JP2011206044A - Method of saccharifying cellulose - Google Patents

Method of saccharifying cellulose Download PDF

Info

Publication number
JP2011206044A
JP2011206044A JP2010188319A JP2010188319A JP2011206044A JP 2011206044 A JP2011206044 A JP 2011206044A JP 2010188319 A JP2010188319 A JP 2010188319A JP 2010188319 A JP2010188319 A JP 2010188319A JP 2011206044 A JP2011206044 A JP 2011206044A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
glucose
reaction
acid
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010188319A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Iwane
和良 岩根
Mitsuru Sasaki
満 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Kumamoto University NUC
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
Kumamoto University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd, Kumamoto University NUC filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
Priority to JP2010188319A priority Critical patent/JP2011206044A/en
Publication of JP2011206044A publication Critical patent/JP2011206044A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of saccharifying cellulose which is capable of increasing the conversion ratio of cellulose, the yield ratio of saccharides, and the selectivity ratio of saccharides, while reducing excessive decomposition of saccharides due to a pressurized hydrothermal treatment, and which is capable of increasing the content rate of glucose in the saccharides.SOLUTION: The method of saccharifying cellulose by hydrolyzation includes bringing a raw material containing cellulose into contact with an aqueous solution containing inorganic acid, heat-treating and a pressure-treating the mixture, and obtaining an aqueous solution containing water soluble oligosaccharide or glucose.

Description

本発明は、セルロース糖化方法に関する。より詳しくは、バイオマスとして有望なセルロース系多糖類を加水分解することにより、過分解物をほとんど生成させずにセルロースを糖化する方法に関する。   The present invention relates to a cellulose saccharification method. More specifically, the present invention relates to a method for saccharifying cellulose by hardly hydrolyzing a cellulosic polysaccharide that is promising as biomass and generating almost no excessively decomposed product.

近年、エタノールやポリ乳酸等の有用物質を製造するための原料として、木質系バイオマスを糖化することにより得られる糖類が注目を集めている。木質系バイオマスに含まれるセルロースは、1000個以上のグルコースがβ−グリコシド結合でつながった多糖類である。セルロースを加水分解することにより、単糖であるグルコースのほか、グルコースが2〜6個つながった水溶性のオリゴ糖類(セロオリゴ糖)を得ることができる。これらの水溶性糖類の中でもグルコースは、微生物を用いた発酵法によるエタノールや乳酸の生産に有用であることから、セルロースからグルコースを効率よく製造できる糖化技術が望まれている。   In recent years, saccharides obtained by saccharifying woody biomass have attracted attention as raw materials for producing useful substances such as ethanol and polylactic acid. Cellulose contained in woody biomass is a polysaccharide in which 1000 or more glucoses are connected by β-glycoside bonds. By hydrolyzing cellulose, in addition to glucose, which is a monosaccharide, water-soluble oligosaccharides (cellooligosaccharides) in which 2 to 6 glucoses are connected can be obtained. Among these water-soluble saccharides, glucose is useful for production of ethanol and lactic acid by fermentation using microorganisms, and therefore, a saccharification technique capable of efficiently producing glucose from cellulose is desired.

セルロースを糖化する従来の方法としては、熱分解法、酵素反応によって加水分解する酵素反応法、超臨界または亜臨界状態の水溶液で加水分解する加圧熱水法(例えば、特許文献1)等が知られている。
熱分解法は、熱エネルギーによりセルロース分子鎖を切断する方法であり、セルロースを低分子化することが出来る。しかし、熱反応であるが故に反応の選択性が乏しく、グルコースの収率は低い。
Conventional methods for saccharifying cellulose include a thermal decomposition method, an enzymatic reaction method in which hydrolysis is performed by an enzymatic reaction, and a pressurized hydrothermal method in which hydrolysis is performed with an aqueous solution in a supercritical or subcritical state (for example, Patent Document 1). Are known.
The thermal decomposition method is a method in which cellulose molecular chains are cleaved by thermal energy, and cellulose can be reduced in molecular weight. However, since it is a thermal reaction, the selectivity of the reaction is poor and the yield of glucose is low.

