöbb elcukrosítási eljárás esetén. Az oldatban levő, illetve oldott lignint „kicsapott” ligninként kapjuk, mennyiségét pedig a potenciálisan elkülöníthető mennyiség százalékában adjuk meg. Nem izoláltunk viszont lignin-származékokat 30 sem a íóző-folyadék komponenseivel, sem a hidrolízis során képződött termékekkel együtt. A kinyerhető lignin ugyanakkor megtartotta lignint jól oldó oldószerekben tapasztalható kiváló oldékonyságát még acetonból végzett többszöri újrakicsapás 35 után is. 8 perces főzési időtartam után a kapott papírpépek 95% glükánt tartalmaznak, míg fehérségük — az úgynevezett GE-skála szerint mérve — a következő (az első érték 7 perces, míg a második 8 perces főzési időre vonatkozik): rezgő nyárfa: 70%, 78%, vörösfenyő: 57%, 62%. A papírpépek relatív kristályossága 0,6, azaz nagyobb, mint a kiindulási anyagoké (0,4-0,45). A 7 perces főzés után mérhető alacsony furfurolhozam azzal függ össze, hogy a hemicellulóz- és a glükózcukrokat eltávolítjuk a felhasznált első főző-folyadékból, mielőtt azok további dehidratációt szenvednének. Figyelemre méltó, hogy a második főzési művelet végén mintegy 2%-nyi szerves sav és 3%-nyi metanol is elkülöníthető. A 61 pillanatszárító végén kapható, igen jó minőségű papírpépek tulajdonságainak vizsgálata céljából további főzési kísérletsorozatot végzünk puhafákat és keményfákat (így lúcfenyőt, déli-fenyőt és vörösfenyőt, illetve rezgő nyárfát és nyírfát), továbbá mezőgazdasági hulladékokat, mégpedig cukornádtörmeléket- és búzaszalmát használva kiindulási anyagként, illetve mindegyik 60 kísérletben két főzési szakaszt alkalmazva. E két szakasz közül az elsőben a hőmérséklet 185 °C, időtartama pedig 5-6 perc, míg a második szakaszban a hőmérséklet 200 °C, időtartama pedig addig tart, míg a rostok felszabadulnak kizárólag azáltal, hogy a maradékot a főző-folyadékban keverjük. Az 17
