KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
Klasa 89 (1)
INDUSTRISKE SVOJINE
Izdan 1. Avgusta 1929.
PATENTNI SPIS BR.6259
Dr. Heinrich Scholler, inžinjer, Miinchen.
Postupak za pretvaranje celuloze i lome slično u šećer.
Prijava od 19. aprila 1928.	Važi od 1. novembra 1928.
Traženo pravo prvenstva od 7. septembra 1927. (Nemačka).
Ekonomsko rešenje problema pretvaranja celuloze u šećer zahteva visoko iskorišće-nje, a pri tome malu potrošnju kiseline, dobijanje šećernih rastvora pogodne koncentracije, sastava i previranja uprošćenosti celokupnog procesa, dobijanje ostataka lig-nina u pogodnom obliku i njihovo iskori-šćavanje.
Dati pronalazak ispunjava ove uslove čitavim nizom mera koje su potrebne ili korisne za rešenje problema.
Pertvaranje celuloze u šećer sa visokim iskorišćenjem prolazilo je do sada za rukom samo pomoću koncentrisanih kiselina.
Prema ispitivanjima prijavljivača može se tako isto celuloza kvantitativno razložiti u glukozu i po do sada poznatim postupcima za pretvaranje u šećer pomoću razređenih kiselina ako bi vreme hidroliziranja bilo dovoljno dugo; pri tome međutim nagrađena glukoza podleže jednom stalnom raspadanju, tako da se dobijaju samo rđava iskorišćenja.
Dalim pronalaskom izbegavaju se ove pojave raspadanja. Ovo se postiže na taj način, što se glukoza koja se stvara za vreme zagrevanja pod pritiskom već posle kratkog vremena uklanja perkogiranjem (potiskivanjem) iz procesa i pogodnim merama (neutralisanjem, hlađenjem ili smanjivanjem pritiska) sačuva od raspadanja. Vreme prebivanja nagrađenog šećera treba pri tome da iznese samo jedan deo celokupnog trajanja hidroliziranja celuloznog materijala.
Ovim principom postižu se skoro kvantitativna iskorišćenja.
Pod perkolacijom podrazumeva se potiskivanje rastvorljivih tela pomoću tečnosti. Potiskivanje nagrađenog šećera za vreme zagrevanja pod pritiskom nazivaće se u daljem izlaganju „perkogirajuće pretvaranje u šećer". Reakcioni sudovi nazivaće se perkolatori. Tečnost koja služi za perkogi-ranje, na pr. zakišeljena voda ili t. si. naziva se „perkolirajuća tečnost" Sečerni rastvori koje odilaze, nazivajn se začini.
Ali pošto celulozni materijal usled svoje voluminoznosti zauzima velike prostore potrebne su tuko isto i odgovarajuće velike količine tečnosti za izvođenje perkolacije i brzo uklanjanje šećera.
Dobiveni rastvori usled toga sadrže sa-mo malu količinu šećera.
Od ekonomske je važnosti u izvesnim slučajevima postizavanje veće koncentracije šećera.
Prema ispitivanjima prijavljivača dobijaju se znatno koncentrisaniji rastvori šećera, a da se pri tome iskorišćenje ne smanji, ako se smanje međuprostori celuloznog materijala, do kojih dopire tečnost za perkoli-ranje pa se u takvom stanju celulozni materijal pretvori perkoliranjem u šećer. Smanjivanje međuprostora može se postići presevanjem celuloznog materijala ili ispunjavanjem gasovitim ili čvrštim telima ili penu-šavim smešama gasa i tečnosti za perko-liranje.
Din. 10.
Ova mera ima višestruke važnosti. Unese li se na pr. u perkolator presevanjem dva puta veća količina celuloznog materijala, nego što bi to bilo moguće bez presevanja postižu se nasuprot radu bez presevanja sledeča preimućstva:
Prvo imaju rastvori šećeva koji izlaze dvogubu koncentraciju.
