Bijdrage tot de kennis van de bereiding van chemicaliën uit suikers

BIJDRAGE TOT DE KENNIS

VAN DE BEREIDING VAN

CHEMICALIËN UIT SUIKERS

PROEFSCHRIFT

TER VERKRIJGING VAN DE GRAAD VAN DOCTOR IN DE TECHNISCHE WETEN-SCHAP AA N DE TECH N ISCH E H /iE-SCHOOL TE DELFT OP GEZAG VAN DE RECTOR MAGNIFICUS Ir. H.J.deWIJS, HOOGLERAAR IN DE AFDELING DER MIJNBOUWKUNDE, VOOR EEN COMMIS -SIE UIT DE SENAAT TE VERDEDIGEN OP WOENSDAG 1:6' OKTOBER 1963 DES NA

-MIDDAGS TE 4 UUR

rJ

I)

I

~

,

I(,S~

'1006

-'---,

B/BLlo TH----

___

EEI(

.

door

CHEHO(;

TECHNIS

DER

I

DINGEMAN KORF

DELFT ESCHOOL

scheikundig ingenieur geboren te Zaandam

DRUK:

FOTOLlTHO·GRAFISCH BEDRIJF VAN DER GANG EN VAN WAGENINGEN 'S-GRAVENHAGE

Dit proefschrift is goedgekeurd door de promotor prof. dr. ir. J.C. Vlugter

INHOUD

pag.

INLEIDING. . • . . . . • . • . . • . . • • . . 5

HOOFDSTUK I, CHEMICALI~N UIT SUIKERS 8

I A Biochemische processen. • • . 8

I B Katalytische omzettingen. • • . . 10

I C Litteratuur hoofdstuk I. . . . • • 17

HOOFDSTUK 11, ALGEMENE BESCHOUWING OVER DE BEREIDIN6

VAN MELKZUUR UIT SACCHARIDEN. . . • • ; • 19

II.A De bereiding van melkzuur met behulp van bacteriên 20

11 B Onderzoek naar een katalytisch-chemische

bereidings-wijze voor melkzuur. • . • . . . • • • . . 22 11 C De bereiding van melkzuur door alkalische ontleding

van sacchariden . . . . • . . . • . . . . • . • . • • • . 23 11 D Litteratuur hoofdstuk 11 . • • . • . . . . • . . . . • . . 25 HOOFDSTUK lIl, EXPERIMENTEEL ONDERZOEK NAAR DE

BE-REIDING VAN MELKZUUR DOOR ALKALISCHE ONTLEDING VAN SUIKERS EN BESCHOUWINGEN

OVER HET REACTIEMECHANISME • . . 26

111 A Experimenteelonderzoek . . • . • • . . . . 26

111 B Beschouwingen over het reactiemechanisme 35

III C Samenvatting... . . . . • • . . • • 40

III D Litteratuur hoofdstuk III • . . . 41

HOOFDSTUK IV, ALGEMENE BESCHOUWINGEN OVER GLYCEROL 42

IV A De bereiding van glycerol uit olH!n en vetten 44

IV B De bereiding van glycerol uit propeen. • • • 45

IV C De vergisting van koolhydraten tot glycerol. 48

IV D De bereiding van glycerol uit formaldehyde. 48

IV E C o n c l u s i e s . . . 49

IV F Litteratuur hoofdstuk I'\l... • • • . •.. . . . 50 HOOFDSTUK V, LITTERATUUROVERZICHT OVER DE

HYDROGE-NERING EN DE HYDROGENOLYSE VAN

SACCHA-RIDEN . • . • • . • • ~ • • • . 51

V A De hydrogene ring van sacchariden. 51

V B De hydrogenolyse van sacchariden. 53

pag. HOOFDSTUK VI, ONDERZOEK NAAR DE HYDROGENOL YSE VAN

SUIKERS, INLEIDING, WERKWIJZE EN

APPARA-TUUR. . . . • • • . • . . . 59 VI A Inleiding • . . . . • • • • . • • . . . • . . . 59 VI B Uitvoering der ladingsgewijze proeven. . . • . . . . 60 VI C Werkwijze bij continue uitvoering der reactie. • • . . . 61 VI D Analyse van het reactieproduct • • . • • • . . • . . . • 64 VI E Fysische constanten van enkele mogelijke

reactiepro-ducten . . • . . . • . • . . . • • 65 HOOFDSTUK VII, DE LADINGSGEWIJZE UITVOERING VAN DE

HYDROGENOLYSE VAN SACCHAROSE . . . • 66 VII A Oriênterende proeven . • • • . • • • • • • • • • . . . . 66 VII B Hydrogenolyse met Co-Mn katalysatoren. • • . . . 71 VII C Hydrogenolyse met de CuO-Ce02-kiezelgoer (95-5-100)

katalysator . . . • . . . • . . . • • • . • . . . • . . 76 VII D Hydrogenolyse met andere CuO-Ce02 katalysatoren 79 VII ESamenvatting • • . . . . • . . • . . • . . . 82 VII F Litteratuur hoofdstuk VII. . . • • • . • • • . • • . 83 HOOFDSTUK VIII, DE LADINGSGEWIJZE HYDROGENOL YSE VAN

ANDERE GRONDSTOFFEN . . . • • • . . . . • . 84 VIII A De hydrogenolyse van andere sacchariden. . • . • . • . 84 VIII B De hydrogenolyse van enkele meerwaardige alkoholen 86 VIII C Litteratuur hoofdstuk VIII . . . • 91 HOOFDSTUK IX, DE CONTINUE UITVOERING VAN DE

HYDROGE-NOLYSE VAN SACCHAROSE. . . 92 IX A De continue hydrogenolyse met gereduceerde

katalysa-toren . • • • . . . . • • . • • • • • . . • • . . 92 IX B De continue hydrogenolyse met de katalysator

CuO-Ce02-kiezelgoer . • . • . . . • . . • • • • . . . • • . . 95 HOOFDSTUK X, MEER GEDETAILLEERDE ANALYSE VAN HET

REACTIEPRODUCT . . . • . . • . • . 102 X A Litteratuur hoofdstuk X. • . • . • • . . . . • . . • • . . 106 HOOFDSTUK XI, ENKELE BESCHOUWINGEN OVER

REACTIE-MILIEU , AARD V AN DE KAT ALYSATOR EN REACTIEVERLOOP BIJ DE HYDROGENOLYSE

VAN SACCHARIDEN • • • • • • . • . • 107 XI A De alkaliteit van het reactiemilieu • . • • • 107 XI B Het actieve bestanddeel van de katalysator 108

XI C Het verloop van de reactie. 109

XI D Litteratuur hoofdstuk XI 113

SAMENVATTING. . • . 114

SUMMARY (in English). 116

RÉSUMÉ (en français) • 118

INLEIDING

Suikers, en in het bijzonder saccharose (riet- en bietsuiker) zijn tot op heden voornamelijk bekend en in gebruik als voedings- en/of genotmiddel. Wanneer wij de suikers (sacchariden) uit chemisch oogpunt beschouwen is dit misschien wat verwonderlijk, doch historisch bezien is het zeer goed verklaarbaar. Immers, vele eeuwen lang is suiker al in gebruik voor con-sumptie.

Omstreeks 300 v. Chr. werd, nadat reeds eeuwen lang honing en het sap van suikerriet bekend waren, in Noord-India (Bengalen) vaste suiker als "áarkarä" bekend (de chemische benaming saccharose is etymologisch van dit áarkarä afgeleid). Via Perziê kwam de cultuur van het suikerriet naar het Westen. Omstreeks 700 n. Chr. was Egypte een belangrijk suikerland. De Arabieren tenslotte brachten het suikerriet naar Spanje en Siciliê. Door de kruistochten werd het product rietsuiker ook in Noord- en West-Europa be-kend. Voor de grote toename van het verbruik in deze streken was echter doorslaggevend het feit dat Columbus op zijn tweede reis het suikerriet in-voerde in San Domingo (1494).

De historie van de bietsuiker is aanzienlijk korter. Pas in 1747 ontdek-te de apotheker Marggraf, de toenmalige direcontdek-teur van de Berlijnse acade-mie van wetenschappen, dat de zoete smaak van de witte biet veroorzaakt werd door saccharose. In 1786 begon Achard met het kweken van bieten met een zo hoog mogelijk suikergehalte. In 1798 werd de eerste bietsuiker in re-delijke hoeveelheden gewonnen en in 1801 werd de eerste beetwortelsuiker-fabriek geopend. Al de bovenstaande ontwikkelingen vonden plaats, lang voor-dat er sprake was van chemische techniek in de huidige zin van het woord. De suiker was dus een gevestigd voedingsmiddel v6ór de opkomst van de chemische industrie.

Naast dit gebruik als voedingsmiddel is er nog een reden geweest waar-om de suikers tot voor kort weinig belangstelling genoten hebben als grond-stof voor de bereiding van chemische producten. De lagere sacchariden vor-men een groep van vrij labiele verbindingen, die moeilijk selectief in één bepaald product zijn om te zetten. Tenslotte is, naast het gebruik als voedsel en de geringe selectiviteit van de omzettingen, de sterk schommelende prijs een belemmering geweest voor de erkenning en ontwikkeling van saccharose als grondstof voor de chemische industrie. Deze prijsschommelingen worden veroorzaakt door het feit dat de productie van jaar tot jaar verschilt, afhan-kelijk van de weersomstandigheden, het optreden van insectenplagen en der-gelijke, terwijl de behoefte aan suiker voor de consumptie nagenoeg constant is (langzaam stijgend, evenredig met de toename van de bevolking en met het algemeen welvaartspeil). Zo vermeldt Schiweck een hoogste verbruik pp.r hoofd van de bevolking en per jaar (1958) van 54,8 kg voor Denemarken, en een laagste van 1,1 kg voor China, bij een wereldgemiddelde van 16,6 kg!.

