DE69618674T2

DE69618674T2 - Verfahren zur rueckgewinnung einer organischen verbindung aus loesungen

Info

Publication number: DE69618674T2
Application number: DE69618674T
Authority: DE
Inventors: Kristian Eriksson; Olli-Pekka Eroma; Juha Nurmi
Original assignee: Xyrofin Oy
Current assignee: Xyrofin Oy
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-03-02
Also published as: NO308803B1; EP1019547B1; JP4045463B2; MX9706618A; DE69618674D1; TR199700885T1; NO973911L; ATE211508T1; PL322029A1; FI952065A0; KR100531965B1; CZ272497A3; NO973911D0; CN1179797A; EP1019547A1; AU715278B2; CA2214444C; KR19980702669A; CN1070720C; ES2173268T3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren, durch das eine kristallisierbare organische Verbindung aus Lösungen, die diese Verbindung enthalten, wiedergewonnen werden kann. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren, durch die wasserlösliche organische Verbindungen von übersättigten wäßrigen Lösungen mit sehr hoher Viskosität kristallisiert und dann aus den Lösungen wiedergewonnen werden können.
Die zwei Hauptschritte der Kristallisation sind die Bildung von Kristallkeimen (Nukleierung) und Kristallwachstum. Bei den meisten industriellen Verfahren basiert die Kristallisation hauptsächlich auf dem Kristallwachstum. Der Stand der Technik im Hinblick auf die Kristallisation wird z. B. von Mathlouthi, M. und Reiser, P. (Hrsg.), Sucrose, Properties and Applications, Blackie Academic & Professional, Suffolk, Great Britain, 1995, S. 49 ff angegeben. Diese Offenbarung erläutert den Kristallisationsmechanismus im Hinblick auf Nukleierung und das Kristallwachstum. Im Hinblick auf die industrielle Kristallisierung von Sucrose gibt diese Veröffentlichung z. B. an, daß man die Konzentrierung der Lösung bis zur Nukleierungszone, d. h. die Zone, bei der die spontane Kernbildung leicht auftritt (Seite 58) vermeiden muß; man muß die Erzeugung einer ungesteuerten Keimzahl verhindern (S. 59); das Verhältnis von Kristallen zur Mutterlösung kann nicht über einen bestimmten Wert hinaus erhöht werden (S. 59- 60); und die Kristallisierung sollte in der metastabilen Zone nicht zu nah an der Nukleierungszone und der Sättigungskurve durchgeführt werden (S. 60- 61 und 63-64). Die metastabile Zone ist die Zone, bei der die spontane Kristallbildung nur auftritt, wenn Kristalle vorhanden sind. Es wird betont, daß in dieser Zone keine neuen Kristalle in der Abwesenheit von Keimen gebildet werden. Gemäß dieser Veröffentlichung (siehe z. B. Seiten 57 und 58) vermindern Verunreinigungen die Kristallwachstumsrate und können das Wachstum sogar vollständig blockieren.
Mit einer Erhöhung der Supersättigung und einer Verminderung der Temperatur der Lösung erhöht sich die Viskosität der Lösung ebenfalls, wodurch die Diffusion der Moleküle durch die flüssige Schicht, die die Kristalle oder Kristallkerne umgibt, verlangsamt oder gegebenenfalls vollständig blockiert wird, und daher sind die Verfahren des Standes der Technik, die auf dem Kristallwachstum basieren, nicht länger möglich. Entsprechend dem Stand der Technik wurde die hohe Viskosität ebenfalls als glattes Hindernis für die Trennung der Kristalle von der Mutterlösung angesehen.
Im Hinblick auf die Kristallisation von Sucrose wurden diese Probleme ebenso in der obigen Veröffentlichung diskutiert, Mathlouthi, M. und Reiser, P. (Hrsg.), Sucrose, Properties and Applications.
Die Verfahren zur Wiedergewinnung von Sucrose, die bei der Zuckerindustrie angewandt werden, umfassen typischerweise drei aufeinanderfolgende Kristallisationsschritte. Beim letzten Schritt, der als "C"-Kristallisation bekannt ist, ist der Sucrose-Gehalt des Ausgangssirups etwa 73 bis 75% bezogen auf die Trockensubstanz; dieses Kristallisationsverfahren ist langsam und schwierig, und die Sucrose-Reinheit (% Sucrose bezogen auf Trockensubstanz) des Ablaufes, d. h. der Molassen, der davon erhalten wird, ist noch typischerweise etwa 58 %. Es gibt mehrere Verfahren, von denen vermutet wird, daß sie die Sucrose-Ausbeute verbessern, d. h. daß sie die Sucrose-Reinheit von Molassen vermindern. Solche Verfahren umfassen das Quentin- und Steffen-Verfahren und die Molassen-Fraktionierverfahren der Art, die in dem finnischen Patent 77 845 beschrieben sind (Suomen Sokeri Oy; Heikkilä, Melaja, Millner, Virtanen; entspricht der internationalen Anmeldung WO 81/02420). Solche Fraktionierverfahren ermöglichen eine Fraktion, die mit Betain angereichert ist, von der Betain wiedergewonnen werden kann, das von Molassen erhalten wird.
Bei den konventionellen Verfahren ist es nur möglich, Xylose zu kristallisieren, wenn die Xylose-Reinheit zumindest etwa 70 Gew.-% bezogen auf die Trockensubstanz ist. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, zunächst die Xylose-haltige Lösung, die z. B. als Hydrolyse-Ergebnisse von Material, das von Gemüse stammt, erhalten wird, auf den gewünschten Reinheitsgrad durch verschiedene Ultrafiltrations-, Ionenaustausch-, Entfärbungs-, Ionenausschluß- oder chromatographische Trennverfahren oder Kombinationen davon zu reinigen; weiterhin wurden Hilfslösungsmittel, die die Löslichkeit von Xylose vermindern, zum Kristallisieren von Xylose verwendet.
Die obigen Xylose-Trenn-, Reinigungs- und Kristallisationsverfahren wurden z. B. in den US-Patenten Nr. 4 631 129 (Heikkilä, H.; Suomen Sokeri Oy), 4 075 406 (Melaja, A. J. & Hämäläinen, L.; Suomen Sokeri Oy), 5 084 104 (Heikkilä, H. & Hyöky, G.; Cultor, Ltd.) und 4 168 988 (Riehm, T. & Hofenk, G.; Institut voor Bewaring en Verwerking von Landbouwprodukten) und den darin angegebenen Veröffentlichungen beschrieben.
Wenn Xylose durch Hydrolyse von Xylan hergestellt wird, ist eine Alternative zu den obigen Verfahren die Reinigung des Xylans vor der Hydrolysierung zu Xylose, unter Erhalt einer Xylose-Lösung mit ausreichender Reinheit. Auch ist dieses Verfahren sehr komplex und aufwendig, wie bei Browning, B. L., Methods of wood chemistry, 11, Interscience Publishers, New York, 1967 und Fry, S. C., The growing plant cell wall: chemical and metabolic analysis, Longman Scientific & Technical, England, 1988 ersichtlich ist.
Entsprechend der deutschen Offenlegungsschrift 1 643 940 (Eickenmeyer, R. & Scholler, H.) wird kristalline Xylose von einem Hydrolysat von Pentosan- und Cellulose-haltigen natürlichen Substanzen durch Kristallisation von einem Sirup, der zumindest etwa 70% Xylose enthält, wiedergewonnen. Der Sirup wird in einen Kristallisator bei 60 bis 70ºC eingeführt, und eine Kristallmasse mit 15 bis 33% Xylose, bezogen auf die Menge an Xylose, die zu dem Kristallisator zugeführt wird, wird aus dem Xristallisator bei 48 bis 52ºC herausgenommen. Kristalle werden von dieser Kristallmasse durch Zentrifugation getrennt und die Mutterlösung, deren Menge 300 bis 100% des zu dem System zugeführten frischen Sirups ausmacht, wird mit dem Ausgangsmaterialhydrolisat kombiniert. Die resultierende Mischung der Mutterlösung und des Hydrolysates wird in einem Kationenaustauscher und Anionenaustauscher behandelt, und nach einer anschließenden Entfärbungsbehandlung wird die Mischung verdampft, unter Erhalt eines Sirups, der zu dem Kristallisator geführt werden soll. Zusätzlich zu den aufwendigen Reinigungsbehandlungen umfaßt das Verfahren somit ein sehr umfassendes Recyclen. Entsprechend dieser Veröffentlichung resultiert die kleine Menge an Xylose, die in einer Kristallisierung erhalten wird (die kleine Ausbeute im Vergleich zur Xylose, die zum Kristallisator geführt ist) deshalb, weil dann, wenn die Temperatur auf weniger als 48ºC fällt, die Kristallisationsrate sehr klein ist, und weil sich die Viskosität der Lösung im wesentlichen erhöht, wenn die Temperatur fällt.
Das US-Patent 3 981 739 (Dmitrovsky et al.; Amstar Corporation) betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren von Zuckern (Sucrose, Dextrose, Fructose, Lactose, Kohlenhydrate). Das Verfahren beinhaltet das gesteuerte Wachstum von Kristallen in einer zweistufigen Verdampfungskristallisation, ausgehend aus Keimkristallen mit kleiner Größe. Die Kristalle der ersten Stufe sind wesentlich größer als die Keimkristalle, und Kristalle mit erhöhter Größe werden in der zweiten Stufe gebildet.
