c£.BA» HRVj47^ / S/ ■ KRAU^' °VENACA UPRAVA ZA ZAŠTITUINDUSTRIJSKE SVOJINE KLASA 89 (2) IZDAN 28. aprila 1922 PATENTNI SPIS BR. 136 Henri Terisse i Marcel Lćvy, Genćve. Postupak i postrojenje za pretvaranje celuloze i celuloznih materija u dekstrin i glikozu. Prijava od 22. juna 1921. Važi od 1 septembra 1921. Poznato je već, da se pretvaranje celuloze u šećer može izvesti pomoću koncen-trisane sone kiseline na kvantitativan način. Dosadašnji postupci su više ili manje slični postupku od Dangevillier (D. R. P. 11836), koji je najstariji. Kod ove hidrolize dolaze dva faktora u obzir: naime količina vode koja se nalazi u reakcionoj masi u obliku koncentrisane sone kiseline i u stepenu zasićenosti ove kiseline. U koliko je više voda zasićena kiselinom, u toliko je manje potrebna količina vode za dobru hidrolizu. Da bi se dobila jaka zasićenost vode sonom kiselinom, mora se ili sniziti temperatura materije koja se pretvara u šećer ili povećati pritisak gasovite sone kiseline. Pošto su celulozne materije, a naročito ovde najviše upotrebljene strugotine, rdjave toplonoše, to je hladjenje ovih materija vrlo teško, ako su u većoj količini. Zato je prema patentnom spisu 304 399 potpuno napušteno hladjenje mase, koja se pretvara u šećer, i povećana potrebna količina vode da bi se dobila dobra hidroliza. Ako se upotrebi velika količina vode za masu koja se pretvara u šećer, uspeva se dobiti na kraju proizvod kao testo. Tako dobiva Schwalbe (D. R. P. 305690), slično kao Dangevillier, samo sa nešto manje vode, čija je primenjena količina manja od količine strugotina, prema svojim sopstve-nim uputima posle završenog pretvaranja u šećer, kao krajnji proizvod materiju koja već ima osobine testa. Willstaetter uzima na 10 delova suve slrugotine od prilike 40 delova vode. Prema D. R. P. 304399 uzelo bi se za istu količinu strugotine 13 delova vode. Svi do sada poznati postupci, osim onoga od Willstaetter-a, odlikuju se time, da prlmenjuju velike količine gasovite sone kiseline, usled čega nastaju vdike teškoće kod njenog rastvaranja u masi koja se pretvara u šećer, kao i pri njenom ponovnom dobijanju. Rastvaranje gasovite sone kiseline u pomenutoj masi razvija veliku to-plotu. Ako se masa mora hladiti da bi se dobila jaka koncentracija kiseline, to hladjenje biće u toliko teže, u koliko je veća postojeća količina sone kiseline. Ostavili se pak da se masa, koja se zasićava, ugreje, dobiće se u toliko lakši produkti kao testo, u koliko je veća temperatura. Kod suviše velike količine vode dobiva celulozna masa oblik kaše i vrlo se teško pokreće. Druga posledica kašaste reakcione mase jeste nedovoljan uticaj gasovite sone kiseline na drvena vlakna i otežavanje da se istera sona kiselina iz kaše, koja se tada prirodno dobiva samo u razredjenom obliku. Da bi se ovim nezgodama doskočilo, pri-javioci su se potrudili, da ograniče razvijanje toplote na teorijski najmanju meru. To se postizava time, da se strugotine naj- r 2 din. pre dobro osuše i tada natope sonom kiselinom u rastvoru 40 procenata. Tako dobivena masa preradjuje se u tankim slojevima u- raznim aparatima dok se ponovo na dobije kiselina. Da bi se uspelo u postupku od velike je važnosti, da masa zadrži svoje stanje u prašku, kako za pretvaranje u šećer, tako i za ponovno dobi-janje kiseline, čemu upravo pomaže upotreba tankih slojeva. Pronalazak se odnosi na jedan postupak i za izvodjenje toga postupka potrebno postrojenje, kojim su ispunjeni ovi uslovi i uklonjene gore navedene nezgode. Na taj način prosušene materije do 5% sadržine vode, mešaju se u zatvorenom sudu i hlade istovremeno sa srazmerno malom količinom sone kiseline 40% u rastvoru vode i obradjuju se gasovitom sonom kiselinom. Pri ovome se mora raditi sa malim nadpritiskom, i materijal se kreće na poznati način u tankim slojevima. Primenom jako prosušeno izlazne materije postizava se, da postupak zahteva manje gasovite sone kiseline a više sone kiseline 40% u rastvoru vode, pošto je odredjena količina vode potrebna, da bi se dobio dovoljan produkt dekstrina. Reakciona masa zadržava