Door deze schommelende productie kan de overproductie in sommige Jaren gemakkelijk in de miljoenen tonnen lopen. Een tiental jaren geleden leidde dit tot een wereldvoorraad (overschot) van 12,2 miljoen ton2 . Dat was één derde van de toenmalige jaarproductie. Wanneer wij deze hoeveelheid vergelijken met de hoeveelheden van verschillende chemicaliên die uit suiker gemaakt:

kunnen worden, dan zien wij bijvoorbeeld een verbruik aan glycerol in de Verenigde Staten van ca. 105.000 ton, dus nog geen 1% van bovengenoemd overschot. Dit geeft wel een indruk van de enorme overvloed aan grondstof die beschikbaar kan zijn.

Een meer gedetailleerd beeld verkrijgt men uit onderstaande tabel. Wij zien een regelmatige stijging van de consumptie, maar in de meeste jaren toch nog een grote overproductie. Daarbij dienen we er bovendien nog rekening mee te houden dat de wereldsuikerproductie door internationale af-spraken is gelimiteerd. De productie kan zonder veel moeite verdubbeld, ja volgens Dewar zelfs verdrievoudigd worden 3•

TABEL 1

WERELDSUIKERPRODUCTIE EN CONSUMPTIE

(IN 1000 METRISCHE TONNEN) EN WERELDMARKTPRIJS VOOR SUIKER (IN DOLLARCENTS PER POUND)4

Seizoen 1951/52 1954/55 1957/58 1958/59 1959/60 1960/61 1961/62

Productie 35.801 38.405 45.873 51.034 49.461 57.412 52.641

Consumptie 32.883 38.253 44.704 47.561 48.873 52.795 54.270

Prijs (nlb) 5,67 3,26 5,16 3,50 2,97 3,14 2,91

De prijs is het jaargemiddelde voor het eerstgenoemde jaar.

Uit dit alles bhjkt wel dat er overvloedig saccharose beschikbaar kan komen voor een chemische industrie die dit als grondstof zou willen gebrui-ken. Hiernaast komen nog in aanmerking als suikerhoudende grondstoffen melasse en sulfietloog (afvalvloeistof van de cellulosebereiding, bevat op droge stof berekend 20-25% hexosen en· pentosen .naast 42-55% lignosulfona-ten, en verder suikerzuren, harsen en anorganische zouten).

De vele mogelijkheden die de sacchariden bieden als grondstof, hebben vooral de laatste tien jaren geleid tot uitgebreid speurwerk op dit gebied. Vooral in overwegend agrarische landen (India, Egypte, Braziliê, Formosa, Philippijnen) wordt veel onderzoek verricht naar de verwerkingsmogelijkhe-den van plantaardige producten, en in het bijzonder van agrarische bij- en afvalproducten (melasse, sulfietloog, bagasse, stro, houtafval).

Als grondstof verkeert de rietsuiker in een wat gunstiger positie dan de beetwortelsuiker, door de hogere opbrengst per hectare, en de daardoor lagere kostprijs5 (nog afgezien van de althans heden ten dage lagere arbeids-kosten in de meeste rietverbouwende landen).

Saccharose is door zijn eigenschappen gemakkelijk in zeer zuivere toestand te verkrijgen. De fraaie structurele bouw geeft er alle reden toe om het molecule niet al te destructief te behandelen. Suikers suggereren in de eerste plaats omzetting in sterk zuurstofhoudende chemicaliën als verwer-kingsmogelijkheid. Van de laatste jaren dateert de Engelse uitdrukking

"sucrochemicals" voor deze uit suikers bereide chemicaliên. De Fransen spreken van "sucrochimie". Deze benamingen zijn duidelijk analoog aan de benamingen "petrochemicals" en "pétrochimie".

Door de totaal andere aard van de suiker vergeleken met de aardolie, lijkt het niet waarschijnlijk dat de "sucrochemicals" ooit de plaats zullen innemen die tegenwoordig de "petrochemicals" bezetten. Sommigen spreken wel over suikers als een grondstof, waarvan ieder jaar een nieuwe oogst brengt, terwijl de voorraden aardolie en steenkool eens uitgeput zullen raken. Maar momenteel is er nog olie voor vele jaren, en de steenkoolreserves zijn nog groter. Wanneer wij daarbij nog bedenken dat niet meer dan ongeveer twee procent van de gewonnen aardolie in chemicaliên wordt omgezet, en dat in de nabije toekomst olie en steenkool als brandstof voor een deel vervangen zullen worden door kernenergie, dan moeten wij wel concluderen dat als grondstof voor chemische processen er nog steenkool en aardolie genoeg is voor zeer lange tijd. Het grote voordeel van suikers is niet het feit dat ieder jaar een nieuwe oogst br~ngt, maar hun moleculaire structuur waarbij ieder koolstofatoom een zuurstofatoom dr'aagt. Suikers zijn bijzonder geschikt voor de bereiding van zuurstofhoudende chemicaliên, terwijl steenkool en aardolie meer geschikt zijn voor koolwaterstoffen en ~echloreerde verbindingen. In de toekomst zullen dan ook "petrochemicals I en "sucrochemicals" naast elkaar ieder hun eigen plaats hebben.

Onder "sucrochemicals" worden in het volgende alleen verstaan die producten die bereid worden uit monosacchariden (vnl. hexosen en pentosen), disacchariden of oligo- (tri-, tetra-l sacchariden. De chemie van cellulose en derivaten (rayon, "nitrocellulose I en andere esters van cellulose), van zetmeel en derivaten (esters, ,ethers) en van hout en deriv,aten behoort niet tot de "sucrochemie" in engere zin. Dit ondanks het feit dat de eindproduc-ten vaak gelijk zijn (bv. bij de directe omzetting van zetmeel in sorbitol) • Wel kunnen deze grondstoffen door hydrolyse omgezet worden in monosaccha-riden, waaruit weer "sucrochemicals" bereid kunnen worden. Uitgaande van hout kan dit zelfs tegen concurrerende prijs geschieden 6.

Onder "sucrochemicals" volgens bovenstaande definitie vallen dus niet de producten ("niet-suikers ") die reeds in de melasse aanwezig zijn, en voor de winning en zuivering waarvan de laatste jaren de belangstelling even-eens sterk gestegen is (betaïne, glutamine zuur, aconietzuur, enz.).

In dit proefschrift zullen nader behandeld worden de bereiding uit sui-kers van melkzuur (door alkalische ontleding) en van glycerol (door- kataly-tische hydrogenolyse).

LITTERATUUR

1) H.Schiweck; Zucker 14. (1961). 114. 142 2) Anon.; Z.Zuckerind. Q. (1955). 45 3) E. T .Dewar; Manufg.Chemist 29. (1958). 458

4) F.O.Licht; Int.Zuckerwirtschaftl. Jahr- und Adressbuch 1961/62 5) L.F. Wiggins; Adv.Carbohydrate Chem • .1. (1949). 29

Hoofdstuk I

CHEMICALIEN UIT SUIKERS.,

Wanneer wij de processen van de "sucrochemie" beschouwen, dan blij-ken deze in twee groepen onderscheiden te kunnen worden, te weten de bio-chemische processen, en de katalytisch-bio-chemische processen. De eerste zijn veruit de oudste; enkele hiervan worden sinds voorhistorische tijden toegepast. Wetenschappelijk onderzocht zijn zij echter pas sinds de tijd van Pasteur. De meest~ nieuwe ontwikkelingen van deze processen, benevens een aanzienlijk aantal geheel nieuwe processen, dateren dan ook van de

laat-ste vijfenzeventig jaar. Als grondstof wordt vooral melasse gebruikt, maar

ook saocharose, invertsuiker, glucose (bereid door hydrolyse van zetmeel of hout) en sulfietloog.

Al deze processen zijn gekenmerkt door een nogal lange reactietijd en door uitvoering in tamelijk verdunde oplossing. Dit zijn directe gevolgen van het gebruik van micro-organismen. Voor de industrie zou het een voordeel zijn indien deze reacties langs katalytisch-chemische weg uitgevoerd zouden kunnen worden, in plaats van langs biologische weg, ()mdat dit de reactietijd zou verkorten en een hogere concentratie mogelijk zou maken (welk laatste zowel de benodigde grootte van de apparatuur zou verminderen, als de win-ning van het product vereenvoudigen).

I A) BIOCHEMISCHE PROCESSEN

Voor de biochemische bereiding van chemicaliên uit suikers kan men gebruik maken van gisten, bacteriên of schimmels.

I A, 1) 0 m zet tin gen met b eh u I p van gis ten

Eén van de oudste fermentatieve processen is de vergisting van suiker-houdende vloeistoffen tot ethanol. In de landen waar de petrochemische in-dustrie tot ontwikkeling is ~ekomen, wordt dit proces echter gaandeweg ver-drongen door het proces van de katalytische hydratering van etheen. In de Verenigde Staten was in 1957 bijvoorbeeld 84% van de ethanol voor industriële doeleinden, uit etheen bereid. Vergisting tot ethanol is daarom geen oplos-sing voor het probleem hoe melasse om te zetten in een waardevol product1 • Door de verdere omzetting van het tussenproduct van deze vergisting, aceet-aldehyde, te belemmeren is het mogelijk om te vergisten op een mengsel ") Een eerdere versie van dit hoofdstuk verscheen in het Chemisch Weekblad 56, (1960), 686.

van aceetaldehyde en glycero12, ethanol en glycero13, of arabitol en glyce-ro14 . De opbrengsten zijn echter laag en de zuivering van de reactieproduc-ten is mede hierdoor moeilijk, wat de producreactieproduc-ten kostbaar maakt. Een be-langrijk product van de vergisting is de gist zelf. Zo bereidt men bakkers-gist, maar ook andere eiwitrijke en ook vetrijke materialen 5.