Das US-Patent 4 199 373 (Dwivedi et al.; Chimicassa GmbH) betrifft ein Verfahren zur Herstellung von frei fließenden Mischungen aus Fructose und Glucose unter Vermeidung von Nachteilen der früheren Verfahren (mit dem Bedürfnis einer sophistischen Anlage und einer sorgfältigen Steuerung, hohen Energiekosten und geringer Ausbeute). Das Verfahren ist ein Verfestigungsverfahren; es umfaßt keine Trennung von Kristallen und Mutterlösung. Eine hochkonzentrierte Lösung wird gekeimt und bei einer spezifischen Temperatur und relativen Feuchtigkeit stehengelassen (unter Ermöglichung der Kristallisierung), wiedergewonnen, getrocknet und gemahlen. Eine zu niedrige Konzentration führt zu einer pastösen Masse, eine zu hohe Konzentration führt zu einer glasartigen Mischung. Es ist essentiell, daß die Umgebungsluft eine relative Feuchtigkeit unterhalb von 50% und eine Temperatur zwischen 50 und 90ºF (10-32ºC) hat.
Andere Gesamtverfestigungsverfahren sind z. B. in den US-Patenten Nrn. 4 297 146 (Mise et al.; CPC International Inc.), 4 595 418 (Yoshino; Sanwa Kosan Kabushiki Kaisha) und 4 640 717 (Shukla et al.; Tate & Lyle Public Limited Company) offenbart.
Das US-Patent 4 634 472 (Niekamp et al.; A. E. Staley Manufacturing Company) gibt ein Verfahren zur Herstellung eines angereicherten Fructosesirups an. Bei diesem Verfahren wird die Temperatur eines zugeführten Sirups (75-89% Feststoffkonzentration) für die Kristallisation von Glucose angemessen eingestellt. Es ist bekannt im Stand der Technik, daß die leichte Kristallisation von Glucose selbst mit geringer Reinheit häufig ein Problem ist, wie es z. B. bei Honig der Fall ist (typische Feststoffkonzentration 81-85%, etwa 40% Glucose und etwa 30% Fructose, bezogen auf Trockenbestandteile). Es ist ebenfalls bekannt (Harold E. Horn, "Dextrose: An Alternative to Sucrose in Panned Confections", The Manufacturing Confectioner for 1977), daß die Glucose-Kristallisation zunehmend bei Viskositäten von 10 000 bis 100 000 cp (10-100 Pas) inhibiert wird. Berechnet von Beispiel 1 des US-Patentes 4 634 472 ist die Kristallisationsviskosität nur etwa 2000 cP, was eine Lösung mit sehr geringer Viskosität angibt. Wasser kann als Verdünnungsmittel bei dem Verfahren gemäß dem US- Patent 4 634 472 (Spalte 5, Zeilen 20 bis 25) nicht verwendet werden, weil die Kristalle sich auflösen würden.
Das US-Patent 4 816 0,79 (Ahrens et al.; Fried Krupp GmbH) betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Kristallisation von Dextrosemonohydrat. Das Verfahren ist grundsätzlich ein traditionelles Kühlkristallisationsverfahren, das auf dem Kristallwachstum basiert. Ein Teil des zugeführten Sirups wird einem Scherverfahren für eine Periode von 0,01 bis 2 Sekunden zum Initiieren der Nukleierung zur Erzeugung von Keimkristallen für das Verfahren unterworfen.
Somit gibt es ein Bedürfnis für ein ökonomisches und effizientes Verfahren für eine hohe Wiedergewinnung eines kristallinen Produktes aus einer Lösung, die dieses enthält, insbesondere einer Quelle, die geringere Gehalte des kristallisierbaren Produktes aufweist, als sie unter vergleichbaren Bedingungen direkt verarbeitbar wäre, unter Erhalt der gleichen Ausbeute.
Es ist somit ein Hauptziel dieser Erfindung, eine Verbesserung der Gesamtausbeute der wiedergewonnenen kristallisierbaren organischen Verbindungen aus Lösungen zu erhalten, die diese enthalten.
Es ist ein weiteres Ziel, bei solchen Verfahren Materialströme ökonomisch zu verwenden, die an kristallisierbaren organischen Verbindungen, die darin enthalten sind, verunreinigt sind.
Es ist ebenfalls ein Ziel, den Ablauf- oder Recyclingstrom von industriellen Verfahren, der kristallisierbare organische Verbindungen enthält, als Quelle für die effiziente Wiedergewinnung solcher Verbindungen mit guter Ausbeute zu verwenden.
Es wurde festgestellt, daß kristallisierbare organische Verbindungen, die Lösungen mit hoher Viskosität bilden, von solchen Lösungen durch Kristallisierung wiedergewonnen werden können, wenn der Supersättigungswert ausreichend hoch ist und die Kristallisation im wesentlich durch Nukleierung durchgeführt wird, d. h. auf eine solche Weise durchgeführt wird, daß das Kristallwachstum in dem Verfahren nicht signifikant ist. Somit können die Verbindungen selbst von verhältnismäßig unreinen Lösungen kristallisiert werden, von denen sie früher nicht kristallisiert werden konnten. Im Zusammenhang dieser Beschreibung und Ansprüche bedeutet die hohe Viskosität eine Viskosität, bei der das Kristallwachstum im wesentlichen verzögert ist. Spezifisch wird erfindungsgemäß eine Lösung mit hoher Viskosität als Lösung angesehen, deren Viskosität im Bereich von etwa 10&sup5; cP bis 10&sup6; cP (100-1000 Pas) liegt.
Die Erfindung gibt somit ein Verfahren zur Wiedergewinnung einer kristallisierbaren organischen Verbindung aus Lösungen an, die diese Verbindung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung im wesentlichen durch Nukleierung aus einer Lösung mit hoher Viskosität und hoher Supersättigung im Hinblick auf die wiederzugewinnende Verbindung kristallisiert und die gebildeten Kristalle wiedergewonnen werden.
Die erfindungsgemäße Kristallisation wird bevorzugt jenseits der metastabilen Zone durchgeführt, d. h. unter Anwendung der Terminologie von Mathlouthi, M. und Reiser, P. (Hrsg.), Sucrose, Properties and Application z. B. in der Nukleierungszone, die entsprechend dieser Veröffentlichung bei der Kristallisation von Sucrose beispielsweise vermieden werden sollte.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Nukleierung durch effektives Rühren verstärkt, wodurch das spontane Auftreten der Nukleierung ermöglicht wird. Das Rühren wird möglichst heftig bewirkt, solange die hohe Viskosität ein effizientes kontinuierliches Mischen der Anteile der Kristallisationsmasse in und von den höheren Scherzonen ermöglicht, in denen die Nukleierung erfolgt, um so die Kristallisation durch die Masse zu maximieren. Auf diese Weise wird die Verfestigung der Kristallisationsmasse vermieden, und die Kerne können Kristallformen entwickeln und wachsen, bis das Kristallwachstum blockiert wird, wodurch die höchsten Ausbeuten realisiert werden. Zur Induzierung der Nukleierung können Keimkristalle ebenfalls zu der supergesättigten Lösung gegeben werden. Die Endkristallgröße ist typischerweise auf etwa 10 bis 120 um begrenzt. Die Verbesserung der Wiedergewinnung der kristallisierbaren Verbindung, die erfindungsgemäß erreicht wird, basiert hauptsächlich auf einem Nukleierungsmechanismus in sehr viskosen Lösungen unter kontinuierlichem Mischen, wodurch die Gesamtkristallisationsausbeute maximiert wird.
Nach Beginn der Nukleierung verhindert die hohe Viskosität der Mutterlösung der Suspension (d. h. der Kristallmasse), die erhalten wird, im wesentlichen das Kristallwachstum und die Entladung des Supersättigungszustandes; die Nukleierung setzt sich aufgrund des effektiven Rührens noch fort. Während der ersten Periode des Nukleierungsverfahrens dieser Erfindung wird die Suspension gekühlt, um eine höhere Supersättigung der Mutterlösung zu erreichen und beizubehalten. Danach ist die Temperatur der Kristallisationsmasse und die Konzentration der gesamten Feststoffe praktisch konstant. Die Supersättigung der Mutterlösung wird während der gesamten Kristallisationsphase hoch gehalten, d. h. das System wird im wesentlichen oberhalb des metastabilen Bereiches kontinuierlich aufrecht erhalten.
In dieser Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet die Supersättigung der Lösung deren scheinbare Supersättigung im Hinblick auf die wiederzugewinnende organische Verbindung, d. h. das dimensionslose Verhältnis des gemessenen Gehaltes und der Löslichkeit der Verbindung, das durch die folgende Gleichung berechnet wird:
S = Gehalt der Verbindung in der Probenlösung/Löslichkeit der Verbindung bei der Temperatur der Probenlösung
worin s die Supersättigung ist, und die Einheit der Messung für den Gehalt und der Löslichkeit der Verbindung g der reinen Verbindung/100 g Lösungsmittel ist. Ebenso betreffen die: Ausdrücke "supergesättigt" und "Supersättigung" die Sättigung der Lösung im Hinblick auf die wiederzugewinnende Verbindung. Die Reinheit der Substanz bedeutet den Prozentsatz in der trockenen Substanz.
Eine hohe Supersättigung bedeutet eine Supersättigung, bei der das Nukleierungsverfahren dominant und das Kristallwachstum inhibiert ist. Typischerweise wird erfindungsgemäß eine Lösung als mit hoher Supersättigung angesehen, wenn s zwischen 1,4 und 4 liegt.