oblik rastresite mase, koja^ pruža sonoj kiselini dobru napadnu površinu i lako se kreće kroz reakcioni sud. Kao što je pomenuto, mala količina sone kiseline, može se lako opet isterati iz rastresite mase i ponovo dobiti, a da se ne mora udaljiti, kao kod starijih postupaka, iz mase koja je kao testo, što je gotovo uvek skopčano sa velikim teškoćama. Da bi se dobio produkt šećera od 63% dovoljno je dodati 70% sone kiseline od 40% u rastvoru vode. Pri tome se ne gubi više od 5% sone kiseline, sračunato na količinu celuloze koja se pretvara u šećer. Pri izvodjenju postupka uzima se celuloza ili celulozne materije kao strugotine, Šuške i tome slično u podjednakom stanju suvoće od prilike 5% vlažnosti, 10 delova po težini takvog suvog materijala pome-šaju se onda i u isto vreme hlade .u zatvorenim sudovima u tankim slojevima, sa od prilike 7—11 delova po težini dobro rastvorene tečne sone kiseline u rastvoru od 40% i zasite se istovremeno sa od prilike dva dela po težini gasovite sone kiseline. Posle toga masa za pravljenje šećera previre u tankim slojevima pri temperaturi i zmedju 12 i 50°, što, prema temperaturi, može se opteretiti do 11 časova, a kod vrlo niske temperature još i duže. Pri tome se preporučuje, pomoću gasovite sone kiseline, da se pusti povećani pritisak stuba sone kiseline za nekoliko santimetra, ili da se zagreje masa za nekoliko stepena preko temperature zasićenosti da bi se dobio nad-pritisak. Time je stvaranje dekstrina završeno i dobiva se, na primer, pri upotrebi strugotina sivkasto crna, rastresita masa, koja se puši u slobodnom vazduhu. Sto se tiče ponovnog dobijanja sone kiseline, najpre se ovo samo delimično pre-duzme, i ispusti se masa iz suda za pre-virauje u jedan širok sud, i u njemu se dobiva na temperaturi izmedju 15 t 30° i taj se sud spoji izlaznim ventilom, koji vodi gasove sone kiseline, a koji lako mogu biti odstranjeni, u jedan kompresor gde se oni sabijaju, ili se vode u jedan sud za ispi-renje. Na taj način od jednog dela gasovite sone kiseline oslobodjena masa biva sada pri temperaturi od prilike 50" izložena u jednom trećem sudu, pritisku povećanom na 1 —6 santimetra živinog stuba ili toploj, vazdušnoj struji, i taj sud, spojen je sa sudom za ispiranje u kome je voda ili slab rastvor sone kiseline, da bi se prede-stilirala sva slobodna gasovita ili tečna sona kiselina, koja se nalazi u masi. Kako komprimirana gasovita sona kiselina tako i tečna, koja se nanovo dobiva u sudu za ispiranje kao rastvor sone kiseline, može se opet upotrebiti za presićavanje ili za vlaženje suve celulose. Na taj način skoro potpuno oslobodjena masa od svoje slobodne sone kiseline, kuva se zatim kao obično, dodavajući vodu, u velikim kacama da bi se dekstrin pretvorio u glikozu. Tako se dobiva rastvor glikoze, koji pokazuje još neke tragove sone kiseline. Ako su se upotrebili otpatci od drveta, ostaje još da se udali nepromenljivi lignin, koji se nalazi suspendovan. U tom cilju neutralizira se sa krećom i ostavi da per-vire ili se procedi i ostavi da pevire filtrat. Odvojeni lignin potpuno je slobodan od tera i prilično je čist. Ako se želi samo dekstrin, onda se cedi i neutralizira potpuno u koncentrisanom rastvoru, usled čega tečan rastvor ispari u razredjenom vazduš-nom prostoru. Opisanim postupkom može se koristiti, pošto se počelo sa podjednako prosušenom sirovinom, da se izbegnu nepravilnosti u fabrikaciji. Uštedi se takodje gasovita sona kiselina za presićavanje, i potrebno je manje aparata za sprovodjenje postupka, jer nastaje manja reakciona toplota. Pošto se brže dospeva do koncentrisanog rastvora, to je pri presićavanju razvijena toplota niža. Gasovita i koncentrisana sona kise- Sina obnavlja se u toku postupka u istom obliku, kao što je na početku upotrebljena. Usled uprošćavanja toka rada može se postupak sprovesti delimično ili potpuno do previranja u neprekidnom radu. Koristi od neprekidnog načina rada sastoje se u tome, da su gotovo potpuno isključeni gubitci koncentrisane sone kiseline. Pii upotrebi strugotina dobiva se, posle pretvaranja u šećer, jedan