IA, 2) Omzettingen met behulp van bacteriên

Het oudste proces van deze groep is de bacteriologische oxydatie van suikers (of van ethanol) tot azijnzuur. Deze bereiding van azijn vindt reeds vele eeuwen plaats.

, De omzetting van suikers in een men,gsel van aceton en n-butanol is van de biochemische processen qua productie het tweede in grootte 6 (na de ethanolgisting). De opbren~st is 33-35 gewichtsprocent op suiker (volgens Schoedler 1/3 aceton en 2/3 butano16). De reactietijd bedraagt 48-60 uur. Evenals de ethanol gisting wordt ook dit proces ernstig beconcurreerd door de petrochemische industrie. De prijzen van de producten liggen hier echter nog wel hoger, en voor de bereiding van zuiver n-butanol heeft dit proces zeker mogelijkheden. Ook kan men boterzuur2, propionzuur plus aZijnzuur 2, en gluconzuur 2 of fumaarzuur 7 met behulp van bacteriên bereiden. Deze pro-cessen hebben echter industrieel weinig of geen betekenis. Een z:uur dat in-dustrieel wel van grote betekenis 'is en dat op deze wijze bereid wordt, is melkzuur (zie hoofdstuk II).

Een product dat gaandeweg aan betekenis wint is butaandiol-2,3; het wordt sinds 1951 in de Verenigde Staten geproduceerd8 . Dit is een bijzonder snel proces, de reactietijd bedraagt slechts 24 uur 9 . Als bijproduct ontstaat ethanol. Verschillende bacteriên kunnen deze reactie bewerkstelligen1 O.

Voor de farmaceutische industrie zijn belangrijke bacteriële processen de oxydatie van sorbitol tot L-sorbose (grondstof voor de bereiding van vita-mine-C: ascorbinezuur) en de omzetting van saccharose in dextranl l . Dit laatste is een hoogmoleculair a-1,6 polyglucose en wordt in de geneeskunde gebruikt voor de bereiding van synt~etisch plasma12 .

IA, 3) Omzettingen met Q.ehulp van schimmels

De producten die door schimmels uit sacchariden gemaakt worden zijn vooral belangrijk voor de farmaceutische industrie, "namelijk vitamine-B12, en verschillende antibiotica. Voor de voedingsmiddelenindustrie is verder citroenzuur belangrijk. Dit wordt bereid met behulp van As per g i 11 u,s ni g er. Onder bepaalde omstandigheden kan een aanzienlijke hoeveelheid oxaalzuur als bijproduct ontstaan1-:3, maar onder andere omstandigheden is dit laatste soms volledig afwezig14 • Bij gebruik van As per g i 11 u s f u ma-ricus wordt geen oxaalzuur gevormd15, doch de opbrengst aan citroenzuur is hier iets lager (max. 530/0, tegen 700/0 met A. ni ge r onder vergelijkbare omstandigheden). De in 1961 in de Verenigde Staten in gebruik gekomen fa-briek maakt gebruik van A. ni ge r die door een chemische behandeling spe-ciaal aangepast is, en bereikt een rendement van 80-900/016.

Andere producten die met behulp van schimmels bereid kunnen worden zijn gluconzuur, oxaalzuur, fumaarzuur en itaconzuur. Voor itaconzuur, een onverzadigd dicarbonzuur (methyleen-barnsteenzuur), geeft door zijn twee-SOOStige functionaliteit, een interessant uitgangspunt voor verdere synthe-sen • Dit product wordt bereid met behulp van As per g i 11 u s ter reu s •

Het rendement bedraagt volgens Dubourg echter slechts 200/017. Toch wordt deze stof door Pfizer sinds 1955 op industriêle schaal bereid1-8. Tenslotte valt met As per g i 11 us fu mig a t u s nog te bereiden ethyleenoxyde-dicar-boxylzuur19 •

Samenvattend kunnen we zeggen dat de biochemische processen vooral belangrijk zijn voor de bereiding van die producten die niet langs synthetisch-chemische weg bereid kunnen worden. Di~ zijn voornamelijk farmaceutische producten. Ook daar waar de synthetische weg zeer omslachtig zou worden, of waar speciale eisen aan de zuiverheid gesteld worden (farmaceutische- en voedingsmiddelenindustrie) kunnen de biochemische processen soms uit eco-nomisch oogpunt de voorkeur verdienen. Voor de bereiding van technische chemicaliên op grote schaal en tegen lage prijs zijn de katalytisch-chemische omzettingen meer geschikt.

I B) KATALYTISCHE OMZETTINGEN

Bij de katalytische omzettingen van suikers in verschillende chemica-liên kunnen wij drie hoofdgroepen onderscheiden. In de eerste plaats is er de groep van partiêle afbraakreacties. "Hierbij wordt het suikermolekuul omge-zet in kleinere molekulen. Afhankelijk van de reactieomstandigheden krijgen wij zuren (oxydatie of alkalische ontleding), één-, twee- of driewaardige al-koholen (hydroger.olyse), of een aantal afbraakproducten die met een toege-voegd reagens (bijv. NR3) weer grotere molekulen opbouwen.

In de tweede plaats is er de groep van reacties waarbij één of meer van de functionele groepen gewijzigd worden en het koolstofskelet onveran-derd blijft. Hydrogenering levert zo hexitolen en pentitolen, oxydatie mono-en dicarbonzurmono-en, dehydratie anhydrosuikers mono-en furanderivatmono-en.

Tenslotte is er de groep van reacties waarbij de functionele groepen gebruikt worden om andere molekulen aan het saccharide molekuul te binden. Dit is de groep van de veretherings- en veresteringsreacties, de hydrazon-en de osazonvorming hydrazon-en dergelijke. Hieronder volgt ehydrazon-en meer gedetailleeril overzicht van de verbindingen die men uit suikers kan bereiden.

I B, 1) Zuren uit suikers

In het voorgaande is onder de bacteriêle processen reeds de bereiding genoemd van melkzuur. Dit industrieel belangrijke product kan ook langs katalytisch-chemische weg verkregen worden, en wel door alkalische ontle-ding van suikers (zie hoofdstuk 11). Het rendement is bij deze laatste berei-dingswijze echter lager, namelijk 60-650/0, "tegenover 85-900/0 bij het bacte-riêle proces.

Een ander belangrijk zuur dat uit suikers verkregen kan worden is lae-vulinezuur, 3-keto-butaancarbonzuur:

C12H22011 - _{2 H 3C-CO-(CH2) -COOH}

+

2 HCOOH

+

H₂0 2

De bereiding geschiedt door verhitten met minerale zuren20 • Thomas en Schuette vonden bij gebruik van HCl als zuur (in een concentratie van

6,50/0) een maximale opbrengst van 42-430/0 van de theorie 20a (reactietijd 1 uur, bij een temperatuur van 162oC). Een veel hoger rendement (tot 700/0) wordt bereikt door HBr te gebruiken21 • Ook is het mogelijk om de opbrengst 10

te verhogen door aan de HCI een kleine hoeveelheid NaBr toe te voegen22 • In de industrie wordt laevulinezuur meestal bereid uit houtafval (zaagsel e. d. )20b.

Laevulinezuur is een veelzijdige grondstof voor organische synthesen23 • Leonard geeft hiervan een uitgebreid overzicht met vele litteratuurverwij-zingen24 . Volgens Cox en Dodds zou verestering van het ruwe reactiepro-duct, gevolgd door isoleren van de laevulinezure ester een hogere opbrengst

geven dan isoleren van het zuur zelf2 5. Natriumlaevulinaat wordt gebruikt als antivries, daar dit minder corrosie in koelsystemen veroorzaakt dan glycol21 . Calciumlaevulinaat vindt toepassing in de geneeskunde voor het toe-dienen van calcium, kwiklaevulinaat en fenyl-kwiklaevulinaat worden toege-past om hun bacteriostatische werking.

Oxydatie van hexosen in alkalisch milieu met behulp van 02 leidt tot arabonzuur en mierenzuur:

De opbrengst aan arabonzuur is 74-77% van de theorie 26 , terwijl mierenzuur gevormd wordt met 100% rendement. Dit komt doordat een deel van het ara-bonzuur verder geoxydeerd wordt (als bijproducten ontstaan glycolzuur, gly-cerinezuur en erythronzuur).

Met salpeterzuur als reagens en ammoniumvanadaat als katalysator is uit saccharose oxaalzuur te bereiden27 • Toevoeging van 0,1 % ferri-ionen als cokatalysator doet het rendement tot boven 70% stijgen28 . Dit proces is ech-ter voor de suikerverwerking weinig aantrekkelijk daar oxaalzuur gewoonlijk bereid wordt uit de goedkopere grondstof houtafval. Meer perspectieven biedt de oxydatie tot een mengsel van oxaalzuur (44%) en wijnsteenzuur (42%)29.