Im Stand der Technik ist bekannt, daß eine verhältnismäßig hohe Supersättigung für die Nukleierung erforderlich ist, und dies wird sehr effektiv bei niedriger Viskosität durch Anwenden eines starken Mischens aufrecht erhalten. Wenn die Nukleierung als solches bevorzugt wird, sind naheliegende Arbeitsbedingungen eine verhältnismäßig niedrige Viskosität und ein heftiges Mischen. Im Gegensatz dazu werden erfindungsgemäß hohe Viskositäten angewandt, wodurch eine ausgezeichnete Wiedergewinnung der kristallisierbaren Verbindung erhalten werden kann.
Entsprechend dem Stand der Technik haben auch die Probleme, die bei der Trennung eines Produktes mit kleinen Kristallen von einer Mutterlösung bei hoher Viskosität der Kristallisationsmasse involviert waren, die industrielle Anwendung der Kristallisation, die hauptsächlich auf der Nukleierung basiert, behindert. Die starke Nukleierung (spontane Kristallbildung) wird daher typischerweise als Mangel bei den traditionellen Kristallsverfahren angesehen. Entsprechend einem zusätzlichen Aspekt dieser Erfindung kann das in der Nukleierung erzeugte Produkt mit kleinen Kristallen dennoch von der Kristallisationsmasse getrennt werden, wenn die Viskosität der Kristallisationsmasse unmittelbar vor der Wiedergewinnung der Kristalle oder im Zusammenhang mit der Wiedergewinnung der Kristalle vermindert wird. Die Viskosität kann z. B. durch Erwärmen der Kristallmasse und/oder Verdünnen mit einer verdünnten Ausgangslösung oder dem darin enthaltenen Lösungsmittel vermindert werden. Ebenso ist die Zugabe eines anderen Lösungsmittels möglich, in dem sich die Kristalle im wesentlichen nicht auflösen; z. B. bei der Wiedergewinnung von Sucrose kann Glycerin als ein solches Lösungsmittel verwendet werden.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Wiedergewinnung durch Filtration einer Fraktion mit kleinen Kristallen, die durch Nukleierung erhalten wird.
Bei typischen bekannten Kristallisationsverfahren gehen beachtliche Produktmengen in den schließlichen Mutterlösungen verloren. Diese Erfindung führt zu beachtlichen Additionen bei der Wiedergewinnung des gewünschten Produktes von der Mutterlösung. Das wiedergewonnene Material kann weiterhin durch traditionelle Kristallisationsverfahren raffiniert werden. Eine typische Verbesserung der Gesamtausbeute, die durch diese Erfindung erzielt wird, ist 5 bis 30% oder noch mehr im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik und Gesamtausbeuten von bis zu 80% können von wäßrigen Lösungen erhalten werden, bei denen die traditionelle Kristallisierung ineffektiv ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Wiedergewinnung von Kohlenhydraten geeignet, die bevorzugt leicht kristallisierbar sind, wie Aldosen und Alditolen, z. B. Zuckern und Zuckeralkoholen und Hydroxy- und Aminosäuren und Betain von wäßrigen Lösungen davon. Der Ausdruck wäßrige Lösung, wie er hierin verwendet wird, bedeutet ein Medium, bei dem die kristallisierbare Verbindung anfangs aufgelöst wird, unter Erhalt einer einzelnen, homogenen kontinuierlichen Phase, die eine ausreichende Konzentration der kristallisierbaren Verbindungen enthält, so daß dann, wenn die Lösung zu dem supergesättigten Zustand konzentriert wird, die Nukleierung leicht auftritt. Es ist zu verstehen, daß die wäßrige Lösung andere Substanzen, die damit vermischbar sind, als Verunreinigungen in der Zufuhr oder als Hilfsstoffe zur Erleichterung der weiteren Verarbeitung enthalten kann.
Weil das Verfahren diese Verbindungen selbst von im wesentlichen unreinen Lösungen wiedergewinnen kann, ist es zur Verwendung bei der Wiedergewinnung von organischen Verbindungen von wäßrigen Lösungen, die von Biomasse stammen, geeignet. Solche Lösungen umfassen Molassen und Vinasse, Biomassenhydrolysate oder Teile davon oder Konzentrate, die davon erhalten sind, wie Kochlösungen der Pulpen-Industrie. Solche wäßrigen Lösungen umfassen ebenfalls Abläufe (Mutterlösungen, von denen Kristalle getrennt sind), die bei den gegenwärtigen industriellen Kristallisationsverfahren erhalten sind, bei denen die Reinheit der wiederzugewinnenden Verbindung in der Ausgangsmateriallösung verhältnismäßig hoch sind und die Verunreinigungen in dem Ablauf entladen werden. Weiterhin ist dieses Verfahren für die Wiedergewinnung von Produkten, die durch Fermentation hergestellt sind, wie Gluconaten, Glutamaten und Milchsäure, von den Fermentationslösungen davon geeignet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist z. B. für die Wiedergewinnung der folgenden Verbindungen geeignet: Xylose, Mannose, Xylit, Mannit, Lactose, Lactit, Sucrose, Glucose, Fructose, Maltose, Maltit, Isomaltose, Isomaltuolse, Lactulose, α-D-Glucopyronocyclyl(1→6)mannit, α-D-Glucopyranocyl(1→6)sorbit, β-Cyclodextrin, Itaconsäure und Zitronensäure, Beatin, Inositol, 1,4-Anhydroglucitol.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die kristallisierbare Substanz von Lösungen durch Kristallisation durch bekannte Verfahren in dem Ausmaß wiedergewonnen ist, der technisch möglich oder ökonomisch machbar ist. Mit anderen Worten ist das Verfahren insbesondere bei der Wiedergewinnung einer kristallisierbaren Substanz aus Lösungen mit niedriger Reinheit der Substanz vorteilhaft.
Die Lösung, von der die organische Verbindung durch das erfindungsgemäße Verfahren wiedergewonnen wird, wird zunächst in einem Zustand der ausreichenden Supersättigung zur Erzeugung der Nukleierung gebracht. Typischerweise wird dies durch Konzentrieren und/oder Kühlen erreicht. Ein bevorzugtes Konzentrationsverfahren ist die Verdampfung unter subatmosphärischem Druck. Die Lösung kann z. B. auf einen Gehalt der Trockensubstanz von etwa 75 bis 98 Gew.-% konzentriert werden, der bevorzugte Gehalt der Trockensubstanz hängt von der zu behandelnden Lösung ab und kann 82 bis 95 Gew.-% z. B. sein. Das Ausmaß der Supersättigung wird unter den Bedingungen maximiert, die innerhalb der Grenze der arbeitbaren Viskosität erhältlich sind.
Zur Erzeugung von Kristallen von einer supergesättigten Lösung wird die Kühlung am meisten angewandt, wobei die Qualität und die Kristallisationsneigung der zu behandelnden Lösung die Kühlzeit und Rate beeinflussen. Bei dem Nukleierungsschritt stehen die Kühlrate der supergesättigten Lösung und die Anwendung der Arbeitsenergie auf das Mischverfahren in der Praxis in Beziehung zueinander, um die Verfestigung der Kristallsmasse zu vermeiden und das Kristallwachstum zu begrenzen, unter Erhalt von Kristallen im allgemeinen in einem Bereich von beispielsweise nicht mehr als 10 bis 100 um, während die weitere Nukleierung der Kristallisationsmasse gefördert wird. Im allgemeinen kann eine zu hohe lokale Scherrate ohne ein effektives Mischen zur Verfestigung der Kristallisationsmasse führen und sollte vermieden werden. Bei einer gegebenen Viskosität und Energieeingabe wird die Kristallgrößenverteilung durch die Kühlrate gesteuert. Quellen mit höherer Reinheit können schneller gekühlt werden, während Quelle mit größeren Verunreinigungen oder natürlich Inhibitoren eine langsamere Rate erforderlich machen können.
Vor der Initiierung der Kühlung werden feingemahlene Keimkristalle der wiederzugewinnenden Verbindung bevorzugt zu der Lösung gegeben; die Kristallisation kann jedoch ebenfalls durch spontanes Keimen initiiert werden. Der Ausdruck "vollständiges Keimen", der hierin im Zusammenhang mit dem Keimen verwendet wird, ist im Stend der Technik allgemein bekannt (vgl. "Beet-Sugar Technology" 3. Ausgabe, herausgegeben von R. A. McGinis (1982), S. 371-481) und wird von der Größe der Keimkristalle, der Kristallgröße mit gewünschten Endprodukt und der Ausbeute berechnet, vorausgesetzt, daß sich die Zahl der Kristalle nicht ändert.