Drugo sa istom aparaturom i istom količinom kiseline dobija se dvoguba količiua šećera.
Treće, dejstvuje se na suprot procesu raspadanja, jer se nagrađeni šećer potiskuje brže nego do sada.
Celulozni materijal može se presevati u suvom ili vlažnom stanju, pre unošenja u perkolator ili posle toga. U poslednjem slučaju se celulozni materijal, shodno cilju, zamesi u kašu sa tečnostima, vodom, začinom ili prevrelim začinom i pod pritiskom upušta u perkolator. Celulozni materijal o-staje pri tome u presovanom obliku u pre-kolatoru, dok tečnost otiče kroz pogodne sitaste ili filtrirajuće naprave.
Ali pošto se u toku pretvaranja u šećer količina celuloze u perkol.atoru smanjuje, smanjuje se tako isto i brzina stvaranja šećera, tako da koncentracija šećernog rastvora koji izlazi opada, u koliko se reguli-savanjem brzine proticanja ne dejstvuje suprotno na opadanje koncentracije.
Pri upotrebi inkrustiranog celuloznog materijala ovaj nedostatak se uklanja samo delimično naknadnim punjenjem svežim celuloznim materijalom ili ispunjavanjem nastalih šupljina vazduhom
Ovo se međutim može izbeći na taj način, što će tečnost za perkolirapje ulazili na onom mestu, gde je materijal najjače razložen, pa zatim prolaziti kroz u pola razloženi materijal i najzad proticati kroz sveži materijal (strujanje na suprot). Ovaj princip strujanja na suprot može se prime-niti kako kod jednog jedinog perkolatora, lako isto i kod jedne baterije perkolatora.
Pri tehničkom izvođenju postupka na veliko korisno je vršiti perkolaciju materijala u većim slojevima.
Opasnost raspadanja već nagrađenog šećera dS se izbeći povećanjem brzine strujanja perkolirajuće tečnosti.
Ako međutim to nije moguće usled otpora presovanog celuloznog materijala, onda se može odgovarajućim snižavanjem re-akcione temperature ili koncentracije kiseline (koncentracije vodeničnih jonova) smanjiti brzina . stvaranja šećera i njegovog raspadanja i na taj način otklonili štetan u,tičal dužeg prebivanja šećera.
Ekonomski je od koristi da se, kao što je pomenuto, postigne veća koncentracija šećera. Tako na pr. iz koncentrisanih šećer-
nih rastvora postaju pri alkoholnom vrenju odgovarajuće velike koncentracije alkohola, što smanjuje troškove destilacije.
Moguće je povećati dobivene koncentracije alkohola na taj način, što će se per-kolacija izvoditi sa kiselom tečnosti koja sadrži alkohal. Kao tečnost koja sadrži alkohol služi pogodno za perkolaciju jedan deo prevrelog začina. Na mesto ovakvih začina mogu se upotrebiti isto tako i prevrele lužine, na pr. sulfitna lužina, koja se dobija pri fabrikaciji celuloze.
Najpre se tako dobiju šećerni rastvori koji sadrže alkohola, a posle njihovog vrenja povećanje koncentracije alkohola.
Na mesto nagomilavanja šećera, koji se može raspadati, dobija se dakle povećanje postojanog alkohola.
Ova mera može se primeniti u svima slučajevima u kojima je produkat vrenja postojan prema uslovima perkolacije.
Kako prevreli začin sadrži mahom u malim količinama belančevine velike molekularne težine, koje se ne raspadaju i polimerne ugljene hidrate, koji se mogu razložiti hidrolizom pomoću kiselina i iskoristiti to je upotreba prevrelog začina kao tečnosti za perkolaciju i u ovom pogledu od koristi.
Gore pomenuli princip, da se perkolira-nje vrši strujanjem na suprot, pruža koristi i u pogledu dejstva i neutralisanja kiseline.
Celulozni materijal ima često slabo ne-utralizirajuće osobine. U takvim slučajevima vrše se neulralisanje kiseline u novo napunjenom celuloznom materijalu kroz koji tečnost prolazi na pos[etku.