酵素反応法はセルラーゼと呼ばれるセルロース加水分解酵素により処理する方法であり、穏和な反応条件(室温〜50℃)で処理できることが特徴である。近年、国内外の多くのメーカーが遺伝子操作技術を駆使して新規なセルラーゼ開発に力を入れている。しかし、一般にセルラーゼ自身が高価であることに加え、原料である高分子量のセルロースをグルコースまで完全に加水分解してしまうには数日から1週間程度の長時間が必要であり、生産性に劣る。これは、セルロースが固体状態でありかつ結晶性であるが故にセルラーゼとの反応は固液反応となり反応速度が小さいためと考えられる。これらの理由から、セルロース原料から酵素反応法で得たグルコース溶液を、次いで発酵によりエタノール変換するルートはコスト面で大きな課題を抱えている。   The enzyme reaction method is a method of treating with cellulose hydrolase called cellulase, and is characterized by being able to be treated under mild reaction conditions (room temperature to 50 ° C.). In recent years, many domestic and overseas manufacturers have made efforts to develop new cellulases using gene manipulation technology. However, in general, cellulase itself is expensive, and it takes a long time of several days to one week to completely hydrolyze high molecular weight cellulose, which is a raw material, to glucose, resulting in poor productivity. . This is presumably because the reaction with cellulase becomes a solid-liquid reaction because the cellulose is in a solid state and is crystalline, and the reaction rate is low. For these reasons, a route for converting a glucose solution obtained from a cellulose raw material by an enzyme reaction method to ethanol by fermentation then has a significant problem in terms of cost.

これらに対し、超臨界水・亜臨界水の利用は下記の点で優位性がある。すなわち、亜臨界状態にある水はそのイオン積が増大しあたかも酸性水溶液として挙動し、セルロースを加水分解できることが知られている。例えば上記特許文献1によると、超臨界水又は亜臨界水を用いることでセルロースからグルコースが20%以上の収率で得られる。しかし、加水分解条件をあまり高めすぎると生成したグルコースが熱分解反応し、収率が返って低下する。さらには、エタノール発酵工程の阻害物質であるフルフラール類の生成も増すことが知られている。   On the other hand, the use of supercritical water and subcritical water has the following advantages. That is, it is known that water in a subcritical state has an increased ionic product, behaves as an acidic aqueous solution, and can hydrolyze cellulose. For example, according to Patent Document 1, glucose can be obtained from cellulose in a yield of 20% or more by using supercritical water or subcritical water. However, if the hydrolysis conditions are too high, the produced glucose undergoes a thermal decomposition reaction, and the yield decreases. Furthermore, it is known that the production of furfurals that are inhibitors of the ethanol fermentation process is also increased.

特許文献2には、上記2方法の長所を併せた方法が提案されている。すなわち、セルロースを超臨界水又は亜臨界水で一時的に可溶化し、反応物が溶液中に溶解している間にセルラーゼで加水分解処理を行なう方法である。これにより、最高収率で74.3%のグルコース生成が報告されている。しかし、本収率は酵素処理時間5日間(50℃)での実績であり、必ずしも酵素糖化時間の短縮には繋がっていない。また、前処理である超臨界水処理がスラリーの流通式であるという点と反応条件が320〜500℃で圧力が20〜50MPaと極めて厳しい条件であることを考えると、装置コストとエネルギーコストがかかると予想され、量産装置としては現実性がうすいと思われる。   Patent Document 2 proposes a method that combines the advantages of the above two methods. That is, this is a method in which cellulose is temporarily solubilized with supercritical water or subcritical water, and hydrolysis is performed with cellulase while the reaction product is dissolved in the solution. This reports the highest yield of 74.3% glucose production. However, this yield is a record of an enzyme treatment time of 5 days (50 ° C.) and does not necessarily lead to a reduction in enzyme saccharification time. Moreover, considering that the supercritical water treatment, which is a pretreatment, is a flow type of slurry, and that the reaction conditions are 320 to 500 ° C. and the pressure is 20 to 50 MPa, the equipment cost and energy cost are low. This is expected, and it seems that the reality is low as a mass production device.