Die Lösung, die durch Nukleierung in den erforderlichen Supersättigungszustand gebracht ist, und die durch eine solche Lösung gebildete Suspension und die darin enthaltenen Kristalle werden nachfolgend ebenfalls mit Kristallisationsmasse bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere vorteilhaft und wird repräsentativ für die Wiedergewinnung von Xylose aus Lösungen mit einem verhältnismäßig geringen Xylose-Gehalt bezogen auf die Trockensubstanz beschrieben, d. h. etwa 30 bis 50 Gew.-% der aufgelösten Trockensubstanz. In diesem Fall können die im Stand der Technik beinhalteten Trennverfahren deutlich vermindert oder insgesamt eliminiert werden, und die Verwendung von Hilfslösungsmitteln kann ebenfalls eliminiert werden, wodurch das Verfahren im wesentlichen kostengünstiger als die bekannten Verfahren gemacht wird, und Xylose kann in der Form eines kristallinen Produktes aus Xylose- Lösungen wiedergewonnen werden, die schwierig zu reinigen sind, z. B. durch chromatographische Trennung, die daher nicht solche Xylose-Reinheiten ergibt, wie sie bei den bekannten Kristallisationsverfahren erforderlich sind. Insbesondere ist das Ziel dieser Erfindung ein solches Verfahren zur Wiedergewinnung von Xylose aus Hydrolyseprodukten von Biomasse, die ebenfalls Xylose-haltige Nebenproduktfrakaionen sein können, erhalten in der holzverarbeitenden Industrie, wie Sulfit-Kochlösungen oder ein Teil davon oder ein Konzentrat, das davon erhalten ist, z. B. ein Konzentrat, das von einer Sulfit-Kochlösung chromatographisch erzeugt ist, oder ein Prehydrolysatanteil der Kochlösung oder ein Posthydrolysat oder ein Ultrafiltrationspermeat davon.
Wenn die zu behandelnde Lösung eine wäßrige Lösung von Xylose ist (Xylose-Reinheit etwa 30-50%) ist entsprechend einem bevorzugten Merkmal der Erfindung die Menge der zu verwendenden Keimkristalle hoch, zumindest das zehnfache im Vergleich zu dem vollständigen Keimen. Somit ist die Supersättigung während der Kristallisierung 1,4 bis 3,0, bevorzugt 1,5 bis 2,5. Die erhaltene Kristallgröße (Kristallänge) ist typischerweise 10 bis 100 um.
Ein bevorzugter Weg zur Durchführung der Kristallisation entsprechend der Erfindung bei Xylose ist das Kühlen der gekeimten Kristallisationsmasse bei einer verhältnismäßig hohen Rate in einer Zeit von etwa 10 bis 50 Stunden oder weniger auf den für die Nukleierung erforderlichen Supersättigungswert. Hierin ist die Temperatur der Kristallisationsmasse typischerweise 20 bis 50ºC in Abhängigkeit von dem Gehalt der trockenen Substanz der Kristallisationsmasse, und die Viskosität der Kristallisationsmasse liegt im Bereich von 100 bis 600 Pas.
Die Suspension wird gerührt, bis ein ausreichender Kristallisationsgrad (Ausbeute, Verminderung der Xylose-Rühren der Mutterlösung) erreicht ist. Z. B. wird ein Kristallisationskessel, der mit 1,3 bis 1,7 m langen (vom Schaft bis zur Spitze) Mischblättern ausgerüstet ist, mit hohen Scherzonen typischerweise bei einer Rotationsgeschwindigkeit von anfangs 3 bis 6 Upm und bei der Periode mit hoher Viskosität 0,5 bis 3 Upm typischerweise verwendet. Eine Scherrate bezogen auf die Mischeffizienz wird gesteuert, um eine Verfestigung der Kristallisationsmasse zu vermeiden, während die Nukleierung aufrecht erhalten wird. Typischerweise liegt die auf den Mischer auferlegte Energie bei etwa 100 bis 800 W/m³. Ein solcher Bereich ergibt ein effektives Mischen, wodurch das nukleierte Material in das Innere der Kristallisationsmasse transportiert wird. Eine Ausfällperiode von 1 bis 4 Tagen oder sogar weniger kann den Xylose-Gehalt in der Mutterlösung auf etwa 20% oder weniger reduzieren (in das kristalline Produkt umwandeln).
Danach wird die Supersättigung der Kristallisationsmasse durch Erhöhen der Temperatur und/oder Verdünnen der Kristallisationsmasse mit Wasser oder einer Xylose-haltigen Lösung ohne signifikante Kristallauflösung vermindert, bis die Viskosität der Kristallisationsmasse sich auf ein ausreichendes Maß für die effektive Trennung der kristallisierten Stoffe vermindert hat. Eine typische Viskosität der Kristallisationsmasse ist 5 bis 100 Pas nach Verminderung der Viskosität. Die Kristalle können durch Filtration, Dekantieren, Zentrifugation, etc., bevorzugt durch Filtration getrennt werden. Die Mutterlösung (d. h. der Ablauf), die somit getrennt ist, weist einen sehr geringen Xylose-Gehalt (nur 16% bezogen auf die Trockensubstanz) auf. Die Xylose-Reinheit der erhaltenen Kristallfraktion ist typischerweise 60 bis 90% bezogen auf die Trockensubstanz, in Abhängigkeit von der Xylose-Reinheit der Kristallisationsmasse und der Durchführung des Verfahrens, und diese Fraktion kann gegebenenfalls durch normale Kristallisationstechniken beispielsweise leicht gereinigt werden. Die Reinheit der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Kristallfraktion kann durch Ersetzen einer Menge der Mutterlösung durch ein Lösungsmittel oder durch Luft verbessert werden.
Durch die Verfahren des Standes der Technik war es nicht möglich, Xylose aus Lösungen mit einer Reinheit von weniger als etwa 70% zu kristallisieren, ohne daß mit den Lösungen aufwendige Reinigungsbehandlungen durchgeführt wurden. Das neue, nun entwickelte Verfahren ist in der Lage, eine Kristallisation mit Xylose-Reinheiten von nur 30%, bezogen auf die Trockensubstanz zu erreichen.
Gemäß einem anderen bevorzugten Merkmal der Erfindung kann Sucrose von wäßrigen Lösungen davon wie von Molassen, die in der Zuckerindustrie erhalten werden, kristallisiert werden. In diesem Fall kann eine kleine Menge Glycerin (oder einige andere organische Lösungsmittel, die in den Endmolassen vorhanden sein können) zu Ausgangsmolassen vor der Zufuhr zu dem Kristallisationsverfahren gegeben werden.
Die somit erhaltene Lösung wird unter vermindertem Druck auf einen Gehalt an Trockensubstanz (DS) von etwa 90 bis 95 g/10 g verdampft und die bei etwa 80 bis 90ºC erhaltene Kristallisationsmasse wird in einen Kristallisator gegeben.
Die Kristallisationsmasse wird mit gemahlener Sucrose (Hauptkristallgröße von 5 bis 10 um) bei 70 bis 90ºC gekeimt. Keimkristalle werden in einer Menge verwendet, die bis zu der 100-fachen Menge im Vergleich zu dem Fall ausmacht, bei dem die Kristallisation hauptsächlich auf dem Wachstum von Kristallen basiert. Die Keimkristallmenge ist nicht sehr essentiell, weil viele neue Kristalle durch Nukleierung während des effektiven Mischens gebildet werden.
Die Kristallisation wird in einem Kristallisator für etwa 10 Tage durchgeführt. Die Kristallisationsmasse wird in 2 bis 3 Tagen auf etwa 50ºC gekühlt und bei dieser Temperatur für etwa 7 Tage vor den Herstellungen fürdie Filtration gerührt. Die Viskosität der Kristallisationsmasse ist unter maximal 800 Pas und vermindert sich, wenn die Kristallisation abläuft.
Vor der Filtration wird die Viskosität der Kristallisationsmasse durch Erhöhen der Temperatur um 5 bis 15ºC und/oder wahlweises Zugeben von Glycerin und/oder Wasser in einer Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% erniedrigt. Die erhaltene Kristallgröße ist typischerweise etwa 10 bis 50 um.
Die Kristallfraktion wird bevorzugt durch Druckfiltration wiedergewonnen. Die effektive Sucrose-Ausbeute, die nach der Filtration in den bisher durchgeführten Experimenten erhalten wird, ist etwa 30% Sucrose, die in den Ausgangsmolassen enthalten ist, die eine Sucrose-Reinheit von 40 bis 60% aufweisen, bezogen auf den Gehalt der Trockensubstanz (DS). Die Ausbeute kann durch weiteres Optimieren der Verfahrensbedingungen verbessert werden.
Die Filtration zur Wiedergewinnung des kristallinen Produktes kann angemessen mit einem Druckfilter bewirkt werden, z. B. Larox-Filter mit 10 bis 20 Platten, indem ein Fasertuch mit moderater Porosität verwendet wird, wobei bei 2 bis 16 bar und 0,5 bis 1,5 Stunden Verarbeitungszeit getrennt wird.
In einigen Beispielen wurde die Konzentration der kristallisierbaren Verbindung durch Zugabe der reinen Verbindung erhöht, um die Arbeitsfähigkeit der Erfindung bei verschiedenen Reinheiten zu zeigen.
Der Gehalt der Trockensubstanz wurde durch das Karl-Fischer-Titrationsverfahren (DS) oder durch das refraktometrische Verfahren (RDs) bestimmt.
Kohlenhydrate wurden durch Flüssigchromatographien (HPLC) unter Verwendung von Säulen, bei denen das Ionenaustauschharz in der Na&spplus;- und Pb²&spplus;- Form vorlag, oder mit PEDLC (d. h. HPLC unter Verwendung eines elektrochemischen Pulsdetektors) analysiert. Die Farbe wurde durch das angepaßte ICUMSA-Verfahren [vgl. Sugar Analysis; Official and Tentative methods Recommendet by the International Comission for Uniform Methods of Sugar Analysis (ICUMSA), Hersg. Schneider, F., ICUMSA, Petersborough, England, 1979, S. 125-128] bei pH 5 (Beispiel der Xylose-Kristallisation) und pH 7 (andere Beispiele) und durch Durchführen der Messung von einer gefilterten Lösung (0,45 um) bei 420 nm bestimmt.