Neutralisanje kiseline ograničava se pri primeni principa strujanja na suprot, naravno samo na materijal, kroz koji tečnost prolazi na posletku, tako da u ostalom materijalu kiselina stupa u dejstvo neo-slabljenju.
U koliko neutrališuće dejstvo celuloznog materijala još nije dovoljno za neutralisanje kiseline od koristi je, da se neutralisanje vrši u materijalu kroz koji tečnost na po-slelku prolazi, pogodnim dodacima; pogodna neutrališuća tela mešaju se prethodno sa celuloznim materijalom. Na taj način otpada izvođenje neutralisanja u, odvojenom procesu.
Sem pogodne koncentracije i reakcije dobijenih. šećernih, rastvora potrebno je za vrenje šećernih sokova i dobijanje kvasca i izvesna količina rnstvornih jedinjenja azo-ta, fosfora, kaliuma i magneziuma. Za ekonomsko izvođenje postupka korisno j?, da se celuloznom materijalu pre perkolacije dodaju prema potrebi organska ili neorgan-ska jedinjenja azota, fosfora, kaliuma i magneziuma, koja zatim u toku perkolacije
nagrađeni šećerni rastvor primi u sebe, iako da su rastvori koji izlaze bez dalje prerade pogodni za vrenje. Upotrebom hranljivih soli koje dejstvuju neutrališuće (tri-kalcium fosfat, amon-karbonat, amonijak, kalium-karbonat, magnezium-okzid i t. d.) može se dodavanje hranljivih soli i neufral-isanje sokova spojiti.
Dodavanje organskih prenosilaca azotne i fosforne kiseline (klice slada, lupine) pruža pored gore pomenutih peirnućslaVa još i specijalne koristi.
Pre svega dejstvuje princip perkolacije povoljno na razlaganje belančevine, pri čemu se pojedini komponenle rastvorene belančevine udaljuju iz sistema i tako sačuvaju od raspadanja; neraslvorene belančevine međutim podvrgnu se intenzivnoj hid-roliz' pomoću kiselina.
Zatim se još pomoću perkolacije škrob, celuloze, i hemi-celuloza organskih prenosilaca azotne i fosforne kiseline pretvaraju u šećer perkolirajući i na taj način iskoriste.
Povoljno pretvaranje smeše celuloze i s'croba u šećer bilo je po dosadanjim postupcima pretvaranja celuloze i škroba u šećer pomoću razređenih kiselina nemoguće, jer pretvaranje škroba u šećer biva mnogo brže nego pretvaranje celuloze u šećer, a nagrađeni šećer iz škroba bio je podložan raspadanju za vreme potrebne intezivne hidrolize celuloze pomoću kiseline. Kako perkoliranje sprečava raspadanje šećera može se celuloza smešana sa drugim ugljenim hidratima, koji se lako hidro-lizaraju zajedno pretvoriti u šećer sa dobrim iskorišćenjem.
Sadržaj, dobivenih začina u redukujućem šećeru koji može previrati, daje se u nekojim slučajevima još nešto povećati naknadnim hidroliziranjem kiselinom. Verovat-no da se ova pojava- može pripisati prisustvu celuloze. Ovakva naknadna hidroliza šećernog soka može se, shodno cilju, izazvati usporavanjem potpunog neutralisanja i hlađenja.
Za izvođenje procesa bez nezgoda od osobitog su značaja odnosi između napona pare tečnosti i pritiska pod kojim se radi. Proticanje perkolirajuće tečnosti kroz celulozni materijal zahteva smanjivanje pritiska u pravcu strujanja. Ako pritisak pod kojim se radi padne ma na kom mestu sistema ispod napona pare perkolirajuće tečnosti, nastupa isparavanje, koje može dovesti do potpunog raspadnja nagrađenog šećera i celuloze koje još ima.