Voorzichtige oxydatie met salpeterzuur onder minder ingrijpende om-standigheden, doet de keten van zes koolstofatomen intact blijven. Zo ver-krijgt men suikerzuur 30, COOH-(CHOH)4-COOH, dat in de vorm van het kaliumzout gewonnen en in de handel gebracht wordt 31 • Dit product wordt gebruikt in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie en als

complex-vormer voor metalen in alkalische oplossing. Wordt de oxydatie uitgevoerd

met hypobromiet of langs elektrolytische weg32 , dan verkrijgt men

glucon-zuur, CH20H-(CHOH)4-COOH. In de industrie wordt dit product tot nu toe

echter nog langs biochemische weg bereid 33 •

I B, 2) Meerwaardige alkoholen

Uit de verschillende monosacchariden (pentosen en hexosen) kan men de corresponderende "suikeralkoholen" (pentitolen, hexitolen) bereiden door reductie met Na-amalgaam, door elektrolytische reductie of door reductie met waterstof onder invloed van een katalysator. Wordt de hydrogenering uitgevoerd onder hydrolyserende omstandigheden dan is het ook mogelijk om

uit te gaan van di- of zelfs polysacchariden als grondstof34 • Door

verscher-ping van de reactieomstandigheden kan men de keten van zes koolstofatomen splitsen (hydrogenolyse) en verkrijgt men een mengsel van tweewaardige (glycol, propaandiol-1, 2) driewaardige (glycerol en methylglycerol) en vier-waardige (erythritol, threïtol) alkoholen. Deze bereidingswijzen worden in hoofdstuk V uitgebreider besproken. De vele toepassingsmogelijkheden voor deze meerwaardige alkohol en worden in hoofdstuk IV in ft kort bespro-ken.

I B, 3) Heterocyclische stikstofverbindingen

Wetenschappelijk zeer interessant, doch tot nu toe technisch niet van

grote betekenis, is de vorming van heterocyclische stikstofverbindingen 'uit

suikers. Reeds zeer lang bekend is de vorming van methylimidazool uit glu-cose onder inwerking van NH3 en HCH035. De reactie verloopt doordat de glucose eerst ontleedt tot methylglyoxaal, welke laatste verbinding de

eigen-lijke grondstof is 36, Dit is een algemene reactie van a, ,B-diketonen. Ook ( l

-hydroxyketonen kunnen als grondstof gebruikt worden indien een cuprizout aan het reactiemengsel wordt toegevoegd, waardoor in situ oxydatie tot het diketon plaatsvindt. Het gevormde imidazool slaat daarbij als cuproverbin-ding neer 37 • Met dihydroxyaceton is zo 5-hydroxymethylimidazool in hoge

opbrengst (71 %) te verkrijgen. Ook is het mogelijk om fructose als grondstof

te gebruiken38 • .

Uit suikerzuur is op analoge wijze pyrrool te bereiden 39 • Wordt in-plaats van NH3 een amine gebruikt dan verkrijgt men N-gesubstitueerde ver-bindingen40•

Door reactie van sacchariden met ammoniak onder hydrogenerende omstandigheden (reductieve aminolyse) kan men 2-methylpiperazine verkrij-gen41 ,42. Met aminen verkrijgt men N-gesubstitueerde piperazinen41 •

I B, 4) Ethers van sacchariden

De oudst bekende ether van saccharose is de octamethyl ether. Deze wordt bereid door saccharose met dimethylsulfaat te laten reageren in alka-lisch milieu43 . Het product wordt gebruikt als weekmaker voor plastics.

Belangrijker is allylsaccharose. Deze verbinding wordt bereid door saccharose, oPJ,elost in geconcentreerde loog, met allylchloride te laten

reageren bij 85 C. Het product bevat 5 b. 6 allylgroepen per molekuul, en kan

zoals lijnolie gepolymeriseerd worden door er lucht door te blazen. De voor-naamste toepassing ligt dan ook in het gebruik in verven en andere bescher-mende lagen44 • Voor sommige doeleinden hebben copolymerisaten met sty-reen, acrylonitril of methacrylaat betere eigenschappen dan zuivere poly-allylsaccharose. Ook vinylethers hebben mogelijkheden als grondstof voor polymerisaties45 . Hierbij dient men wel te zorgen dat alle hydroxylgroepen een substituent dragen, want onder invloed van een spoor zuur reageren deze vinylethers met alkoholen onder vorming van verzadigde di-ethers (ethyl-acetalen)46.

Hydroxy-ethers kan men bereiden door saccharose te laten reageren met epoxy-alkanen. Met propyleenoxyde verkrijgt men op deze wijze

octa-O-(hydroxypropyl)saccharose i17, welke stof sinds 1957 door Dow Chemical op

de markt gebracht wordt. Het is een zeer viskeuze vloeistof, die wegens zijn geringe vluchtigheid glycerolesters begint te verdringen als weekmaker voor producten op cellulosebasis. Ook kan het gebruikt worden in fenol-for-maldehyde harsen, als brugvormer in poly-urethaan schuimen48 (cross-linking agent) en als emulgator. Ook kan de secundaire hydroxylgroep van de propylrest verder veretherd, of ook veresterd, worden4g •

Een zeer interessante ontwikkeling op het liebied van de verethering van suikers is de uitvoering via de tussentrap der sucraten". Met natrium 50 of kalium 51 in vloeibare ammoniak is een groter of kleiner deel van de H-atomen der hydroxylgroepen door alkalimetaal te vervangen. Hiermee zijn selectief mono- en ethers van de sacchariden te bereiden via mono- en di-natriumsucraat 52 . Via het pentadi-natriumsucraat zijn allerlei hoger gesubsti-12

tueerde ethers bereid 53 • Ook esters zijn via de sucraten gemakkelijk te be-reiden.

Veel onderzoek wordt er de laatste jaren ook verricht op het gebied van trialkylsilyl-suikers. Schwarz en medewerkers lieten triêthylchloorsilaan met glucose reageren en verkregen tri- tetra- en penta-O-(triêthylsilyl)glu-cose 54 • Henglein en medewerkers 55 , en Chang en Hass 56 onderzochten octa-O-(trimethylsilyl)saccharose. Dit laatste is een olieachtig product dat rede-lijk goed bestand is tegen hydrolyserende omstandigheden, en dat onder va-cuum door destillatie te zuiveren is (evenals penta-O-(triêthylsilyl)glucose). De bereiding van deze silylverbindingen moet uitgevoerd worden in watervrij milieu. Ook mag het oplosmiddel niet reageren met de chloorsilanen. Hier-om gebruikt men pyridine, dimethylformamide of dimethylsulfoxyde. Zoals zovele producten op siliconenbasis zijn ook deze "siliconensuikers" vrij duur, wat een belemmering is voor algemene toepassing (als "siliconenolie" met een goed gedefinieerd moleculairgewicht en specifieke eigenschappen). Fer-rier en Singleton beschrijven in een recent artikel de bereiding van de tri-methylsilylether van xylose 57 . Een uitgebreid litteratuuroverzicht geven Hedgley en Overend 58 • De voornaamste toepassing van dit soort verbindingen ligt voorlopig op analytisch terrein (gaschromatografie van suikers).

Tenslotte moeten nog genoemd worden cyanoethylsaccharose (door Eastman Kodak op kleine schaal bereid, toegepast in de electrotechniek we-gens zijn zeer hoge dHHectrische constante) en carboxymethylsaccharose (of algemener: carboxyalkylsaccharose). Deze laatste verbinding wordt bereid door ethervorming met monochloorazijnzuur (resp. a-halogeen carbonzuren) onder afsplitsing van HC159. Het calcium zout van carboxymethylsaccharose wordt in de geneeskunde gebruikt.

I B, 5) Esters van sacchariden

Van de esters van de verschillende sacchariden zIJn het belangrijkst de esters van het disaccharide saccharose. Saccharose octa-acetaat wordt reeds op industriêle schaal gefabriceerd en in de handel gebracht60 • Deze ester is ook reeds zeer lang bekend 61 . Hij wordt wegens zijn extreem bittere smaak gebruikt als denaturatiemiddel voor alkohol, en verder kan hij toege-voegd worden aan kunstharsen en plastics zoals polymethylmethacrylaat, polyvinylacetaat en celluloseacetaat. Onlangs is de productie op technische schaal begonnen van saccharose acetaat-isobutyraat 62 • Dit is een zeer vis-keuze vloeistof (100.000 centipoises bij 30oC), die zeer bestendig is tegen hydrolyse, hitte en licht. Hierdoor is hij goed bruikbaar als weekmaker in verf, moffellakken en harsen62 , 63. Een andere ester waarover onlangs een uitgebreid onderzoek verricht en gepubliceerd is, is saccharose monoace-taat64 . Deze stof kan gebruikt worden als conditione"ermiddel (tweemaal zo effectief als sorbitol) en als "verminderd-zoete" suiker in voedingsmiddelen. Ook de bereiding van hexose tetra-acetaat, hexitol penta-acetaat en saccha-rose hexa-acetaat is de laatste tijd ontwikkeld 65 . Deze stoffen kunnen van belang worden voor de bereiding van polycondensatieproducten door reactie van de resterende hydroxylgroepen met meerwaardige zuren.

Een andere groep van esters zi~n de carbonaten. Deze kan men

berei-den met COCl2 door HCI afsplitsingG , of door omestering met difenylcar-bonaat67 • Met saccharose kan zo een polymeer bereid worden door de vor-ming van carbonaatbruggen tussen de molekulen67 . Ook is het mogelijk om tot cyclische carbonaten te komen. Uit de hexitolen heeft men op deze wijze de 1-2,3-4,5-6 tricarbonaten bereid 68 .