krajni rezultat, koii zadržava svoju prvobitnu osobinu da je u prašku i rastresit, a da se ne peče, što je isključeno kod dosada poznatih postupaka. Zahvaljujući toj osobini produkta, moguće je skoro potpuno ponovno dobi-janje sone kiseline. Kod sviju drugih postupaka naprotiv, dobiva se posle izvršenog previranja celuloze i njenog pretvaranja u dekstrin, masa kao kaša, iz koje se vrlo teško može ponovo dobili upotreb-Ijena sona kiselina i ponajviše samo u tečnom stanju. Grtez ilustruje jedno postrojenje za neprekidno izvodjenje napred opisanog postupka. Aparat A (Fig. 1) služi za mešanje celulozne materije, na pr. strugotine, sa tećnom sonom kiselinom za presićavanje smese. Strugotine se dobro prosuše pre nego što se unesu u aparat za mešanje A. Aparat za mešanje A sastoji se iz tri, nameštenih cik-cak jedno preko drugo, lučnim cevima medju sobom spojenih cevi la, lb, lc, od materijala postojanog za kiseline, na pr. od poluporcelana. Svaka od ovih cevi za mešanje ima beskrajni zavr-tanj, 2 koji sprovodi strugotine, dodirujući neprestano pomenutu cev. Na slobodnom kraju cevi la nalazi se levak za punjenje 3 sa pokretnim uvojkom 4 za primanje prosušene strugotine. Na gornjoj strani svake cevi la, lb, lc namešten je po dužini jedan podmetač 5, u koji ulazi probu-šena cev b od materijala postojanog prema kiselini. Cev 6 cilindra za mešanje la spojena je sa jednim nenaznačenim sudom za kon-centrisanu 40°/o sonu kiselinu, tako da su strugotine natopljene ovom kiselinom dok prolaze kroz cev la na celoj dužini. Pri-ticanje iste udešava se prema količini strugotine kojom se puni. Cevi za gasovitu sonu kiselinu, koje se nalaze u podmetaču 5 cevi za mešanje lb, lc. pričvršćene su na jednom nepokazanom mestu u cilju, da presite strugotine natopljene sonom kiselinom. Pri koncentraciji otpočinje hidra- -tizirajne drvenih ćelija, pri čemu ove, u •svome daljem sprovodjenju uvek više tonu i gube u zapremini tako, da za drugi tok procesa upotrebljeni sud za previranje može biti znatno manji, nego što odgovara količini unete strugotine u levak za punjenje 3. Za vreme celog toka mešanja polivaju se cevi za mešanje la, lb, lc hladnom vodom po spoljnoj strani, ili se hlade na drugi način, da bi se obradjivana masa držala na niskoj temperaturi. Pri tome se udesi tako, s jedne strane za dato vreme unesena masa u levak 3 i s druge strane slobodan prostor izmedju beskrajnog za-vrtnja i obima cevi za mešanje, da uvek samo jedan tanak sloj mase dolazi za obra-djivanje i natapanja u aparat za mešanje. Kroz ventil 7 dolaze presićene sonom kiselinom natopljene strugotine u aparat za previranje B, koji je načinjen od materijala otpornog prema kiselini. U ovome prelazi drvepa materija u smesu glikoze i dekstrina. U zatvorenom sanduku 8 aparata za previranje B nalazi se izvestan broj, jedno preko drugog nameštenih, beskrajnih traka 10a—10f, koje se pomeraju jedna prema drugoj i obrću se na valjcima 9. Kroz ventil 7, koji se zatvara, dolazi presićena masa na traku 10a. Pošto se poslednja pokreće u pravcu strele, masa je nošena i dolazi kod 11 sa trake 10a na traku 10b i tako dalje, do izlaznog otvora 13, koji se zatvara. Pokretanje traka 10a—10f udesi se tako, da masa, dok se nalazi u aparatu za previranje B, ostaje dok se ne završi pretvaranje celuloze u šećer. Pošto je izvedeno pretvaranje u šećer, dolazi masa kroz automatski ventil za zatvaranje 13 u aparat C, koji služi za ponovno dobijanje sone kiseline. Ovaj se sastoji iz jednog upravnog cilindra 14 od materijala otpornog kiselini i spoljnjem pritisku. Cilindar 14 sadrži izvestan broj jedno preko drugo nameštenih ploča 15a— 15g, takodje od čvrstog materijala. Ploče 15a... su šuplje i napravljene da se mogu zagrevati toplom vodom, koja se dovodi kroz cev 17 a odvodi kroz cev 16. Ploča 15a ima u sredini otvor 18 i na spoljnjem obimu na gore ispupčenu ivicu 19. Sledeča ploča 15b ima manji prečnik i u sredini nema otvor kao prva ploča. Ploča 15c ista je kao ploča 15a, i tako se menjaju naizmence ploče. Preko svake od ovih ploča 15a—15g pomeraju se strugači 21, koji