このように、セルロースを加水分解してグルコースを得る従来の方法では、反応収率面、コスト面、製造設備面からの制約が大きく実用化に向けて抜本的な改善が求められて来た。
近年、セルロースの加水分解反応を酸化剤共存下で行なう試みが提案されている。
例えば、特許文献3では、セルロースを低分子化するために、まず酸化性物質を含む酸加水で50〜150℃で前処理し、その後に溶液を酸性に調整して100〜200℃の条件下で加水分解を行なう方法が示されている。これは、上記前処理によりセルロースの水酸基を部分的に酸化してセルロース鎖間の凝集力を弱めセルロースを可溶化する点にポイントがあり、この処理を施すことによりその後の希酸での加水分解が促進されるとしている。確かに、酸化剤を用いない系ではセルロース0.9%しか可溶化されていないが、本法を用いると、最高で66.7%の可溶化率が達成されている。しかし、グルコース収率は最高でも30.3%と低く、実用レベルには至っていない。
また、特許文献4では、セルロースなどの多糖類を金属塩等の酸化剤の存在下で加圧熱水と接触させることにより加水分解が促進され、速やかにオリゴ糖や単糖に変換出来ることが示されている。本法によると、反応温度250℃で結晶性セルロースからグルコースが30〜40%の収率で生成した。しかし、糖の過分解物であり発酵の阻害物質となる5−HMF(5−ヒドロキシメチルフルフラール)が5〜9%程度の収率で生成するという課題を有している。
As described above, in the conventional method for obtaining glucose by hydrolyzing cellulose, restrictions on the reaction yield, cost, and production equipment are large, and drastic improvement has been demanded for practical use.
In recent years, attempts have been made to conduct a hydrolysis reaction of cellulose in the presence of an oxidizing agent.
For example, in Patent Document 3, in order to reduce the molecular weight of cellulose, first, pretreatment is performed at 50 to 150 ° C. with an acid hydrate containing an oxidizing substance, and then the solution is adjusted to be acidic and the conditions are 100 to 200 ° C. Shows how to perform the hydrolysis. This is because the hydroxyl group of cellulose is partially oxidized by the above pretreatment to weaken the cohesive force between the cellulose chains and solubilize the cellulose. By applying this treatment, subsequent hydrolysis with dilute acid Is going to be promoted. Certainly, only 0.9% of cellulose is solubilized in a system that does not use an oxidizing agent, but a maximum solubilization rate of 66.7% is achieved by using this method. However, the glucose yield is as low as 30.3% at the maximum, and has not reached the practical level.
Moreover, in patent document 4, hydrolysis is accelerated | stimulated by making polysaccharides, such as a cellulose, contact with pressurized hot water in presence of oxidizing agents, such as a metal salt, and it can convert rapidly into an oligosaccharide or a monosaccharide. It is shown. According to this method, glucose was produced from crystalline cellulose in a yield of 30 to 40% at a reaction temperature of 250 ° C. However, there is a problem that 5-HMF (5-hydroxymethylfurfural), which is a sugar decomposition product and an inhibitor of fermentation, is produced in a yield of about 5 to 9%.

特開平5−31000号公報JP-A-5-31000 特開2001−95594号公報JP 2001-95594 A 特開2006−320261号公報JP 2006-320261 A 特開2007−20555号公報JP 2007-20555 A

このように、前記従来方法の酵素反応法以外の糖化方法では、セルロースから糖類への転化が低く、転化された糖類におけるグルコース含量はさらに低いという問題がある。また、非水溶性凝集物や糖類の過分解物が副生成物として生成される問題がある。一方、酵素反応法では、酵素のコストの問題に加え、適切な前処理を用いないと酵素糖化に長時間かかるという本質的な課題を有す。前処理として超臨界水・亜臨界水処理を施せば最終的なグルコース収率は70%を超す例もあるが、前処理としての反応条件が厳しい上に装置上の工夫が必要であり製造コストが高くなるという問題がある。   Thus, in the saccharification methods other than the enzyme reaction method of the conventional method, there is a problem that the conversion from cellulose to saccharide is low and the glucose content in the converted saccharide is further low. In addition, there is a problem in that water-insoluble aggregates and saccharide hyperdegradation products are generated as by-products. On the other hand, in addition to the problem of enzyme cost, the enzyme reaction method has an essential problem that it takes a long time for enzyme saccharification unless an appropriate pretreatment is used. If supercritical water / subcritical water treatment is applied as a pretreatment, the final glucose yield may exceed 70%. However, the reaction conditions for pretreatment are severe and the device must be devised. There is a problem that becomes high.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、加圧熱水処理による糖類の過分解を低減しつつ、セルロースの転化率、糖類の収率、及び糖類の選択率を高めることができ、さらに、該糖類におけるグルコース含有率を高めることができるセルロース糖化方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and while reducing the excessive decomposition of saccharides by pressurized hot water treatment, the conversion rate of cellulose, the yield of saccharides, and the selectivity of saccharides can be increased. Furthermore, it aims at providing the cellulose saccharification method which can raise the glucose content rate in this saccharide | sugar.