Saccharose benzoaat wordt tegenwoordig op semi-technische schaal gemaakt 69 . Deze verbinding bevat gemiddeld 7,4 benzoaatgroepen per mole-kuul en kan gebruikt worden als weekmaker in lakken, in plakmiddelen en in bepaalde polymeren (zuurstof, chloor of fenylgroepen bevaHende hoogmole-culaire verbindingen). De nitraten van saccharose en fructose ondervinden belangstelling van de zijde van de springstoffenindustrie83 •

Verreweg het meest belovend zijn wel de mono- en di-vetzure esters van saccharose. Deze hebben uitstekende eigenschappen als synthetische zepen en als emulgatoren. Zij zijn absoluut giftvrij, en werken niet irriterend op de huid of op de ogen 70 . Hierdoor zijn zij zeer geschikt voor gebruik in shampo's, tandpasta's en dergelijke. De monoêsters zijn oplosbaar in wa-ter, alkoholen en ketonen; de diêsters in alkoholen, ketonen, vette oliên en koolwaterstoffen 71, maar slecht in water. Deze oplosbaarheid in water kan men verhogen door de diêsters te laten reageren met etheenoxyde 72. De monoêsters zijn qua eigenschappen goed vergelijkbaar met andere niet-ionisrhe oppervlakte-actieve stoffen 73, en zij zijn qua prijs in het voordeel. Hass vermeldde in december 1955 dat de suikeresters voor ca 13 dollarcents per pound te fabriceren zouden zijn, terwijl etheenoxyde ca 1 7 ~ /pound kost-te 74 • Ook zijn de monoêskost-ters van saccharose skost-terker hydrofiel dan die van polyethyleenoxyde 75. Andere grondstoffen voor de bereiding van niet-ionische oppervlakte-actieve stoffen, zoals mannitol of sorbitol, of esters hiervan, worden uit saccharose gemaakt, en zijn dus automatisch duurder dan de sui-ker zelf. De waseigenschappen van saccharose-esters zijn ongeveer gelijk aan die van de huidige commerciêle wasmiddelen. Saccharose-esters worden door bacteriên belangrijk gemakkelijker afgebroken dan de tegenwoordig veel gebruikte alkyl-aryl-sulfonaten73 , 76,80. De in verband met de toenemende watervervuiling binnen afzienbare tijd te verwachten wettelijke eisen betref-fende de biologische afbreekbaarheid van wasmiddelen77 , kunnen daarom voor deze verbindingen van veel belang worden.

De bereiding van de vetzure esters geschiedt door saccharose, opge-lost in dimethylformamide, met de methylesters van het vetzuur te laten rea-geren onder invloed van een alkalische katalysator (K2C03) 78. Ook dim ethyl-sulfoxyde en pyrrolidon zijn bruikbaar als oplosmiddel 75 • De reactie vindt plaats bij ca 90oC, en bij een zodanig verminderde druk, dat het reactie-mengsel juist kookt (waarbij de vrijkomende methanol direct afgedestilleerd wordt). Het reactiemengsel is watervrij. De reactietijd bedraagt 9 h 12 uur. Deze suikeresters worden momenteel op industriêle schaal bereid. Het zijn de goedkoopste niet-ionische wasmiddelen, en zij hebben bovendien het voordeel boven vele andere synthetische wasmiddelen dat het vaste stoffen zijn, wat de verpakking en het transport zeer eenvoudig maakt79 (hoewel dit voordeel door de opkomst van plastic flessen weinig gewicht meer in de schaal legt). Daar deze esters verteerbaar zijn, kunnen zij ook in de levens-middelenindustrie gebruikt worden, in het bijzonder in de conservenindustrie voor het wassen van groenten en fruit.

Naast deze saccharose monovetzure esters verdienen nog vermelding als wasmiddelen of emulg-atoren de saccharose urethanen of carbamaten81 , en de nafteenzure esters 84 • Ook wordt er tegenwoordig onderzoek verricht naar de mogelijkheid van vervanging van de saccharosevetzure esters als wasmiddel, door de corresponderende ethers 82 •

Tenslotte moeten nog genoemd worden de esters van suikers met on-verzadigde zuren. Evenals de hiervoor vermelde allylether zijn deze esters met onverzadigde zuren vooral van belang voor de verf- en lakindustrie. Zij vormen een nieuwe groep van drogende oliên die weinig gekleurd zijn en daarom zeer geschikt voor gebruik in heldere lakken en vernissen85 • Door 14

verestering van glucose met methacrylzuur wordt een interessante grondstof voor kunstharsen bereid83 .

I B, 6) Diverse toepassingen van sacchariden

Behandeling van saccharose met verdund oxaalzuur in waterig milieu doet 5-hydroxymethylfurfural ontstaan87 • Haworth en Jones postuleren dat alleen het fructose gedeelte van het saccharusemolekuul reageert, en vinden berekend op fructose een rendement van 54%. Diemair en Jury vinden ook hydroxymethylfurfural bij gebruik van glucose als grondstof88 . Uitvoering van de reactie in watervrij dimethylformamide met saccharose als uitgangs-materiaal en J 2 als katalysator, doet hyd,roxymethylfurfural ontstaan uit het fructose gedeelte van de suiker, terwijl de glucose onveranderd blijft89 • Ook is het mogelijk de reactie in water uit te voeren zonder toevoeging van zuur 90 • Het product is vrij instabiel, maar kan door hldrogenering tot di(hydroxy-methyl)tetrahydrofuran gestabiliseerd worden 9 . Teunissen heeft in 1930 al laten zien dat 5-hydroxymethylfurfural in zuur milieu ontleedt tot laevuline-zuur en mierenlaevuline-zuur 92 .

Om de ontleding tegen te gaan wordt onmiddellijke extractie van het gevormde hydroxymethyl-furfural aanbevolen93 . Een onderzoek naar de tus-senproducten, om te komen tot opheldering van het reactiemechanisme, is verricht door. Anet94 . Deze auteur ging uit van fructose als grondstof. Door Mednick werd ook bij gebruik van glucose als grondstof een hoog rendement bereikt door als katalysator een mengsel van pyridine en fosforzuur te ge-bruiken95 .

Met HF als katalysator is het mogelijk om suikers te doen reageren met aromatische koolwaterstoffen (tolueen, xyleen, fenol)96. Poly- en di-sacchariden worden hierbij eerst in monodi-sacchariden omgezet. De arylgroep of arylgroepen zijn direct gebonden aan de koolstof van de oorspronkelijke aldehyde- of ketogroep. Er ontstaat dus een C-C binding. Dit in tegenstelling tot het reactieverloop bij de additie van olefinen, gekatalyseerd door ZnCl2, waarbij ethers gevormd worden97 •

Wanneer men bij de condensatie van fenol met formaldehyde saccha-rose toevoegt wordt dit chemisch in de hars gebonden 98 • Hierbij kan tot 50% saccharose in de hars worden opgenomen, zonder dat deze in eigenschappen veel verandert. In één eigenschap gaat hij zelfs duidelijk vooruit, namelijk dat de electrostatische oplading verdwijnt. D~ lage prijs van saccharose ver-geleken bij die van de andere grondstoffen voor de hars, maakt de uiteinde-lijke prijs van de aldus gemodificeerde hars aanmerkelijk lager 70,98. Iets analoogs hebben Bird en medewerkers gevonden do~r isopropylideen-saccha-rose toe te voegen bij de bereiding van polyamiden 9. Zij spreken zelfs over "tetrahyd roxy-ny Ion" .

Bij het onderzoek van antibiotica is gebleken dat deze vaak aminosuiker groepen bevatten100 (evenals vertakte keten suikers 101 en thiosuikers). Hierdoor is ook de synthese van amino- 102 en thiosuikers10 3 de laatste tijd sterk in de belangstelling gekomen.

Samenvattend kan geconcludeerd worden dat in de nabije toekomst sui-kers in toenemende mate zullen fungeren als grondstof voor de chemische industrie. Er is een enorm aantal chemicaliên dat uit suikers bereid kan worden; tabel 2 geeft een overzicht van de op dit moment belangrijkste. Voor de suikerindustrie zou het bijzonder aantrekkelijk zijn om bepaalde proces-sen na afloop van de suikercampagne uit te voeren, om zodoende het weinig aantrekkelijke karakter van seizoenindustrie zoveel mogelijk te verliezen. 15

TABEL 2

OVERZICHT OVER ENKELE VAN DE BELANGRIJKSTE PROCESSEN VOOR DE OMZETTING VAN SUIKERS IN CHEMISCHE PRODUCTEN

Proces Product Stand van de ontwikkeling

Biochemische ethanol, gist, aZIJnzuur,

.

.

processen industrieel

toe-processen butaandiol-2,3 aceton + gepast, producten in de

n-butanol, melkzuur, L- handel verkrijgbaar. sorbose dextran,

antibio-tica, vitamine B-12,

glu-conzuur, citroenzuur,

itaconzuur.