Beispiel 1: Kristallisation von Xylose

150 l einer Xylose-Fraktion, erhalten von einer Sulfit-Kochlösung auf Magnesium-Basis von Buchenholz durch ein chromatographisches Trennverfahren (im wesentlich entsprechend dem ersten Schritt des in dem US-Patent 4 631 129 beschriebenen Verfahrens), umfassend etwa 105 kg Trockensubstanz und mit einer Xylose-Reinheit von 39,3%, wurde unter subatmosphärischem Druck bei etwa 60ºC auf ein Volumen von etwa 80 l verdampft. Diese Xylose- Fraktion wurde bei 58ºC für 25 g gemahlener Xylose bei einem Supersättigungswert von 2,24 gekeimt und die Kristallisationsmasse wurde dann in einen 100 l-Kristallisator übertragen.
Die Kristallisationsmasse wurde einem linearen Kühlen von 58 bis etwa 20ºC mit gleichzeitigem Rühren (Viskosität 190 Pas, gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter, Typ RVDV-I+) in etwa 25 Stunden unterworfen, und während dieser Zeit verminderte sich die Supersättigung anfangs auf 1,66 in 3,7 Stunden, danach erhöhte sie sich auf 1,93 (Zeit vom Keimen 20,9 h, Temperatur 30,7ºC) und verminderte sich danach erneut graduell (bei 20ºC war die Supersättigung etwa 1,70). Die Kristallisationsmasse wurde weiterhin bei etwa 20ºC gerührt. Ein Druckfilter, Larox-Typ PF 0,1 H&sub2;, wurde zum Trennen der Kristallfraktion von der Kristallisationsmasse verwendet. Proben (à 20-200 g) wurden von der Kristallisationsmasse bei unterschiedlichen Zeiten herausgenommen, zum Trennen der Mutterlösung, und das Rühren der verbleibenden Kristallisationsmasse wurde fortgesetzt. Vor der Filtration der Kristallisationsmasse wurde deren Temperatur auf etwa 30ºC erhöht, zur Verminderung der Viskosität.
74,3 Stunden vom Keimen war die Viskosität der Probe der Kristallisationsmasse 66 Pas bei etwa 30ºC. Die Probe der Kristallisationsmasse wurde mit dem erwähnten Larox-Druckfilter filtriert, wobei anfangs ein Filterdruck von 13 bar für 15 Minuten verwendet wurde, und danach wurde ein Filterdruck von 14,5 bar für 5 Minuten verwendet. Der erhaltene Kristallkuchen hatte eine Dicke von etwa 2,5 cm. Die Ausbeute der Trockensubstanz in der Kristallisationsmasse vor der Filtration war 20,2% und die Xylose- Ausbeute 50,4%. Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 1 gezeigt, wobei die Ausdrücke und Abkürzungen die folgenden Bedeutungen haben:
Beginn = Probe der Kristallisationsmasse vor dem Kühlbeginn,
pH 5% = pH, der von der mit Wasser auf RDs 5% verdünnten Probe bestimmt wurde,
Cond. = Leitfähigkeit, bestimmt von der auf RDs 5% verdünnten Probe,
Ash = Aschegehalt, berechnet von der Leitfähigkeit unter Verwendung des Sucrose-Koeffizienten für die Sulfatasche.
Filtr. = Kristallisationsmasse, die zu dem Filter geführt wurde.
Die durchgeführten Versuche zeigten, daß die Xylose-Ausbeute und die Reinheit durch die Rührzeit der Kristallisationsmasse in der Nukleierzone beeinflußt wurden (in diesem Fall in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 30ºC). Die Xylose-Reinheit der gefilterten Kristallfraktion war 83,8% maximal (die Zeit vom Keimen war 76,2 h; die Viskosität der Kristallisationsmasse war 66 Pas bei 29,8ºC; Filtration bei 14,5 bar für 5 Minuten), die Xylose-Reinheit des Filtrates, d. h. der Ablauf war 18,1% Minimum (Zeit vom Keimen 220 h; Viskosität der Kristallisationsmasse 59 Pas bei 29,2ºC; Filtration bei 13 bis 14 bar für 15 Minuten). Die Ausbeute von Xylose zu Kristallen der Kristallisationsmasse war 63,2% Maximum (Zeit vom Keimen 49,3 h).

Beispiel 2: Kristallisation von Xylose

Wenn nichts anderes angegeben ist, war die Vorgehensweise ähnlich wie die von Beispiel 1. Die Xylose-haltige Lösung, die behandelt werden sollte (20,5 kg), wurde durch Kombinieren einer Xylose-Fraktion, erhalten von einer Sulfit-Kochlösung auf Magnesiumbasis von Buchenholz durch chromatographische Trennung, und einer wäßrigen Lösung eines Kristallkuchens, erhalten von den vorhergehenden Nukleierungskristallisationsversuchen, erhalten. Die Lösung hatte einen Gehalt an Trockensubstanz (DS) von 62,7% und eine Xylose-Reinheit von 53,0%.
Die Lösung wurde auf einen Gehalt an Trockensubstanz (DS) von 89,7% verdampft. 13,4 kg der erhaltenen Kristallisationsmasse wurden in einen 10 l-Kristallisator gegeben. Das Keimen bei 65ºC mit 5 g gemahlener Xylose (Kristallgröße 50 um) bei einer Supersättigung von 1,96 und ein lineares Kühlen von 65ºC bis etwa 20ºC in etwa 17 Stunden wurden durchgeführt. Während dieser Zeit verminderte sich die Supersättigung auf 1,71 und verblieb in dem Bereich von 1,70 bis 1,76, wenn die Kristallisationsmasse in der Nukleierungszone gerührt wurde (bei einer Temperatur von 20 bis 22ºC). Nach 21,5 Stunden vom Keimen (Viskosität 183 Pas bei 22ºC) wurde die Kristallisationsmasse auf 32ºC erwärmt und mit einem Druckfilter filtriert (15 Minuten, Filtrationsdruck 13,5 bar).
Die Trockensubstanzausbeute der Kristalle von der Kristallisationsmasse vor der Filtration war 38,1% und die Xylose-Ausbeute 72,1%. Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 2 gezeigt, wobei die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei Beispiel 1 haben.

Beispiel 3: Kristallisation von Betain

Die zu behandelnde Lösung war ein Ablauf, erhalten durch Kristallisieren von Betain von der Betain-Fraktion von der chromatographischen Trennung von Molassen (vgl. das finnische Patent 77 845; internationale Anmeldung WO 81/02420). Der Gehalt der Trockensubstanz (DS) dieser Lösung war 63,4 g/100 g und die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 3 gezeigt.
12,3 kg dieser Lösung wurde unter subatmosphärischem Druck in einem rotierenden Verdampfer bei einer Temperatur von mehr als 80ºC bis zu einem Gehalt der Trockensubstanz (DS) von 90,2 g/100 g (Analyseergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt) verdampft. Das lineare Kühlprogramm der somit erhaltenen konzentrierten Lösung wurde in einem 6 l-Kristallisator von 95ºC begonnen, wobei die Supersättigung der Lösung dann 1,74 war. Während der vollständigen Kristallisation wurde die Kristallisationsmasse heftig gerührt. Nach 6,2 Stunden war die Temperatur 76,5ºC, die Supersättigung 3,18 und keine Kristallisation hatte stattgefunden. Zu diesem Zeitpunkt wurden 0,6 g an gemahlenem Betain-Monohydrat zugegeben und die Nukleierung begann. Proben (à 20 bis 200 g) wurden von der Kristallisationsmasse bei unterschiedlichen Zeiten zum Trennen der Mutterlösung herausgenommen, und das Rühren der Kristallisationsmasse wurde fortgesetzt. Das Kühlen wurde linear bis 30ºC (Zeit vom Keimen mit Betain-Monohydrat 31,1 h) fortgesetzt, wobei die Supersättigung dann 2,43 war. Die Kristallisationsmasse wurde bei dieser Temperatur für 3,8 Stunden gerührt, danach wurde die Temperatur auf 35ºC in 0,8 Stunden (die Viskosität war dann 113 Pas) und weiter auf 37ºC in 0,9 Stunden erhöht. Zu diesem Zeitpunkt war die Viskosität 84 Pas und die Kristallfraktion wurde von der Kristallisationsmasse mit dem Larox-Druckfilter von Beispiel 1 getrennt, wobei ein Filtrationsdruck von 14 bis 15 bar für 30 Minuten verwendet wurde. Ein trockener Kristallkuchen mit einer Dicke von 8 mm wurde erhalten.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 3 gezeigt, worin die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei den vorherigen Beispielen aufweisen, mit der Ausnahme, daß die Farbe bei pH 7 gemessen wurde. Weiterhin betrifft der Ausdruck "Lösung", der in der ersten Reihe verwendet wird, die Ausgangsmateriallösung vor der Verdampfung.
Die Betain-Ausbeute der Kristallfraktion bei 37,7% des Betains, das in der ursprünglichen Lösung enthalten war, und die Inosit-Ausbeute der Kristallfraktion war 55,5% des in der Lösung enthaltenen Inosits.
Die durchgeführten Versuche zeigten, daß die Betain- und Insosit- Ausbeute und -Reinheit durch die Rührzeit der Kristallisationsmasse in der Nukleierungszone beeinflußt wurden. Die kombinierte Betain- und Inosit- Reinheit der filtrierten Kristallfraktion war maximal 87,1% (die Zeit vom Keimen war 37 h). Die Betain-Reinheit des Filtrates, d. h. des Ablaufes, das von der Kristallisationsmasse getrennt war, war Minimum 33,3%, und die Inosit-Reinheit war 7,0 (Zeit vom Keimen 31 h).