本発明の請求項1に記載のセルロース糖化方法は、セルロースを加水分解して糖化する方法であって、セルロースを含有する原料と無機酸を含む水溶液とを接触させ、加熱処理及び加圧処理して、水溶性オリゴ糖又はグルコースを含む水溶液を得ることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載のセルロース糖化方法は、請求項1において、前記無機酸が、リン酸、塩酸、硫酸、硝酸、又は塩素のオキソ酸であることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載のセルロース糖化方法は、請求項2において、前記塩素のオキソ酸が過塩素酸であることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載のセルロース糖化方法は、請求項1〜3のいずれか一項において、前記加熱処理が、100℃〜200℃の温度範囲であることを特徴とする。
本発明の請求項5に記載のセルロース糖化方法は、請求項1〜4のいずれか一項において、前記加圧処理が、0.5MPa〜15MPaの圧力範囲であることを特徴とする。
本発明の請求項6に記載のセルロース糖化方法は、請求項1〜5のいずれか一項において、前記接触させる操作、前記加熱処理及び加圧処理、並びに前記水溶性オリゴ糖又はグルコースを含む水溶液を得る操作を、同時・連続的に行うことを特徴とする。
The cellulose saccharification method according to claim 1 of the present invention is a method for hydrolyzing cellulose to saccharify, wherein a raw material containing cellulose and an aqueous solution containing an inorganic acid are brought into contact with each other and subjected to heat treatment and pressure treatment. Thus, an aqueous solution containing a water-soluble oligosaccharide or glucose is obtained.
The cellulose saccharification method according to claim 2 of the present invention is characterized in that in claim 1, the inorganic acid is phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or oxo acid of chlorine.
The cellulose saccharification method according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in claim 2, the oxo acid of chlorine is perchloric acid.
The cellulose saccharification method according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 to 3, the heat treatment is in a temperature range of 100 ° C to 200 ° C.
The cellulose saccharification method according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 to 4, the pressure treatment is in a pressure range of 0.5 MPa to 15 MPa.
The cellulose saccharification method according to claim 6 of the present invention is the aqueous solution containing the operation for contacting, the heat treatment and the pressure treatment, and the water-soluble oligosaccharide or glucose in any one of claims 1 to 5. It is characterized in that the operation for obtaining is performed simultaneously and continuously.

本発明のセルロース糖化方法によれば、加圧熱水処理による糖類の過分解を低減しつつ、セルロースの転化率及び糖類の収率、及び糖類の選択率を高めることができ、さらに、該糖類におけるグルコース含有率を高めることができる。得られた高純度のグルコースは、エタノール発酵や乳酸発酵等の原料として有用である。   According to the cellulose saccharification method of the present invention, it is possible to increase the conversion rate of cellulose, the yield of saccharides, and the selectivity of saccharides while reducing the excessive decomposition of saccharides by pressurized hot water treatment. The glucose content in can be increased. The obtained high-purity glucose is useful as a raw material for ethanol fermentation or lactic acid fermentation.

本発明のセルロース糖化方法に用いることのできる装置の一例である。It is an example of the apparatus which can be used for the cellulose saccharification method of this invention.

以下、本発明について詳しく説明する。
本発明のセルロース糖化方法は、セルロースを加水分解して糖化する方法であって、セルロースを含有する原料と無機酸を含む水溶液とを接触させ(接触させる操作)、加熱処理及び加圧処理して(加熱処理及び加圧処理)、水溶性オリゴ糖又はグルコースを含む水溶液を得る(生成物を得る操作)方法である。
The present invention will be described in detail below.
The cellulose saccharification method of the present invention is a method for saccharifying cellulose by saccharification, in which a raw material containing cellulose and an aqueous solution containing an inorganic acid are brought into contact (contacting operation), and heat treatment and pressure treatment are performed. (Heat treatment and pressure treatment), a method for obtaining an aqueous solution containing water-soluble oligosaccharides or glucose (operation for obtaining a product).

ここで、本発明のセルロース糖化方法は必ずしも、接触させる操作、加熱処理及び加圧処理、生成物を得る操作の順に行わなければならないものではなく、加熱処理及び加圧処理、接触させる操作、生成物を得る操作の順に行ってもよく、接触させる操作、加熱処理及び加圧処理、及び生成物を得る操作を同時・連続的に行ってもよい。また、本発明のセルロース糖化方法は、接触させる操作、加熱処理及び加圧処理、生成物を得る操作以外の操作又は処理を有するものであってもよい。
なお、加熱処理及び加圧処理、接触させる操作、生成物を得る操作の順に行う場合は、前記原料と前記無機酸を含む水溶液とを個別に加熱処理及び加圧処理したものを、冷却及び減圧せずに、互いに接触させて、セルロース糖化反応を起こし、生成物を得ることによって行うことができる。
Here, the cellulose saccharification method of the present invention does not necessarily have to be performed in the order of contact operation, heat treatment and pressure treatment, and operation for obtaining a product, but heat treatment and pressure treatment, contact operation and production. You may perform in order of the operation which obtains a thing, You may perform the operation which makes it contact, the heat processing and pressurization process, and the operation which obtains a product simultaneously and continuously. Moreover, the cellulose saccharification method of this invention may have operations or processes other than the operation to contact, a heat processing and pressurization process, and the operation to obtain a product.
In addition, when performing in order of heat processing and pressurization processing, operation to contact, and operation which obtains a product, what carried out heat processing and pressurization processing of the above-mentioned raw material and the aqueous solution containing the above-mentioned inorganic acid individually, cooling and decompression Without causing the cellulose saccharification reaction to be brought into contact with each other to obtain a product.