Zure degradatie laevulinezuur semi-technische schaal

(industrieel toegepast op hout)

5-(hydroxymethyl)- semi-technische schaal

furfural

Alkalische degradatie melkzuur semi-technische schaal

Oxydatie , suikerzuur industrieel toegepast

oxaalzuur laboratoriumschaal

(in-dustrieel toegepast op hout)

Hydrogenering hexitolen industrieel toegepast

Hydrogenolyse "glycerogeen" industrieel toegepast

Verethering allylsaccharose op kleine schaal toegepast

octa-O-(hydroxypropyl)- industrieel toegepast op

saccharose kleine sc haal

cyanoethylsaccharose op kleine schaal toegepast

carboxymethylsacchar. toegepast in de farmac. indo

Verestering sacch.octa-acetaat industrieel toegepast

sacch. acetaat-isobu- industrieel toegepast

tyraat

sacch. benzoaat semi-technische schaal

vetzure esters industrieel toegepast

Polycondensatie saccharose houdende semi-technische schaal

fenol-formaldehyde hars

1 C) LITTERATUUR HOOFDSTUK I

1) E. P. Villareal; Sugar News. juli 1959. blz.338

2) J.Dubourg; Sucrerie Fran<;. 99. (1957). 47

P. Wahl; Sucrerie BeIge 80, (1960-61), 97

3) W.Connstein & K.LUdecke; Amerikaans octrooi 1.511.754 (1924)

U.S.Industr.Chem. Co; Amerikaans octrooi 2.169.245 (1939)

U.S. Industr. Chem. Co; Amerikaans octrooi 2.381.052 (1945)

E.M.Frankel & S.L.Goldheim; Amerikaans octrooi 2.772.206 (1956)

4) Commercial Solvents Ltd.; Engels octrooi 823.740 (1959)

Distillers Co Ltd.; Engels octrooi 870.622 (1961)

5) K • Bernhauer; Sucrerie BeIge 74, (1954-55). 503

6) K.Schoedler; Zucker 11, (1958), 399

7) A.M. Thomsen; Amerikaans octrooi 3.030.276 (1962) 8) H.Olbrich; Z.Zuckerind. §., (1956), 262

9) K.B.Mc CaU & C.E.Georgi; Appl.Microbiol.~, (1954), 355

10) K.Bahadur & S.Ranganayaki; Indian J.Appl.Chem. 23, (1960), 3

11) G.H.Bixler, G.E.Hines, R.M.Mc Ghee & R.A.Shurter; Ind.Eng.Chem. 45, (1953), 692

12) L.E.Martin; Chem.and Ind. (1955), 184

13) Anon.; Chimie et Ind. 85, (1961), 286

14) M.S.E.Saleh & M.M.Megahid; Int.Sugar J.61, (1959), 138

15) R.H.Shankala; Int.Sugar J. 57, (1955),437

16) N.P.Chopey; Chem.Engng, 3 april 1961, blz.122

L.A.AgneUo & R.J.Kieber; Ind.Eng.Chem. 53, (1961), 253

17) J.Dubourg; Ind.Aliment.et Agric. ~, (1956), 625

18) H.B.Hass; Su!!ar y Azucar 50, mei 1955. blz.40

19) U.S.Secr.Agncult.; Amerikaans octrooi 2.674.561 (1954)

20) a) R.W.Thomas & H.A.Schuette; J.Am.Chem.Soc. 53, (1931), 2324

b) Anon.; Chem.Eng.News, 4 feb. 1963, blz.48

21) V.Prey; Z.Zuckerind. 2, (1957), 444

22) W .N • Haworth & L. F. Wiggins;. Engels octrooi 583.533 (1944)

23) L.F.Wiggins; Adv.Carboliydr.Chem. i, (1949), 293

24) R.H.Leonard; Ind.Eng.Chem. 48, (1956), 1331

25) G.J.Cox & M.L.Dodds; Ind.Eng.Chem.25, (1933), 967

26) J.Dubourg & P.Naffa; Bull.Soc.Chim.France 26, (1959), 1353

27) O.Spengler, L.NordstrOm & A.pfannenstiel; Z.Wirtschaftsgr.Zuckerind. 89, (1939), 171

28) M.J.Brooks; Amerikaans octrooi 2.322.915 (1944) 29) P ,L.Solzberg; Amerikaans octrooi 2.380.196 (1945)

30) Y.Hachihama & H.Fugita; J.Soc.Chem.Ind.Japan 38, (1935), 744

31) a) G.C.Mustakas, R.L.Slotter & R.L.Zipf; Ind.Eng.Chem. 46, (1954), 427

b) C.L.Mehltretter & C.E.Rist; J.Agricult.and Food Chem. T. (1953), 779

32) C.G.Fink & D.B.Summers; Trans.Electrochem.Soc. 74, (1938),625

33) F.J.Prescott, J.K.Shaw, J.P.BileUo & G.O.Cragwall; Ind.Eng.Chem, 45, (1953), 338

34) W .A.Scholtens Chem.Fabr.; Nederl.octrooï 60.860 (1948)

Bataafse Petr.Mij.; Nederl.octrooi 64.717 (1949)

35) A. Windaus & F.Knoop; Ber. 38, (1905), 1166

B.J.Sjollema & A.J.H.Kam; Rec.Trav.Chim. 36, (1917), 180

36) R. Weidenhagen & R.Herrman; Z. Wirtschaftsgr.Zuckerind. 85, (1935), 126

R. Weidenhagen & R. Herrman; Ber. 68, (1935), 2205

37) R. Weidenhagen & R.Herrman; Z. Wirtschaftsgr.Zuckerind. 85, (1935), 762, 1953

38) R. Weidenhagen & H. Wegner; Z. Wirtschaftsgr.Zuckerind. 87, (1937), 755

39) Y.Hachihama, H.Fugita & T . Mashima; J.Soc.Chem.lnd.Japan 41, (1938). 63

40) V .Prey & A.Aszalos; Monatsh.Chem. 92, (1961), 145

41) Sugar Research Foundation; Canadees octrooi 598.572 (1960)

Sugar ~e~arch Foundation; Frans octrooi 1.189.879 (1959)

42) R.K.Gltlm; Chem.Engng. 73, Jan.1956, blz.142 43) W.N.Haworth; J.Chem.Soc.l23, (1923), 301

44) M.Zief & E. Yanovsky; Ind.Eng.Chem. 41, (1949), 1697

45) W.A.P.Black, E. T .Dewar & D.Rutherforo; Chem. and Ind. (1962), 1624

46) S.A.Barker, J.S.Brimacombe, J.A.Jarvis & J.M. Williams; J.Chem.Soc. (1962), 3158

47) A. W .Anderson; Amerikaans octrooi 2.927.918 (1960)

48) Anon.; Chem.Eng.News, 3 juni 1957, blz.90

49) A. W • Anderson; Amerikaans octrooi 2.927.919 (1960)

50) W.A.P.Black, E. T .Dewar, J.C.Patterson & D.Rutherford; J.Appl.Chem. g, (1959), 186, 256

51) V .Prey & F.Grundschober; Monatsh.Chem. 91, (1960), 1185, 1290

52) F.Grundschober & V.Prey; Z.Zuckerind. 12, (1962), 502

53) W.A.P.Black. E. T • Dewar & D. Rutherford; J.Chem.Soc. (1959), 3073

54) R.Schwarz, E.Baronetzky & K.Schoeller; Angew.Chem. 63, (1956), 335

55) F.A.Henglein & K.Scheinost; Makromol.Chem. Zl, (1956), 59

F.A.Henglein, G.Abelsnes, H.Heneka & K.Scheinost; Makromol.Chem. 22, (1957), 1

56) C.D.Chang & H.B.Hass; J.Org.Chem. 2a, (1958), 773

57) R.J.Ferrier &M.F.Singleton; Tetrahedron 18, (1962), 1143

58) E.J.Hedgley & W.G.Overend; Chem.and Ind. (1960), 378 59) Farbenfabr. Bayer A.G.; Duits octrooi 1.003.706 (1958) 60) E.T.Dewar; Manufg.Chemist 29, (1958),458

61) G.J.Cox, J.H.Ferguson & M.L.Dodds; Ind.Eng.Chem. 25, (1933), 968 62) Anon.; Chem.Eng.News, 21 april 1958, blz. 24

63) Advertentie in Chem.Eng.News 28 maart 1960, en in Chem. and Ind. 15 maart 1961 64) O.K.Kononenko & I.L.Kestenbaum; J.Appl.Chem. 11, (1961), 7

65) A. Aszalos & V • Prey; Die Stllrke 14, (1962), 50

66) L.Hough & J.E.Priddle; J.Chem.Soc.(1959), 1600 en (1961), 3178 67) R.S. Tlieobald; J.Chem.Soc. (1961), 5370

68) L.Hough, J.E.Priddle & R.S.Theobald; l.Chem.Soc. (1962), 1934 69) Anon.; Chem.Eng.News, 21 mei 1962, blz.94

Anon,; Z.Zuckennd. 13, (1963), 141

70) W.Schweisheimer; Z.Zuckerind. 10, (1960), 202 71) Anon.; Chem •. Eng.News, 3 dec.m6, blz.5926

72) S.Komori, M.Okahara & K.Okamota; J.Am.Oil Chem.Soc. 37, (1960),468 73) N .Pilpel; Research 12, (1959), 68

74) H.B.Hass; Sugar y Azucar QQ., dec.1955, blz.43 75) H.B.Hass; Manufg.Chemist 29, (1958), 152

L.Osipow & F.D.Snell; J.Am.Oil Chem.Soc. 38, (1961), 184 76) P.C.G.Isaac & D.Jenkins; Chem.and Ind. (195l!) , 976 77) Anon.; Chem.Eng.News, 18 feb. 1963, blz.65

R. Vrijburg; Chemisch Weekblad 59, (1963), 179

78) L.Osipow, F.D.Snell, W .C. York & A.Finchler; Ind.Eng.Chem. 48, (1956), 1459 79) W.Schweisheimer; Zucker 10, (1957), 543

80) F.O.Keller; Z.Zuckerind. 12, (1962), 80

81) E. Ulsperger; J.Prakt.Chem. 4. Reihe, 13, (1961), 90, 134 82) V.R.Gaertner; J,Am.Oil Chem.Soc. 38, (1961), 410 83) P.Lhoste; Mém. Poudres 39, (1957), 191

A.H.Shamgar & J.Leibowitz; J.Org.Chem. 26, (1961), 1596 84) V • prey & F. Grundschober; OostenrIjks octrooi 220.270 (1962)

V.Prey & F.Grundschober; Frans octrooi 1.292.620 (1962) V • Prey; Zucker 15, (1962), 549

85) Sugar Research Foundation; Amerikaans octrooi 2.970.142 (1961)

E.G.Bobalek, A.P.de Mendoza & G.Kapo; Ind.Eng.Chem., Prod.Res.and Development 2, (1963), 9 86) T.P.Bird, W.A.P.Black, E.T.Dewar &D.Rutherford; Chem.and Ind. (1960), 1331

-87) W.N • Haworth & W .G.M. lones; J.Chem.Soc. (1944), 667

88) W .Diemair & E.lury; Z.Lebensm. -Untersuch."u.Forsch. ID, (1960), 189 89) T .G.Bonner, E.J.Bourne & M.Ruszkiewicz; J.Chem.Soc. (1960), 787

90) R.Montgomery & L.F.Wiggins; J.Soc.Chem.Ind. (Transactions), 66, (1947),31 91) W.N • Haworth, W .G.M.Jones & L.F. Wlggms; J.Chem.Soc. (1945), 1

92) H.P. Theunissen; Rec. Trav .Chim. 49, (1930), 784 93) Merck & Co Inc.; Amerikaans octrooi 2.929.823 (1960)

Merck & Co Inc.; Engels octrooi 838.957 (1960) 94) E.F.L.J.Anet; Chem.and Ind. (1962), 262 95) M.L.Mednick; J.Org.Chem. 27, (1962), 398 96) Anon.; Chem.Eng.News, 16 sept. 1957, blz.84

Anon.; Sugar Y Azucar.Q.a, april 1958, blz.43

G.Carri~re; Ver.Ned.Chem,Ind. 15 juli 1960, blz.237 97) V .prey & F.Grundschober; Ber.95, (1962), 1845 .