Da bi se ovakve nezgode izbegle, treba još od početka pritisak na kome se radi da bude znatno veći od nadona pare perkolirajuće tečnosti, ili pomoću pogodnog
pada temperu.ure smanjiti napon pare tečnosti u pravcu strujanja tečnosti. Stvaranje nadpriliska može se postići mehanički ili pomoću presovanog vazduha.
Ekonomičnost postupka povećava se dalje još i ponovnim dobijanjem one toplote koja je sadržana u začinima koji izlaze. Ovim začinima vodi se, shodno cilju, na suprot perkolirajuća tečnost, tako, da se istovremeno postiže hlađenje sokova i predhodno zagrevanje perkolirajuće tečnosti.
Radi smanjivanja koštanja instalacije korisno je, već zagrejanoj perkolirajućoj tečnosti koja je pod naponom, dodati kiselinu na podesan način tek pred ulazak u per-kolator, i na taj se način postižu velike u-šleđe u aparaturi i armaturi, izrađenim od materijala otpornog prema kiselinama.
Dati postupak omogućava dobijanje lig-nina kao sporednog produkta u osobito čistom obliku. Male količine kiseline koje su se zadržale na ligninu, mogu se lako ukloniti ispiranjem vodom za vreme perkolira-nja ili posle njega.
Usled svog visokog stupnja čistote je lignin između ostalog osobito pogodan za spravljanje uglja visoke kalorične moći i bez pepela, a naročito za dobijanje aktivnog uglja, što je od važnosti za ekonomičnost ceiokupnog postupka.
Za spravljanje aktivnog uglja mogu se, shodno cilju, ostatci impregnirati metalnim salima još u perkolaloru pre pražnjenja pa zatim posle pražnjenja ugljenisati.
Pod pojmovima „celuloza" i „celulozni materijal" podrazumevaju se drvo, slama, treset, tfska, lišće, mahovina vareh i t. d.
Razređeni rastvor kiseline koji služi za perkoliranje može se sastojati od neorgan-skih ili organskih kiselina ili kiselih soli, a isto tako mogu se upotrebljavati i smeše ovih tela.
Za izvođenje postupka dovoljne su koncentracije kiselina, koje su daleko ispod do sada uobičajenih koncentracija, pošlo postoji mogućnost da se primeni dugo re-akciono vreme i visoka temperatura, bez bojazni, da će se šećer raspasti. Tako na pr. postiže se izvođenje procesa sa koncentracijama sumporne kiseline ispod 0,1% Primer izvođenja pretvaranja u šećer: u pojedinačnom perkolaloru:
130 težinskih delovia sveže strugotine od metinara, koje imaju 100 težinskih delova suve supstance, perkoliraju se u presova-nom stanju i u sloju visokom 3 m i 12 sati sa 0,2% ne sumporne kiseline na temperaturi od oko 170(’C i pod pritiskom od 13 atm. (meren pri ulasku perkolirajuće tečnosti u perkolator), a ne ispod 10 atm. meren pri izlazu začina iz celuloznog materijala. Pri tome se brzina strujanja regulisa-
va tako, da gustina začina ne prolazi 100 Bal-ling-ovih a ne spadne ispod lo Balling-ovih.
Celokupna količina dobivenih začina iz-nosila/je 1000 težinskih delova.
Iznos bio je sračunat na suvu supstan-cu drvovine :
Redukujućeg šećera	43%
(odnosno šećer koji	previre	38%)
lignin ostatak	30%
Patentni zahtevi:
1.	Postupak za pretvaranje u šećer celuloze i celuloznih dekstrina i torne slično, pomoću razređenih kiselina pod pritiskom, naznačen time, što se nagrađeni šećer za vreme zagrevanja pod pritiskom, pre nego što podlegne ili se podvrgne raspadanju, udalji iz reakcionog suda i hlađenjem popuštanjem pritiska ili neutralisanjem pretvori u oblik, u kome više neće biti podložan raspadanju.