本発明における原料としては、セルロースを含有する材料であれば特に限定されず、例えば、綿花などの農産物、稲や小麦の藁、木材チップ、古紙、木綿を主成分とする繊維などが挙げられる。
セルロースから糖類への転化率を高める観点から、該原料には糖化反応を阻害するような不純物はなるべく含まれていない方が好ましい。すなわち、本発明の原料におけるセルロース含有率は高いほど好ましい。より具体的には例えば、安価で大量に得られることから、綿(木綿)が好ましい。同様の観点から、該原料として綿を主成分とするものが好ましく、例えば廃棄された衣料品等が好ましいものとして挙げられる。また、市販品が購入可能であるセルロース結晶粉末等を用いることもできる。また、これらは粉砕している方が好ましい。
The raw material in the present invention is not particularly limited as long as it is a material containing cellulose, and examples thereof include agricultural products such as cotton, rice and wheat straw, wood chips, waste paper, and fibers mainly composed of cotton.
From the viewpoint of increasing the conversion rate from cellulose to saccharides, it is preferable that the raw materials contain as little impurities as possible to inhibit the saccharification reaction. That is, the higher the cellulose content in the raw material of the present invention, the better. More specifically, for example, cotton (cotton) is preferable because it is inexpensive and can be obtained in large quantities. From the same viewpoint, the raw material is preferably composed mainly of cotton, and for example, discarded clothing is preferred. Moreover, the cellulose crystal powder etc. which can purchase a commercial item can also be used. These are preferably pulverized.

本発明の前記接触させる操作における無機酸としては、例えばリン酸、塩酸、硫酸、硝酸、又は塩素のオキソ酸が好ましい。これらの無機酸であると、セルロースの転化率をより高めることができる。
前記無機酸としては、セルロースの加水分解反応に寄与するプロトンを多く放出する酸であるほど好ましく、前記無機酸として例示した塩酸、硫酸、硝酸、及び塩素のオキソ酸のうち、塩酸、硝酸、塩素のオキソ酸がより好ましく、塩素のオキソ酸が特に好ましい。
As the inorganic acid in the contacting operation of the present invention, for example, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or chlorine oxo acid is preferable. When these inorganic acids are used, the conversion rate of cellulose can be further increased.
The inorganic acid is preferably an acid that releases more protons that contribute to the hydrolysis reaction of cellulose. Of the oxoacids of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and chlorine exemplified as the inorganic acid, hydrochloric acid, nitric acid, chlorine Are more preferred, and chlorine oxoacids are particularly preferred.

前記無機酸がリン酸、塩酸、硫酸、又は硝酸である場合、これら無機酸の規定度(N)としては、原料に含まれるセルロースの量にもよるが、0.005〜1.0Nが好ましく、0.005〜0.50Nがより好ましく、0.005〜0.25Nがさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、セルロースの転化率を十分に高めることができる。また、上記範囲の上限値以下であると、糖類の過分解物の生成を抑えることができる。
上記濃度に調製された該水溶液のpHは通常、pH1前後となる。
When the inorganic acid is phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, or nitric acid, the normality (N) of these inorganic acids is preferably 0.005 to 1.0 N, although it depends on the amount of cellulose contained in the raw material. 0.005-0.50N is more preferable, and 0.005-0.25N is more preferable.
The conversion rate of a cellulose can fully be raised as it is more than the lower limit of the said range. Moreover, the production | generation of the excessive decomposition product of saccharides can be suppressed as it is below the upper limit of the said range.
The pH of the aqueous solution prepared to the above concentration is usually around pH 1.

本発明の前記接触させる操作における塩素のオキソ酸としては特に制限されず、例えば過塩素酸(HClO)、塩素酸(HClO)、亜塩素酸(HClO)、次亜塩素酸(HClO)等が挙げられる。これらのなかでも、過塩素酸又は塩素酸が好ましい。
過塩素酸又は塩素酸は、水溶液にした場合でも比較的安定であり、その水溶液における濃度を制御し易いという利点がある。
The oxo acid of chlorine in the contacting operation of the present invention is not particularly limited. For example, perchloric acid (HClO 4 ), chloric acid (HClO 3 ), chlorous acid (HClO 2 ), hypochlorous acid (HClO) Etc. Among these, perchloric acid or chloric acid is preferable.
Perchloric acid or chloric acid is relatively stable even in an aqueous solution, and has an advantage that the concentration in the aqueous solution can be easily controlled.