98) Anon.; Chem.Eng.News, 2$ maart 1957, blz.27

99) T .P.Bird, W.A.P.Black, E. T .Dewar & J.B.Hare; Chem.and Ind.(1961), 1077 100) M.L.Wolfrom; J.Am.Chem.Soc. 81, (1959), 3716

101) W.G.Overend; Chem.and Ind. (1963), 342

102) E.J.Reist, R.R.Spencer, B. T .Baker & L. Goodman; Chem.and Ind.(1962), 1794 103) C.J.Clayton & N.A.Hughes; Chem.and Ind. (1962), 1795

Hoofdstuk 11

ALGEMENE BESCHOUWING OVER

DE BEREIDING VAN MELKZUUR UIT SACCHARIDEN

Het melkzuur ontleent ZlJn naam aan het feit dat het voorkomt in zure melk, welk feit reeds bijna 200 jaar geleden werd ontdekt. Tevens komt het voor in spierweefsel, waaruit het door extractie met water geïsoleerd kan worden. Melkzuur van deze twee bronnen afkomstig is in chemische schappen identiek, maar al spoedig bleek dat er in een aantal fysische eigen-schappen verschillen waren (onder andere in de kristalvorm van de zouten). De oorzaak hiervan is het feit dat het melkzuurmolekuul een asymetrisch koolstofatoom bevat, en dus optische isomerie vertoont. Het melkzuur uit xpelk bestaat uit een racemisch mengsel, terwijl "spiermelkzuur" uit zuiver L (+) melkzuur bestaat. ,OOH H-C-OH

I

CH3 D(-)melkzuur COOH

I

HO-C-H

I

CH3 L(+)melkzuur

Melkzuur is sinds ongeveer tachtig jaar in de handel verkrijgbaar. Sindsdien is het, met zijn derivaten, een vrij belangrijk artikel geworden met vele toepassingen. Tot op heden wordt alle melkzuur verkregen door biochemische processen. Door deze bereidingswijze is de prijs vrij hoog. Het toepassingsgebied ligt voor een groot deel in de voedingsmiddelen-, de farmaceutische en de kosmetische industrie. In de voedingsmiddelenindustrie wordt het veel gebruikt voor smaakverbetering in (vruchten)dranken, extrac-ten, siropen en conserven. Een belangrijk punt hierbij is de afwezigheid van geur (door de geringe vluchtigheid van het zuur). Ook heeft melkzuur nog enigszins een conserverende werking.

Melkzuur vormt geen bijzonder slecht oplosbare zouten, vele metaal lactaten zijn zelfs bijzonder goed oplosbaar. Het zuur vormt met metaal-ionen zwakke complexen (het metaal wordt gemakkelijk weer afgestaan). Men neemt aan dat dit soort van zwakke complexvorming een rol speelt bij de opname van metalen bij de menselijke en dierlijke voeding!. Calciumlactaat wordt in de geneeskunde gebruikt voor het toedienen van calcium. In kosme-tika worden melkzuur-lactaat buffers gebruikt, onder andere voor pH rege-ling.

Een belangrijke industriêle toepassing van melkzuur is het gebruik in de leerlooierij voor het ontkalken van huiden. Verder heeft melkzuur ~en

gunstig effect op het gluten bij het bakken van brood. Calciumlactaat kan tot een hoog percentage toegevoegd worden aan de albuminen bij de bereiding van eiwitschuim. Melkzuur wordt gebruikt bij velerlei verfprocessen voor textiel, en in de drukinktindustrie. Natriumlactaat kan gebruikt worden als antivries (evenals natriumlaevulinaat), en een geconcentreerde oplossing wordt gebruikt als conditioneermiddel voor tabak, textiel en papier (vervan-ging van glycerine).

Melkzuur is, naast glycolzuur, het enige betrekkelijk gemakkelijk toe-gankelijke a-hydroxyzuur. Door zijn bifunctioneel karakter (alkohol en zuur) is melkzuur zeer aantrekkelijk als uitgangsstof voor chemische synthesen. Verestering van de carboxylgroep met een alkohol geeft een hydroxy-ester. Door deze nu te veresteren met een tweewaardig zuur, kan men allerlei ver-bindingen bereiden die als weekmaker dienst kunnen doen2 •

Butyllactaat, bereid uit ammoniumlactaat volgens Filachione en Cos-tello 3, wordt na verestering met adipinezuur reeds als zodanig gebruikt. Verestering van de hydroxyester met onverzadigde zuren geeft een grondstof voor polymerisatie ("drogende olie "). Verestering van methyllactaat met azijnzuuranhydride geeft a.-acetoxy methylpropionaat, dat met een zeer goed rendement is te pyrolyseren tot methylacrylaat4 • Dit is een zeer belangrijke grondstof voor polymerisatie tot harsen of plastics (men denke bijvoorbeeld aan plexiglas: poly-methylmetacrylaat). Lactopreen, een rubberachtig pro-duct, wordt bereid door polymerisatie van ethylacrylaat. Deze zeer flexi-bele rubber is goed bestand tegen oxydatie (door de afwezigheid van dubflexi-bele bindingen beter dan -die en polymeren), tegen veroudering, en tegen oliên. De uitbreiding van het gebruik van melkzuur als grondstof voor polyconden-satie- en polymerisatieprocessen wordt geremd door de hoge kostprijs. Warmeer het mogelijk zou zijn om deze aanzienlijk te verlagen, zou het toe-passingsgebied aanmerkelijk verruimd kunnen worden.

II A) DE BEREIDING VAN MELKZUUR MET BEHULP VAN BACTERIËN Bij de bereiding van melkzuur wordt in de industrie voornamelijk glu-cose als grondstof gebruikt. Deze glucose verkrijgt men op zijn beurt weer meestal door hydrolyse van zetmeel (maiszetmeel vooral), maar het is even-zeer mogelijk om de glucose te verkrijgen door hydrolyse van cellulose ("hQutversuikering"). Behalve glucose kunnen op dezelfde wijze verwerkt worden saccharose (riet- en bietsuiker) en maltose-(moutsuiker).

Needie en Aries 5 vermelden melasse als grondstof. Ontegenzeggelijk is dit een goedkope bron van suikers, maar volgens Machell verdient in ver-band met de latere zuivering van het ontstane melkzuur glucose de voorkeur6 • Bij gebruik van deze grondstoffen werkt men met La c tob a c i 11 us De 1-b ru c h i i. Men kan ook uitgaan van lactose (wei) :lIs grondstof, maar moet dan werken met Lactobacillus Bulgaricus 7• Theoretisch kunnen per molekuul hexose twee molekulen melkzuur gevormd worden:

In de litteratuur worden rendementen vermeld die variëren van 850/0 tot 950/06,8.

Een nieuwe ontwikkeling is het onderzoek naar de mogelijkheid van verwerking van de afvalvloeistof van het sulfietproces (bereiding van

cellu-los,e uit hout) voor de bereiding van melkzuur. Deze "sulfietloog" bevat "houtsuikers" (pento,sen), voornamelijk xylose en arabinose naast hexosen. Door La c t ob ac i 11 u s P e~ tos u s worden de pentosen omgezet in een mengsel van melkzuur en azijnzuur.

Behalve suikers hebben de bacteriên voor hun groei nog andere voe-dingsstoffen nodig, te weten diammoniumhydrofosfaat en proteïnen. Deze worden waar nodig aan het reactiemedium toegevoegd. De fermentatie wordt uitgevoerd bij 50oC, wat voor een biochemisch proces een zeer hoge tempe-ratuur is. De ontwikkeling van andere organismen, die nevenreacties zouden kunnen veroorzaken, wordt hierdoor effectief tegengegaan. Prey vermeldt dat Ba c i 11 u s St e a I" ot he rm op h i l u s bij nog hogere temperatuur werk-zaam is (70°C), en ook een selectieve omzetting in melkzuur bewerkstelligt

(rendement 960/0)9. '

De reactie wordt uitgevoerd in grote houten vaten. Een overmaat CaC03 wordt toegevoegd om de pH boven 5,5 te houden. Men gaat uit van een suiker-concentratie van ongeveer

90/0.