Beispiel 4: Kristallisation von Betain

Die zu behandelnde Lösung war die von Beispiel 3. 13,6 kg dieser Lösung wurden unter subatmosphärischem Druck in einem Rotationsverdampfer bei einer Temperatur von etwa 80ºC zu einem Gehalt der Trockensubstanz (DS) von 97,6 g/100 g verdampft. In dieser Situation war das Keimen spontan, wobei die Supersättigung 3,69 war. 7 kg der Kristallisationsmasse wurde in einen 6 l-Kristallisator bei 95ºC gegeben, und 150 ml Wasser mit etwa 90ºC wurden zugegeben. Die somit hergestellte Kristallisationsmasse wurde linear durch heftiges Rühren in 10 h von 95 bis 70ºC heruntergekühlt. Die Kristallisationsmasse wurde bei dieser Temperatur etwa 9 Stunden (über Nacht) gerührt, danach für etwa 5 Stunden auf eine konstante Temperatur von 36ºC gekühlt, bei der sie etwa 62 Stunden gerührt wurde. Die Viskosität der Kristallisationsmasse war 15,6 Pas bei 70ºC, 55 Pas bei 45ºC und nach 90- stündigem Rühren (vom Keimen) 347 Pas bei 36ºC. Nach der obigen Rührzeit wurde die Temperatur der Kristallisationsmasse zunächst auf 48ºC erhöht (Viskosität 75 Pas) und danach wurde die Kristallfraktion von der Kristallisationsmasse bei 45ºC (Viskosität 116 Pas, Übersättigung 17,87) mit dem Larox-Druckfilter von Beispiel unter Anwendung eines Filtrationsdruckes von 14,5 bar für 30 Minuten getrennt. Ein ausreichender trockener Kristallkuchen mit einer Dicke von 8 mm wurde erhalten.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 4 gezeigt, worin die Ausdrücke und Abkürzungen denen von Beispiel 3 entsprechen.
Die Betain-Ausbeute der Kristallfraktion war 47,0% des in der ursprünglichen Lösung enthaltenen Betains, und die Inosit-Ausbeute war 60,5% des in der Lösung enthaltenen Inosits.
Die kombinierte Betain- und Inosit-Reinheit der filtrierten Kristallfraktion war maximal 77,3%, und die Betain-Reinheit des Ablaufes war 30,9% Minimum und die Inosit-Reinheit Minimum 6,5%.

Beispiel 5: Kristallisation von Xylit

Die zu behandelnde Lösung war ein Ablauf, der von der Kristallisation von Xylit erhalten wurde. Sie wurde mit einem Rotationsverdampfer bei einem Druck von 40 mbar bei 70ºC zu einem Gehalt der Trockensubstanz (RDs, bestimmt durch Lesen von Tabellen von Xylit) von 93,8 g/100 g verdampft.
12,3 kg der erhaltenen Kristallisationsmasse wurden in einen 10 l- Kristallisator bei einer Temperatur von 50ºC (s = 1,5) gegeben, mit 10 g gemahlenem Xylit gekeimt und in 10 Stunden auf 25ºC gekühlt. Etwa 3 Stunden nach Erreichen der Temperatur von 25ºC hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von 61,5 Pas (s = 3,9). Die Kristallisationsmasse wurde bei dieser Temperatur insgesamt 8 Stunden gerührt, danach wurde die Temperatur weiterhin gesenkt (Temperatur des Kühlwassers 15ºC). Nach etwa 3 Stunden hatte die Kristallisationsmasse eine Temperatur von 16ºC (s = 4,9). Die Kristallisationsmasse wurde bei dieser Badtemperatur 18 Stunden lang gerührt, danach war die Viskosität 250 Pas (s = 3,0) wenn die Kristallisationsmasse eine Temperatur 18ºC hatte.
Danach wurde die Temperatur der Kristallisationsmasse auf 25ºC in etwa 3 Stunden (die Viskosität war denn 81,5 Pas (s = 2,1)) und weiter in etwa 2 Stunden auf 28ºC erhöht.
Zu diesem Zeitpunkt hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von 59,5 Pas (s = 2,0) und die Kristallfraktion wurde von der Kristallisationsmasse mit dem Larox-Druckfilter der vorhergehenden Beispiele unter Verwendung eines Filtrationsdruckes von 12 bar für 15 Minuten getrennt. Die Kompression wurde entfernt, bevor ein angemesserner Kristallkuchen gebildet war.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 5 gezeigt, worin die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei Beispiel 3 haben.
Die Xylit-Ausbeute der Kristallfraktion war 67% des in der ursprünglichen Lösung enthaltenen Xylits.

Beispiel 6: Kristallisation von Sucrose

Die zu behandelnde Lösung war Molasse von der Rübenzuckerfabrik. Die Lösung wurde in einem Rotationsverdampfer zu einem Gehalt der Trockensubstanz von 90,3/100 g (RDs bestimmt durch Lesen von Tabellen von Sucrose) verdampft.
14,5 kg der erhaltenen Kristallisationsmasse wurden in einem 10 l- Kristallisator bei einer Temperatur von 62ºC übertragen und mit 10 g gemahlene Sucrose gekeimt und unter gleichzeitigem heftigem Rühren auf 40ºC in 40 Stunden gekühlt. Etwa 25 Stunden nach Erreichen der Temperatur von 40ºC hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von 550 Pas. Die Temperatur der Kristallisationsmasse wurde auf 53ºC in etwa 5 Stunden erhöht, wobei die Viskosität dann 111 Pas war, und die Kristallfraktion wurde mit einem Larox-Druckfilter unter Anwendung eines Filtrationsdrucks von 12 bar 15 Minuten lang getrennt. Die Kompression wurde entfernt, bevor sich eine ausreichend trockene Kristallfraktion gebildet hatte.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 6 gezeigt, worin die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei Beispiel 3 haben.

Beispiel 7: Kristallisation von Xylit

Das Ausgangsmaterial war ein Ablauf, der von vorhergehenden Kristallisationen von Xylit erhalten war. Es wurde durch eine Laborvakuumfilter filtriert. Die Reinheit von Xylit auf Trockensubstanzbasis (RDs) der erhaltenen Lösung wurde auf etwa 46% durch Zugabe von reinem kristallinem Xylit erhöht. Die Lösung wurde durch einen Laborvakuumverdampfer bei einer Badtemperatur von 60 bis 70ºC während 6 Stunden auf einen Gehalt der trockenen Substanz (RDs) von 94,1 g/100 g verdampft.
13,58 kg (Volumen von 10 l) der somit erhaltenen Kristallisationsmasse wurden in einen 10 l-Kristaillisator bei einer Badtemperatur von 50ºC gegeben und 20 Minuten gerührt. Zu dieser Zeit hatte die Kristallisationsmasse eine Temperatur von 51ºC und die Übersättigung war 1,7. Die Kristallisationsmasse wurde dann mit 10 g gemahlenem Xylit gekeimt und einem linearen Kühlen von 50 bis 23ºC (Temperatur des Kühlwassers) innerhalb von 15 Stunden unterworfen. Am Ende diese r Kühlperiode hatte die Kristallisationsmasse eine Temperatur von 24ºC, eine Viskosität von 110 Pas und eine Supersättigung von 3,2.
Die Kristallisationsmasse wurde weiterhin bei dieser Temperatur für etwa 2 Stunden gerührt, danach wurde die Temperatur auf 20ºC während etwa 3 Stunden (die Viskosität war dann 200 Pas; Supersättigung 3,5) und weiter auf 16ºC während etwa 3 Stunden erniedrigt. Die Kristallisationsmasse hatte dann eine Viskosität von 345 Pas. Das Rühren der Kristallisationsmasse bei ungefähr dieser Temperatur (Kühlwasser bei konstanter Temperatur von 15ºC) wurde für 42 Stunden fortgesetzt. Eine nach 17-stündigem Rühren bei dieser Temperatur gezogene Probe hatte eine Viskosität von 400 Pas und eine Supersättigung von 4,0. Am Ende dieser Rührperiode war die Viskosität der Kristallisationsmasse 407 Pas.
Danach wurde die Temperatur der Kristallisationsmasse auf 20ºC in einer halben Stunde (die Viskosität war dann 256 Pas) und weiter auf 23ºC in 3 Stunden erhöht. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von 198 Pas. Eine Probe der Kristallisationsmasse wurde zu diesem Zeitpunkt gezogen, und eine Ablaufprobe wurde durch eine Laborzentrifuge getrennt.
Die Kristallisationsmasse wurde dann vom Kristallisator entfernt, Wasser in einer Menge von 5 Gew.-% der Kristallisationsmasse zur Erniedrigung der Viskosität zugegeben und die Kristallfraktion mit dem Larox-Druckfilter der früheren Beispiele unter Anwendung eines Filtrationsdruckes von 15 bar für 30 Minuten getrennt.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 7 gezeigt, wobei die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei Beispiel 5 aufweisen.
Die Xylit-Ausbeute der beiden Kristallkuchen während der Larox- Filtration war 57% des in der ursprünglichen Lösung enthaltenen Xylits.