過塩素酸は、水溶液中では電離してオキソニウムイオン(H)と過塩素酸イオン(ClO )とを生成する。
反応機構的には、(1)過塩素酸イオンの作用でセルロースの水酸基の一部が酸化されることによりセルロース鎖間の水素結合が弱められ結晶状態がほぐれる。これにより1,4−グリコシド結合まわりの立体的な障害が緩和される。(2)反応種であるオキソニウムイオンが1,4−グリコシド結合に容易に近づき、酸加水分解反応が起こる。(3)水溶性オリゴ糖を経由してグルコースが生成される糖化反応が速やかに進行する。、と考えられる。
Perchloric acid is ionized in an aqueous solution to generate oxonium ions (H 3 O + ) and perchlorate ions (ClO 4 ).
In terms of reaction mechanism, (1) the hydroxyl group of cellulose is partially oxidized by the action of perchlorate ions, so that the hydrogen bonds between cellulose chains are weakened and the crystalline state is loosened. This alleviates steric hindrance around the 1,4-glycoside bond. (2) The oxonium ion that is a reactive species easily approaches a 1,4-glycoside bond, and an acid hydrolysis reaction occurs. (3) The saccharification reaction in which glucose is generated via the water-soluble oligosaccharide proceeds promptly. ,it is conceivable that.

前記塩素のオキソ酸を含む水溶液における該塩素のオキソ酸濃度としては、原料に含まれるセルロースの量にもよるが、0.01〜1.0mol/Lが好ましく、0.05〜0.5mol/Lがより好ましく、0.08〜0.25mol/Lがさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、効率的にセルロースを糖化することができる。また、上記範囲の上限値以下であると、糖類の過分解物の生成を抑えることができる。
上記濃度に調製された該水溶液のpHは通常、pH1前後となる。
The chlorine oxo acid concentration in the aqueous solution containing chlorine oxo acid is preferably 0.01 to 1.0 mol / L, depending on the amount of cellulose contained in the raw material, and preferably 0.05 to 0.5 mol / L. L is more preferable, and 0.08 to 0.25 mol / L is more preferable.
A cellulose can be efficiently saccharified as it is more than the lower limit of the said range. Moreover, the production | generation of the excessive decomposition product of saccharides can be suppressed as it is below the upper limit of the said range.
The pH of the aqueous solution prepared to the above concentration is usually around pH 1.

前記接触させる操作方法としては特に制限されない。前記セルロースを含有する原料と前記無機酸を含む水溶液とを攪拌して混合物を得る方法を採用しても良いし、前記原料を静置したところに、前記水溶液を通液させて接触させても良い。例えば図1に示すセルロース糖化装置を用いた場合、反応槽2に前記原料を適量投入し、貯留槽4に投入した前記無機酸を含む水溶液5をポンプ6及び送液管7を介して汲み上げて反応槽2へ送液することによって、反応槽2において原料と水溶液5とを混ぜて混合物8を得ることができる。   The operation method for contacting is not particularly limited. A method of stirring the raw material containing cellulose and the aqueous solution containing the inorganic acid to obtain a mixture may be employed, or the aqueous solution may be allowed to flow and contact with the raw material when it is allowed to stand. good. For example, when the cellulose saccharification apparatus shown in FIG. 1 is used, an appropriate amount of the raw material is charged into the reaction tank 2, and the aqueous solution 5 containing the inorganic acid charged into the storage tank 4 is pumped through the pump 6 and the liquid feeding pipe 7. By feeding the liquid into the reaction tank 2, the mixture 8 can be obtained by mixing the raw material and the aqueous solution 5 in the reaction tank 2.

本発明の前記加熱処理及び加圧処理において、前記原料と無機酸を含む水溶液とを加熱処理する方法は特に制限されない。例えば図1に示すセルロース糖化装置1を用いた場合、反応槽2全体を加熱するように設けられた加熱部10によって反応槽2内の混合物8を所定の温度で加熱処理することができる。
また、送液管7の途中に設けられた予熱部11において、予め所定の温度に加温した水溶液5を反応槽2に送液して原料又は混合物8に加えることによって、混合物8を加熱処理することも可能である。
加熱部10や予熱部11における熱源としては、ヒーター(電熱器)やボイラーを利用した公知のものを用いることができる。
In the heat treatment and pressure treatment of the present invention, a method for heat-treating the raw material and an aqueous solution containing an inorganic acid is not particularly limited. For example, when the cellulose saccharification apparatus 1 shown in FIG. 1 is used, the mixture 8 in the reaction tank 2 can be heat-treated at a predetermined temperature by the heating unit 10 provided to heat the entire reaction tank 2.
Moreover, in the preheating part 11 provided in the middle of the liquid feeding pipe | tube 7, the mixture 8 is heat-processed by sending the aqueous solution 5 previously heated to predetermined temperature to the reaction tank 2, and adding to the raw material or the mixture 8. It is also possible to do.
As a heat source in the heating part 10 or the preheating part 11, a well-known thing using a heater (electric heater) or a boiler can be used.