Wanneer na 6 dagen deze concentratie tot on-geveer 0.20/0 gedaald is. stopt men de reactie. Met Ca(OH)2 brengt men de pH op 10. en kookt de vloeistof. Hierdoor worden de organismen gedood. en de proteïnen gecoaguleerd. Hierna zuurt men aan met H2S04. en filtreert het gevormde CaS04 af. Dit neerslag fungeert hierbij tevens als adsorbens voor organ~sche verontreinigingen. Het filtraat wordt vervolgens ontkleurd met actieve kool, en door indampen geconcentreerd tot ongeveer ,900/0. Bij deze onttrekking van water aan ,het mengsel treedt zelfverestering van het melk-zuur op. In eerste instantie is dit de reactie tussen de hydroxylgroep van'het ene molekuul en de carboxylgroep van het andere. De reactie gaàt echter verder, en zo ontstaan ketens en ringvormige verbindingen.

poly lacty lmelkzuur

lactide

Het concentreren van de melkzuuroplossing kan behalve door indampen ook uitgevoerd worden door gebruik, te maken van ionenwisselaars. D~ ge-concentreerde oplossing kan als ruw (technisch) melkzuur direct verkocht worden. Men kan het melkzuur echter ook nog verder zuiveren, en wel op verschillende manieren. Het Nederlandse octrooi 97.328 (1961) vermeldt een zuivering door stoomdestillatie. Om de zelfverestering waardoor het kook-punt te hoog zou worden tegen te gaan voegt men fosforzuur aan het te destil-leren mengsel toe 13• Men kan het zuur ook isodestil-leren via kristallisatie van zijn zouten. Hiervoor wordt bijvoorbeeld zinklactaat gebruikt. Een nadeel is hierbij echter de grote oplosbaarheid van de lactaten, waardoor veel product in de moederloog achterblijft. Ook kan men met ammoniak neutraliseren en het gevormde ammoniumlactaat direct met butanol omzetten in butyllactaat3• Verder kan het melkzuur uit de geconcentreerde oplossing gewonnen worden in de vorm van methyllactaat. Dit geschiedt door in tegenwoordigheid van een katalytische hoeveelheid zwavelzuur metharioldamp door de oplossing te bla-z.en bij ca. 100°C. Het gevormde methyllactaat destilleert over tezamen met water en de overmaat methanol. Er zijn ongeveer 9 mol methanol nodig om 1 21

mol methyllactaat te vormen10• Het methyllactaat kan verder verwerkt wor-den voor chemische synthesen, of men kan er door hydrolyse zuiver melk-zuur uit bereiden. Tenslotte is er nog het zuiveringsproces door middel van extractie. Bowmans in Engeland voert dit proces uit in zijn nieuwe fabriek 11, en maakt daarbij gebruik van di-isopropylether als extractievloeistof24 • Melkzuur is zeer corrosief. Volkomen onaangetast· blijven slechts zil-ver en tantaal, doch deze metalen zijn als constructiematerialen te duur. "Corrosiebestendig" roestvrij staal wordt slechts in geringe mate aangetast, en wordt daarom veel toegepast bij wijze van redelijk bevredigend compro-mis. Bowmans heeft voor de zuivering gebruik gemaakt van een geheel gla-zen appar.atuur, met een capaciteit van 2400 ton per jaarl l .

Door de lage concentratie in de fermentatievloeistof en de lange reac-tietijd, zijn grote en dus kostbare "reactoren" nodig. Ook de zuivering is een ingewikkeld en duur proces. Al deze factoren bij elkaar maken dat melkzuur een vrij duur product is. Indien het gelukt om melkzuur goedkoper te berei-den, is een grote uitbreiding van de markt mogelijk. Door de hierboven ver-melde verbeterde zuiveY'ingsmethoden is reeds enige verlaging van de prijs opgetreden. Het zal echter moeilijk zijn om de zuivering nog veel verder te verbeteren. De nadelen van de biologische reactie zelf, namelijk lage con-centratie en lange reactietijd, kunnen vermeden worden wanneer men gebruik maakt van een katalytisch-chemische bereidingsmethode. De vele mogelijk-heden die melkzuur biedt, maar waarvan op grond van de hoge prijs nog geen gebruik gemaakt wordt 12 , hebben reeds geleid tot uitgebreide onderzoekingen naar bereidingsmethoden voor "synthetisch" melkzuur.

II B) ONDERZOEK NAAR EEN KATALYTISCH-CHEMISCHE BEREIDINGS-WIJZE VOOR MELKZUUR

In de eerste plaats is er de mogelijkheid om melkzuur te bereiden door synthese uit eenvoudiger verbindingen. Zo kan men bijvoorbeeld uitgaan van aceetaldehyde, dit met HCN omzetten in het cyaanhydrine, en dit laatste vervolgens hydrolyseren:

CH₃-CHO + HCN - CH

3-CHOH-CN

C~-CHOH-CN + 2 H₂0 - CH₃-CHOH-COOH + NH 3

De hydrolyse voert men gewoonlijk uit bij lage temperatuur en in zuur milieu (HCI).

Een andere voor de hand liggende bereidingswijze is de oxydatie van propaandiol-1,2. Dit is mogelijk met zuurstof of lucht, en platinazwart als katalysator. De opbrengst is echter gering.

CH

3-CHOH-CH20H + 30 - CH3-CHOH-COOH + H20

Een betere opbrengst dan bij de laatste reactie verkrijgt men bij oxydatie van acetol met een zwakke oxydator zoals cupri-ionen of mercurioxyde. De reactie verloopt via pyrodruivenzuuraldehyde (methylglyoxaal):

CH

3-CO-CH20H + 0 - CH3-CO-CHO + (H20) - CH3CHOH-COOH

Deze bereidingsmethode is echter, evenals die uit Q'-chloor- en a-broom-propionzuur, van louter theoretisch belang door de schaarsheid van het uit-gangsmateriaal.

In een recent octrooi wordt een geheel nieuwe bereidingswijze, uit-gaande van aceetaldehyde, aangegeven25 . Bij verhoogde druk en temperatuur en bij aanwezigheid van H2S04 als katalysator reageert aceetaldehyde met koolmonoxyde en water:

CH₃CHO

+

CO

+

H₂0 - CH₃-CHOH-COOH

Al deze synthesen behalve de laatste hebben het nadeel dat zij uitgaan van vrij dure grondstoffen. Daar reeds lang bekend is dat sacchariden ("suikers ") bij verhitting met een base als reactieproduct onder andere melkzuur leve-ren, is van industriêle zijde de research vooral gericht geweest op het ont-wikkelen van een katalytisch proces dat zou kunnen uitgaan van suikers (de-zelfde grondstof al~ voor het biologische proces). Hierover is reeds veel gepubliceerd 14- 19 • De vermelde rendementen fluctueren' sterk met de aard van grondstof en reagentia en met de reactieomstandigheden, zonder dat hieruit een eenduidig beeld naar voren komt. De meeste onderzoekers zijn uitgegaan van saccharose als grondstof. Van de verschillende suikers is saccharose naast glucose het overvloedigst beschikbaar, en bovendien ver-houdingsgewijs goedkoop. Onzuivere saccharidische materialen zoals me-lasse en diksap zijn als grondstof minder bruikbaar in verband met de latere zuivering van het reactieproduct. Door de aanwezigheid van veel bijmengse-len zijn zij trouwens ongeschikt om enig inzicht in de reactie te krijgen.

11 C) DE BEREIDING VAN MELKZUUR DOOR ALKALISCHE ONTLEDING VAN SACCHARIDEN

Een eerste systematisch onderzoek naar de mogelijkheid van bereiding van melkzuur uit sacchariden is uitgevoerd door Bernhauer en Wolf14. Zij verhitten verschillende suikers met CaO (in overmaat ten opzichte van de hoeveelheid melkzuur .van 2 mol per mol hexose die theoretisch kan ontstaan) in waterig milieu. Bij betrekkelijk lage temperatuur (1650 ) ontstond relatief veel mierenzuur naast het gewenste melkzuur (vooral bij gebruik van mono-sacchariden als grondstof). Een reactietemperatuur boven ongeveer 2000_C

deed de reactie meer in de gewenste richting verlopen. De opbrengst aan mierenzuur uitgezet tegen de reactietijd vertoonde in dit geval een maximum. Dit bleek veroorzaakt te worden door het feit dat calciumformiaat in alka-lisch milieu bij deze temperatuur niet bestendig is en calciumlactaat wel. Tussen 1970 _{en 235}0_{C was de opbrengst aan melkzuur vrijwel 'constant}

(67-73"/0) bij een reactietijd van ongeveer 7 uur 14b (grondstof saccharose). Bij een latèr onderzoek, waar verschillende sacchariden als grondstof vergele-ken werden, vonden zij bij 7 uur reactietijd en een temperatuur van 1970 ,

uitgaande van saccharose 65-67% rendement. De verschillende monosaccha-riden gaven opbrengsten van slechts 25-32%, maltose 27% en lactose 35%. Naast melkzuur en mierenzuur ontstonden ook saccharinezuren. Voor een deel konden deze bij de lange reactietijd verder tot melkzuur worden afge-broken. Het maakte weinig verschil of men 1,2 of 3 mol CaO toevoegde per mol hexose (bij 2 mol trad de minste kleuring van het reactieproduct op). Bernhauer en Wolf bepaalden eerst de opbrengst aan mierenzuur door destillatie, en vervolgens die aan melkzuur door oxydatie tot kooldioxyde en azijnzuur, welke laatste verbinding door titratie bepaald werd. De aanwe-zigheid van saccharinezuren leidt hierbij ~ot te hoge uitkomsten.

Haworth en medewerkers 15 behandelden 40%-ige saccharose oplossingen in autoclaven met CaO (2,25 mol per mol saccharose). Bij temperaturen van 23