Beispiel 8: Xylit-Kristallisation

Das gleiche Ausgangsmaterial wie bei Beispiel 7 wurde verwendet. Die Reinheit von Xylit in der filtrierten Lösung wurde auf etwa 47% durch Zugabe von reinem kristallinem Xylit erhöht. Die Lösung wurde mit einem Rotationsverdampfer bei einer Badtemperatur von 70ºC auf einen Gehalt der Trockensubstanz (RDs) von 94,4 g/100 g verdampft.
13,52 kg der somit erhaltenen Kristallisationsmasse wurden in einen 10 l-Kristallisator gegeben. Wie bei Beispiel 7 wurde die Kristallisationsmasse während des gesamten Vorgangs effektiv gerührt. Die Kristallisationsmasse wurde bei einer Temperatur von 56ºC (s = 1,4) mit 10 g gemahlenen Xylit gekeimt und linear gekühlt. In ungefähr 26 Stunden hatte die Kristallisationsmasse eine Temperatur von 20,5ºC erreicht. Die Kristallisationsmasse wurde bei dieser Temperatur 42 Stunden lang gerührt, danach war die Supersättigung 3,6. Der Viskosität der Kristallisationsmasse am Ende dieser Rührperiode war 280 Pas.
Danach wurde die Temperatur der Kristallisationsmasse auf 25ºC in etwa 2 Stunden erhöht (die Viskosität war dann 176 Pas, s = 3,1) und das Rühren bei dieser Temperatur für eine Stunde fortgesetzt. Eine Probe der Kristallisationsmasse wurde zu diesem Punkt herausgenommen, und ein Probenablauf wurde davon durch eine Laborzentrifuge getrennt.
Ein Teil der Kristallisationsmasse wurde dann von dem Kristallisator entfernt und Wasser in einer Menge von 5 Gew.-% zur Erniedrigung der Viskosität gegeben, die nach der Zugabe von Wasser 28 Pas betrug. Die Kristallfraktion wurde von diesem Teil mit dem Larox-Druckfilter der vorhergehenden Beispiele unter Anwendung eines Filtrationsdrucks von 16 bar für 1 h 15 min getrennt.
Ethanol wurde zu der verbleibenden Kristallisationsmasse im Kristallisator in einer Menge von 5 Gew.-% der Kristallisationsmasse gegeben, die eine halbe Stunde bei 25ºC gerührt wurde. Die Kristallisationsmasse wurde dann von dem Kristallisator entfernt und auf gleiche Weise wie oben bei dem ersten Teil der Kristallisationsmasse beschrieben filtriert.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 8 gezeigt, worin die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei Beispiel 5 haben, Filtration I betrifft die Larox-Filtration mit Zugabe von Wasser, und die Filtration 11 die Larox-Filtration mit Zugabe von Ethanol.
Die Xylit-Ausbeute des Kristallkuchens von der ersten Filtration (mit Zugabe von Wasser) war 68% und von der zweiten Filtration (mit Zugabe von Ethanol) 74% des Xylits, das in der Anfangslösung enthalten war.

Beispiel 9: Kristallisation von Sucrose

Das zu behandelnde Ausgangsmaterial war Molasse, erhalten von einer Rübenzuckerfabrik. Die Molasse wurde filtriert und das Filtrat unter vermindertem Druck zu einem Gehalt der Trockensubstanz von BX 93,0 verdampft.
100 l der erhaltenen Kristallisationsmasse wurde in einen 100 l- Kristallisator gegeben, mit 100 g gemahlener Sucrose bei 78,5ºC gekeimt und unter gleichzeitigem wirksamem Rühren auf 50ºC in etwa 60 Stunden gerührt. Die Viskosität der Kristallisationsmasse war dann etwa 800 Pas und das Rühren wurde fortgesetzt, wobei die Temperatur im wesentlich unverändert gehalten wurde. Etwa 170 Stunden nach Erreichen der Temperatur von 50ºC hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von etwa 670 Pas. Nach 172ºC bei etwa 50ºC wurde die Temperatur der Kristallisationsmasse auf etwa 60ºC in etwa 5 Stunden erhöht, und nach etwa 24 Stunden bei dieser Temperatur hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von etwa 280 Pas. Etwa 60 Stunden nach Erreichen der Temperatur von 60ºC hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von 241 Pas.
Die Viskosität wurde weiterhin durch Zugabe von Wasser (2 Gew.-%) erniedrigt und die Kristallfraktion mit einem Larox-Druckfilter unter Anwendung eines Filtrationsdrucks von 16 bar für 60 Minuten getrennt. Die Temperatur der Larox-Zufuhr (filtr.) wurde schnell auf 69ºC unmittelbar vor der Filtration erhöht.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 9 gezeigt, worin die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei den vorgehenden Beispielen aufweisen, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 10: Kristallisation von Sucrose

Das zu behandelnde Ausgangsmaterial war die gleiche Molasse wie bei Beispiel 9, und sie wurde anfangs wie in Beispiel 9 behandelt, mit der Ausnahme, daß etwas Glycerin-Fraktion zu der filtrierten Lösung vor der Verdampfung gegeben wurde. Eine Glycerin-Fraktion, die von einer chromatographischen Fraktionierung von Vinasse erhalten war, wurde für die Glycerin-Zugabe verwendet, und die Zugabemenge an Glycerin war 10% der Trockensubstanz, die in der filtrierten Lösung enthalten war.
Ein 100 l-Kristallisator wurde mit der somit erhaltenen Kristallisationsmasse (Bx 92,0) beladen, und die Kristallisationsmasse wurde mit 100 g gemahlener Sucrose bei 76ºC gekeimt. Die Kristallisationsmasse wurde mit gleichzeitigem effektivem Rühren auf etwa 50ºC in etwa 60 Stunden gekühlt. Die Viskosität der Kristallisationsmasse war dann etwa 210 Pas, und das Rühren wurde bei dieser Temperatur für 11 Stunden fortgesetzt. Danach wurde die Temperatur auf 46,5ºC erniedrigt, wodurch sich die Viskosität zunächst auf etwa 280 Pas erhöhte, und wurde graduell auf etwa 220 Pas in 145 Stunden bei dieser Temperatur vermindert.
Die Temperatur wurde dann graduell auf 53ºC (Viskosität 120 Pas) erhöht und nach etwa 30 Stunden bei dieser Temperatur wurde die Kristallfraktion mit einem Larox-Druckfilter unter Anwendung eines Filtrationsdruckes von 16,2 bar für 65 Minuten getrennt.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 10 gezeigt, wobei die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie in den vorgehenden Beispielen haben.
Die Sucrose-Ausbeute des Kristallkuchens während der Larox-Filtration war 35% von der Sucrose des ursprünglich zugeführten Sirups.

Beispiel 11: Kristallisation von Sucrose

Das zu behandelnde Ausgangsmaterial war Molasse, die von einer Rohrzuckerfabrik erhalten war. Die Molasse wurde unter vermindertem Druck auf einen Gehalt der Trockensubstanz von DS 88,1 (bestimmt durch das Karl- Fischer-Verfahren) verdampft.
12,3 kg der erhaltenen Kristallisationsmasse wurde in einen 10 l- Kristallisator gegeben, mit 10 g der gemahlenen Sucrose bei etwa 75ºC gekeimt und unter gleichzeitigem effektivem Rühren auf 50ºC in etwa 60 Stunden gekühlt. Die Viskosität der Kristallisationsmasse war dann etwa 860 Pas, und das Rühren wurde fortgesetzt, wobei die Temperatur im wesentlichen unverändert war. 11 Tage nach Erreichen der Temperatur von 50ºC hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von etwa 800 Pas, die Probe des ersten Ablaufes wurde von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge getrennt, und 50 ml Wasser wurden zu der Masse zur Verminderung der Viskosität gemischt.
Vier Tage nach der Wasserzugabe hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von etwa 510 Pas und eine Temperatur von 50ºC, eine zweite Probe des Ablaufes wurde von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge getrennt und 200 ml Wasser in die Masse zur Verminderung der Viskosität gemischt.
Vier Tage nach der 200 ml-Wasserzugabe wurde die Viskosität weiterhin durch Erhöhen der Temperatur der Kristallisationsmasse auf etwa 60ºC in etwa 5 Stunden erniedrigt. Nach etwa einer Stunde bei dieser Temperatur hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von 75 Pas, und eine Kristallfraktion wurde mit einem Larox-Druckfilter unter Anwendung eines Filtrationsdruckes von 16 bar für 60 min getrennt. Die Filtrationsrate war gering. Das Filtertuch war Tamfelt 71-2209-L1 mit einer Porengröße von etwa 17 um.
Die Analyseergebnisse sind unten in Tabelle 11 gezeigt, worin die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie bei den vorgehenden Beispielen haben, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 12: Kristallisation von Sucrose