前記加熱処理の温度範囲としては、100〜200℃が好ましく、160〜190℃がより好ましく、175〜185℃がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、セルロースから糖類への転化を高めることができ、さらに、該糖類におけるグルコース含有率を高めることができる。
上記範囲の上限値以下であると、糖類の過分解を低減又は抑制することができる。また、原料のセルロースの焦げやタール状物質の生成を低減又は抑制することができるので、反応槽2の洗浄をすることなく、原料を順次添加して糖化反応を連続的に行うことができる。
The temperature range of the heat treatment is preferably 100 to 200 ° C, more preferably 160 to 190 ° C, and further preferably 175 to 185 ° C.
When it is at least the lower limit of the above range, the conversion from cellulose to saccharide can be increased, and the glucose content in the saccharide can be increased.
When the amount is not more than the upper limit of the above range, excessive decomposition of saccharides can be reduced or suppressed. Moreover, since the burning of the cellulose of a raw material and the production | generation of a tar-like substance can be reduced or suppressed, a raw material can be added sequentially and the saccharification reaction can be performed continuously, without wash | cleaning the reaction tank 2. FIG.

ここで、本発明の明細書において、セルロースの転化率とは、原料に含まれるセルロースの質量に対する、反応したセルロースの質量の割合をいう。また、糖類の収率とは、原料に含まれるセルロースの質量に対する、糖化反応により得られた糖類の質量の割合をいう。また、糖類の選択率とは、前記反応したセルロースの質量に対する、糖化反応により得られた糖類の質量の割合をいう。
本発明のセルロース糖化方法により、水溶性オリゴ糖及び/又はグルコースが生成する。また、本発明において、セルロースを加水分解して得られる水溶性オリゴ糖は、2〜20分子程度のグルコースが縮合してつながった分子構造を有する水溶性のセロオリゴ糖をいう。また、本発明で得られる反応物にセルラーゼを加えても良い。
Here, in the specification of the present invention, the conversion rate of cellulose refers to the ratio of the mass of reacted cellulose to the mass of cellulose contained in the raw material. Moreover, the yield of saccharide means the ratio of the mass of the saccharide obtained by saccharification reaction with respect to the mass of the cellulose contained in a raw material. Moreover, the selectivity of saccharide means the ratio of the mass of the saccharide obtained by saccharification reaction with respect to the mass of the said reacted cellulose.
The cellulose saccharification method of the present invention produces water-soluble oligosaccharide and / or glucose. In the present invention, the water-soluble oligosaccharide obtained by hydrolyzing cellulose refers to a water-soluble cellooligosaccharide having a molecular structure in which about 2 to 20 molecules of glucose are condensed and connected. Cellulase may be added to the reaction product obtained in the present invention.

本発明の前記加熱処理及び加圧処理において、前記原料と無機酸を含む水溶液とを加圧処理する方法は特に制限されない。例えば図1に示すセルロース糖化装置1を用いた場合、反応槽2の下流側の送液管12に背圧弁13を備えているので、ポンプ6及び送液管7を介して水溶液5を反応槽2に送液することによって、反応槽2内を所定の圧力にまで高めることができる。
また、反応槽2を密封した状態で加熱部10によって加熱処理することによって、反応槽2を水溶液5の蒸気圧にまで高める加圧処理を行うこともできる。
In the heat treatment and pressure treatment of the present invention, the method for pressure treatment of the raw material and the aqueous solution containing an inorganic acid is not particularly limited. For example, when the cellulose saccharification apparatus 1 shown in FIG. 1 is used, since the back pressure valve 13 is provided in the liquid feeding pipe 12 on the downstream side of the reaction tank 2, the aqueous solution 5 is supplied to the reaction tank via the pump 6 and the liquid feeding pipe 7. By sending the solution to 2, the inside of the reaction tank 2 can be increased to a predetermined pressure.
In addition, a pressure treatment for increasing the reaction tank 2 to the vapor pressure of the aqueous solution 5 can be performed by performing a heat treatment with the heating unit 10 in a state where the reaction tank 2 is sealed.