2.	Postupak shodno zahtevu 1, naznačen time, što se nagrađeni šećer potiskivanjem (perkoliranjem) točnostima udalji, shodno cilju, udalji perkoliranjem pomoću kiselih tečnosti.
3.	Postupak shodno zahfevima 1 i 2, naznačen time, što prebivanje nagrađenog šećera, i šećera nagrađenog u poćetku isno-si samo jedan deo celokupnog vremena hidroliziranja.
4.	Postupak shodno zahtevima 1	3, naz-
načen tinte, što se međuprostori materijala koji se ima pretvoriti u šećer, smanjuju pomoću presevanja sirovine, ili ispunjavanjem međuprostora, čvrstim ili gasovitim telima ili naknadnim punjenjem u toku procesa svežim celuloznim materijalom.
5.	Postupak shodno zahtevima 1—4, naznačen time, što tečnost za perkoliranje u-lazi na onom mestu gde je materijal jako razložen, zatim prolazi kroz u pola razloženi materijal i najzad protiče kroz sveže punjeni materijal.
6.	Postupak shodno zahtevima 1—5, naznačen time, što se prevreli alkoholnih ili bezalkoholni začini upotrebljuju kao tečnost za perkoliranje.
7.	Postupak shodno zahtevima 1—6, naznačen time, što se celuloznom materijalu pre perkoliranja dodaju neutrališuća tela, koja stupaju u dejstvo sa perkolirajućom tečnošću koja teče na suprot i izazivanju potpuno ili delimično neutralisanje tečnosti koja protiče.
8.	Postupak shodno zahtevima 1—7, naznačen time, što se celulozni materijal pre perkoliranja smeša sa neorganskim ili organskim hranljivim materijama (jedinjenja azota, fosfora, kaliuma i magneziuma), koja zatim u toku perkolirajućeg pretvaranja u šećer dolaze u šećerne sokove koji se stvaraju.
9.	Postupak shodno zahtevima 1—8, naznačen time, što se celuloznom materijalu pre prekoliranja dodaju hranljive materije sa neutrališućim dejstvom.
10.	Postupak shodno zahtevima 1	9, naz-
načen time, što se celulozni materijal u smeši sa drugim telima koja sadrže ugljene hidrate perkoliranjem pretvara u šećer.
11.	Postupak shodno zahtevu 1—10, naznačen time, što se dobiveni šećerni sokovi podvrgnu naknadnoj hidrolizi.
12.	Postupak shodno zahtevima 1—11, naznačen time, što se pritisak pod kojim se radi održava iznad pritiska pare tečnosti.
13.	Postupak shodno haztevima 1—12, naznačen time, što se u unutrašnjosti baterije proizvodi pad temperature u pravcu u kome tečnost struji.
14.	Postupak shodno zahtevima 1—13, naznačen time, što se šećerni sokovi, koji izlaze, hlade tečnošću koja služi za preko-liranje, a koja struji u suprotnom pravcu.
15.	Postupak shodno zahtevima 1—14, naznačen lime, što se vreloj tečnosti, koja služi za perkoliranje i koja je već pod naponom, pre ulaska u perkolator dodaje kiselina.
16.	Postupak shodno zahtevima 1—15, naznačen time, što se ostaci kiseline, koji su se zadržali za lignin (i t. si.) izvlače pomoću vode (pod naponom).
17.	Postupak shodno zahtevima 1—16, naznačen time, što se ostaci, koji zaostaju pri pretvaranju u šećer perkoliranjem ug-Ijenišu.
18.	Postupak shodno zahtevima 1—17, naznačen time, što se ostaci, koji zaostaju pri pretvaranju u šećer perkoliranjem, impregniraju metalnim solima u perkolatori-ma a zatim dalje prerađuju u aktivan ugalj.
19.	Postupak shodno zahtevima 1—18, ' naznačen time, što se pretvaranje u šećer
perkoliranjem, izvodi pomoću mineralnih kiselina, čija je koncentracija ispod 0,50/0-