Das zu behandelnde Ausgangsmaterial war die gleiche Molasse wie in Beispiel 11, mit der Ausnahme, daß etwas Sucrose vor der Verdampfung zur Erhöhung der Reinheit der Sirupzufuhr auf etwa 58%/DS zugegeben wurde. Der Sirup wurde unter vermindertem Druck bis zu einem Gehalt der Trockensubstanz von DS 89,7 verdampft.
8,4 kg der erhaltenen Kristallisationsmasse wurden in einen 6 l- Kristallisator gegeben, mit 8 g gemahlener Sucrose bei etwa 75ºC gekeimt und unter gleichzeitigem effektivem Rühren auf 50ºC in etwa 60 Stunden gekühlt. Die Viskosität der Kristallisationsmasse war dann etwa 900 Pas, und 60 ml Wasser wurden in die Masse zur Verminderung der Viskosität gemischt, und das Rühren wurde fortgesetzt, wobei die Temperatur im wesentlichen unverändert gelassen wurde. 8 Tage nach Erreichen der Temperatur von 50ºC hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von etwa 720 Pas, eine erste Probe des Ablaufes wurde von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge: getrennt und 20 ml Wasser zu der Masse gegeben.
Vier Tage nach Zugabe von Wasser hatte die Kristallisationsmasse eine Viskosität von etwa 610 Pas und eine Temperatur von 50ºC, und 1 kg einer 63%igen Glycerin/Wasser-Lösung wurde in die Masse zur Verminderung der Viskosität gemischt.
Fünf Tage nach der Glycerin-Zugabe war die Viskosität der Kristallisationsmasse 17 Pas und die Temperatur 50ºC. Nach eintägigem Mischen bei dieser Temperatur wurde eine Kristallfraktion mit einem Larox-Druckfilter unter Anwendung eines Filtrationsdruckes von 60 bar für 60 Minuten getrennt. Das Filtertuch war das gleiche wie bei Beispiel 11.
Die Analyseergebnisse sind in Tabelle 12 unten gezeigt, wobei die Ausdrücke und Abkürzungen die gleichen Bedeutungen wie in den vorgehenden Beispielen haben, wenn nichts anderes angegeben ist.
Die Sucrose-Ausbeute des Kristallkuchens während der Larox-Filtration war etwa 45% von der Sucrose der Sirupzufuhr.
Die Ausbeute der Trockensubstanz (ausgedrückt in G/G %), die in den obigen Beispielen angegeben ist, wird unter Verwendung der folgenden Formel berechnet:
worin QMasse die Reinheit der Kristallisationsmasse und QKristall die Reinheit des Kristallkuchens sind.
Die in den Beispielen 1 bis 12 erhaltenen Ausbeuten ebenso wie die Reinheiten der Zufuhr in jedem Fall, d. h. die Konzentration der wiederzugewinnenden Verbindung in der Zufuhr auf Trockensubstanz-Basis sind unten in Tabelle 13 zusammengefaßt.
In Tabelle 13 sind die Gesamt-(d. h. die wahren)-ausbeuten der Filtration von der Kristallisationsmasse, die im Filtrationsablauf und den Kristallkuchenreinheiten unter Anwendung der folgenden Formel berechnet:
worin QMassse und QKristall wie oben definiert sind und QAblauf die Reinheit des Filtrationsablaufes ist.
Z. B. wird die Ausbeute von Xylol gemäß Beispiel 1 unter Anwendung der Daten von Tabelle 1 wie folgt berechnet:
Die effektiven Ausbeuten der Filtration werden mit 100%iger Kristallkuchenreinheit berechnet. Dies zeigt an, wie viel reine Verbindung von dem Kristallkuchen geringer Reinheit raffiniert werden kann. Tabelle 1 Analyse der Xylose-Kristallisation Tabelle 2 Analyse der Xylose-Kristallisation Tabelle 3 Analyse der Betain-Kristallisation Tabelle 4 Analyse der Betain-Kristallisation Tabelle 5 Analyse der Xylit-Kristallisation
1) Der Probenablauf wurde von der Kristallisationsmasse, die zum Filter geführt war, mit einer Larobzentrifuge (4500 Upm) getrennt.
2) Die Probe wurde mit Wasser verdünnt, und der Anfangsgehalt der Trockensubstanz wurde nicht bestimmt. Tabelle 6 Analyse der Sucrose-Kristallisation
2) Der Probenablauf wurde durch Filtration von der Kristaliisationsmasse mit einer Laborzentrifuge (4500 Upm) getrennt. Tabelle 7 Analyse der Xylit-Kristallisation
End = Kristallisationsmasse am Ende der Kristallisation
1) Der Ablauf von dem Larox-Druckfilter
2) Der Probenablauf, getrennt von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge (4500 Upm) Tabelle 8
1) Der Probenablauf von dem Larox-Druckfilter
2) Der Probenablauf, getrennt von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge (4500 Upm) Tabelle 9 Analyse der Sucrose-Kristallisation
1) Der Probenablauf, getrennt von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge (4500 Upm) Tabelle 10 Analyse des Sucrose-Kristallisation
1) Der Ablauf von dem Larox-Druckfilter
2) Der Probenablauf, getrennt von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge (4500 Upm) Tabelle 11 Analyse des Sucrose-Kristallisation
1) Der Probenablauf, getrennt von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge (4500 Upm)
2) Der Ablauf von dem Larox-Druckfilter
3) Die DS wird nach Verdünnung der Probe gemessen Tabelle 12 Analyse des Sucrose-Kristallisation
1) Der Ablauf von dem Larox-Druckfilter
2) Der Probenablauf, getrennt von der Kristallisationsmasse mit einer Laborzentrifuge (4500 Upm) ,
3) Die DS wird nach Verdünnung der Probe gemessen Tabelle 13

Claims

1. Verfahren zum Rückgewinnen einer kristallisierbaren organischen Verbindung aus Lösungen, die diese Verbindung enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung im wesentlichen durch Nukleierung aus einer Lösung mit einer Viskosität von wenigstens 100 Pas und einer Supersättigung von weniger als 4 im Hinblick auf die zu wiedergewinnende Verbindung kristallisiert und die gebildeten Kristalle wiedergewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung in einen supergesättigten Zustand von weniger als 4 durch Verdampfen und die hohe Viskosität von wenigstens 100 Pas durch Kühlen erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlen innerhalb von 10 bis 100 Stunden durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlen in dem Temperaturbereich von 95 bis 20ºC durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleierung durch effektives Rühren durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Initiierung der Nukleierung Keimkristalle der zu gewinnenden Verbindung zu der supergesättigten Lösung während der Verdampfung oder Kühlung gegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Keimkristalle in einer wenigstens 10-fachen Menge in Bezug auf das vollständige Keimen verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Suspension, die die supergesättigte Lösung und Kristalle der wiederzugewinnenden Verbindung enthält, unmittelbar vor der Wiedergewinnung der Kristalle vermindert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität durch Erwärmen und/oder Verdünnen der Suspension vermindert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität durch Verdünnen der Suspension mit einem Lösungsmittel ohne signifikante Auflösung der Kristalle vermindert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Visosität durch Mischen von Dampf in die Suspension vermindert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristalle durch Filtration wiedergewonnen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristalle durch Druckfiltration wiedergewonnen werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnde Lösung eine wässrige Lösung aus der wiederzugewinnenden organischen Verbindung ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederzugewinnende organische Verbindung ein Zucker, Zuckeralkohol oder anderes Polyol oder ein Zuckeralkoholanhydrid ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederzugewinnende organische Verbindung ein Carbohydrat, Hydroxysäure oder ein Salz davon oder eine Aminosäure oder ein Salz davon ist.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederzugewinnende organische Verbindung ausgewählt ist aus Xylose, Mannose, Xylit, Mannit, Lactose, Lactit, Sucrose, Glucose, Fructose, Maltose, Maltit, Isomaltose, Isomaltulose, Lactulose, α-D-Glucopyranocyl(1 → 6) mannit, α-D-Glucopyranocyl(1 → 6) sorbit, β-Cyclodextrin, Itaconsäure, Zitronensäure, Inositol, Milchsäure, 1,4-Anhydroglucitol, Gluconaten und Glutamaten.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederzugewinnende organische Verbindung Xylose ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Supersättigung der Lösung im Hinblick auf Xylose während der Kristallisierung im Bereich von 1,4 bis 4,0 ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der supergesättigten Lösung während der Nukleierung im Bereich von etwa 100 bis etwa 1000 Pas ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Suspension vor der Wiedergewinnung der Kristalle auf den Bereich von 5 bis 100 Pas vermindert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederzugewinnende organische Verbindung Xylit ist.

23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederzugewinnende organische Verbindung Sucrose ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederzugewinnende organische Verbindung Betain ist.

25. Verfahren nach Anspruch 18, 22, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Supersättigung der Lösung im Hinblick die wiederzu- gewinnende Substanz während der Kristallisierung mehr als 1,3 ist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der supergesättigten Lösung während der Nukleierung über 100 Pas ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität auf eien Wert von weniger als 100 Pas vor der Wiedergewinnung der Kristalle vermindert wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlzeit nicht weniger als 100 Stunden ist.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtzeit bis zum Beginn der Kristalltrennung weniger als 300 Stunden ist.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung, die eine organische Verbindung enthält, eine wässrige Lösung, die von einer Biomasse abstammt oder eine Fermentationslösung ist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung, die von einer Biomasse abstammt, ausgewählt ist aus Molassen, Vinasse, Biomassen-Hydrolysat und Teilen davon und Konzentraten, die davon enthalten sind.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf, der bei der Wiedergewinnung der Kristalle getrennt wird, zur Herstellung einer neuen supergesättigten Lösung für die Kristallisierung, die hauptsächlich auf der Nukleierung basiert, verwendet wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen Kristalle durch Wiederholen des Verfahrens oder auf per se bekannte Weise rekristallisiert werden.