su naspramno namešteni na jednoj dvostrukoj poluzi 20. Dvokrake poluge 20 pričvršćene su na ispravnom vretenu 22, koje naleže na osovinu sanduka, i koje se pokreće pomoću zupčanika 23, koji je na- / mešten na dnu sanduka. Strugači 21 nagnuti su tako prema obrtnom pravcu poluga, da se masa koja dolazi kroz ventil 13 u sanduk odvodi u tankim slojevima na neparne ploče otvora 18 i na parne ploče spoljne ivice; pri čemu masa pada sa jedne ploče na drugu koja dolazi i tako dalje, dok ne dodje u izlazni ventil 24, koji je u vezi sa jednim drugim aparatom, koji nije pokazan, a sličan je po osobinama aparatu C. U tome aparatu izložena je masa kao što je gore pomenuto, višoj temperaturi i jačem vakumu, da bi se po moguć-stvu otklonile sve kiseline. Iz toga aparata dolazi masa u jedan sud za skupljanje, koji takodje nije predstavljen. Pri prelazu mase preko zagrejanih ploča aparata C razvijena para sone kiseline i vodena para odvode se na podesan način kroz ventil 25 i nanovo dobivena sona kiselina odvodi se opet u sud iz koga se probušena cev 6 snabdeva sonom kiselinom. Obrada i iskorišćavanje celulozne mase i ponovno dobijanje sone kiseline vrši se neprekidno, kao što je opisano. Nameštmje postrojenja može biti izvedeno i na drugi način. Tako bi se na pr. mogao u mesto opisanog aparata za previranje sa pokretnim trakama 10a—10f upotrebiti jedan aparat sličan aparatu za previranje, ali bez mehanizma za grejanje. Opisani postupak i za njegovo izvršenje pokazano postrojenje imaju prema dosada poznatim postupcima i postrojenjima u glavnome sledeča preimućstva: 1) Upotreba prosušenog materijala koji je već jednom iskorišć« n?. 2) Postupak se može izvoditi od početka do kraja, t. j. od obradjivanja izlaznih materija sonom kiselinom do previranja dobivenog rastvora šećera u neprikidnom radu. ' 3) Sona kiselina može se nanovo dobiti kako u gasovitom stanju tako i u rastvoru, i neposredno ponovo upotrebiti o postupku. Patentni zahtevi. 1) Postupak za pretvaranje celuloze i celuloznih materija u dekstrin i glikozu, obradjivanjem materija tečnom sonom ki- selinom od 40% i presičavanjem gasovitom sonom kiselinom, naznačen time što se materija posle prvog dobrog sušenja i hla-djenja u jednom zatvorenom sudu meša sa tečnom sonom kiselinom i jednovremeno presičKva sonom kiselinom, posle čega dobivena masa u tankim slojevima previre na 12°-50° C, od prilike, i pri malom pritisku, iz toga se posle ponovnog dobi-janja sone kiseline izvlači dekstrin i pored toga šećer. 2) Način izvodjenja postupka prema zahtevu 1, naznačen time što se pomešaju 10 delova presušene materije sa 7—11, delova od prilike, sone kiseline od 40% i jednovremeno hladeči obradjuje se od prilike sa dva dela gasovite sone kiseline. 3) Način izvodjenja postupka prema zahtevu 1, naznačen time šio se postupak, od natapanja celoluze sonom kiselinom do dobijanja rastvora dekstrina i šećera zaključno sa ponovnim dobijanjem sone kiseline, izvodi u neprekidnom radu. 4) Aparat za mešenje i zasićavanje pro- sušenog sirovog materijala sa tečnom i gasovitom sonom kiselinom, sastavljen iz jednog ili više beskrajnih zavrtnjeva i postrojenja za hladjenje u cilindru za mešanje naznačen time što cevi (6) služe za jednovremeno, ali posebno uvodjene tečne t gasovite sone kiseline. j 5) Aparat za previranje mase zasićene sonom kiselinom, sastoji se iz jednog suda (B), u kome su pokretne trake 10a—10f), koje se svaka za sebe kreću i preko kojih neprekidno prolazi dobra materija kroz aparat dok se ne završi pretvaranje u šećer. 6) Aparat za ponovno dobijanje sone kiseline, sastoji se u tome, da su jednom sudu C naredjane šuplje ploče 15a—15g), koje se zagrevaju toplom vodom i imaju naizmenice u sredini i na obimu proreze za dobru materiju i preko tih ploča odvodi se ta materija pomoću strugača, koji stoji pod jednim uglom prema prečniku ploče. 7) Upotreba aparata prema zahtevu 6 za previranje odnosno za pretvaranje u šećer sirovine pomešane zasićenom sonom kiselinom /Idpatent broj /36 •. V' ", . ' k'i. v: V. > i . ■ -«.»■ * *, ' rt/: . !■,>».»«>•<• -**•> Af ■