前記加圧処理の圧力範囲としては、0.5MPa〜15MPaが好ましく、5MPa〜13MPaがより好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、セルロースから糖類への転化を高めることができ、さらに、該糖類におけるグルコース含有率を高めることができる。
また、上記範囲の上限値以下であると、糖類の過分解を低減又は抑制することができる。
The pressure range of the pressure treatment is preferably 0.5 MPa to 15 MPa, more preferably 5 MPa to 13 MPa.
When it is at least the lower limit of the above range, the conversion from cellulose to saccharide can be increased, and the glucose content in the saccharide can be increased.
Moreover, the excessive decomposition of saccharide | sugar can be reduced or suppressed as it is below the upper limit of the said range.

上記のように、前記原料と前記無機酸を含む水溶液とを接触させたもの(混合物)を加熱処理及び加圧処理することによって、前記無機酸による混合物中のセルロースの糖化反応が促進されて、効率的にセルロースから糖類への転化が起きて、水溶性オリゴ糖及び/又はグルコースが生成される。
該加熱処理及び加圧処理の時間としては、原料と無機酸を含む水溶液との量比、加熱処理の温度、及び加圧処理の温度の組み合わせによっても変わるが、前記温度範囲及び前記圧力範囲であれば、おおよそ0.5分〜60分で、原料に含まれるセルロースを効率よく糖化することができる。
As described above, by subjecting the raw material and the aqueous solution containing the inorganic acid to contact (mixture) by heat treatment and pressure treatment, the saccharification reaction of cellulose in the mixture by the inorganic acid is promoted, Efficient conversion of cellulose to saccharide occurs to produce water-soluble oligosaccharides and / or glucose.
The time for the heat treatment and the pressure treatment varies depending on the combination of the amount ratio of the raw material and the aqueous solution containing the inorganic acid, the temperature of the heat treatment, and the temperature of the pressure treatment, but in the temperature range and the pressure range. If so, cellulose contained in the raw material can be efficiently saccharified in about 0.5 to 60 minutes.

本発明の前記生成物を得る操作において、水溶性オリゴ糖又はグルコースを含む水溶液を得る方法は特に制限されない。例えば図1に示すセルロース糖化装置1を用いた場合、前記接触させる操作並びに前記加熱処理及び加圧処理を経た反応槽2内には未反応の原料と生成された水溶性オリゴ糖及び/又はグルコースが含まれた水溶液がある。このとき、貯留槽4からポンプ6及び送液管7を介して前記無機酸を含む水溶液5を反応槽2に送液すると、反応槽2の下流に設けられた背圧弁13により反応槽2内の圧力を所定に維持しつつ、反応槽2内の生成物を含む水溶液を未反応の原料から分離して、排出口14から回収槽15へ抽出して得ることができる。このとき、未反応の原料は反応槽2の下流側に設けられたフィルタ16によって排出口14へ流出することが防がれている。同様に反応槽2の上流側にもフィルタ16が設けられており、未反応の原料や混合物8が逆流することを防いでいる。また、反応槽2の下流側のフィルタ16を介して抽出された生成物を含む水溶液は、冷却部18により冷却される。これにより、生成物が不要に高温で保たれて過分解されてしまうことを防ぐことができる。該冷却の方法は特に制限されず、レシプロ圧縮機等を用いる公知の方法を適用できる。   In the operation for obtaining the product of the present invention, the method for obtaining an aqueous solution containing a water-soluble oligosaccharide or glucose is not particularly limited. For example, when the cellulose saccharification apparatus 1 shown in FIG. 1 is used, an unreacted raw material and generated water-soluble oligosaccharide and / or glucose are contained in the reaction tank 2 that has undergone the contacting operation and the heat treatment and pressure treatment. There is an aqueous solution containing. At this time, when the aqueous solution 5 containing the inorganic acid is fed from the storage tank 4 through the pump 6 and the liquid feeding pipe 7 to the reaction tank 2, the reaction tank 2 is filled with the back pressure valve 13 provided downstream of the reaction tank 2. The aqueous solution containing the product in the reaction vessel 2 can be separated from the unreacted raw material and extracted from the discharge port 14 to the recovery vessel 15 while maintaining the pressure at a predetermined value. At this time, the unreacted raw material is prevented from flowing out to the discharge port 14 by the filter 16 provided on the downstream side of the reaction tank 2. Similarly, a filter 16 is provided on the upstream side of the reaction tank 2 to prevent the unreacted raw material and the mixture 8 from flowing backward. The aqueous solution containing the product extracted through the filter 16 on the downstream side of the reaction tank 2 is cooled by the cooling unit 18. Thereby, it can prevent that a product is kept at high temperature unnecessarily and is overdecomposed. The cooling method is not particularly limited, and a known method using a reciprocating compressor or the like can be applied.

回収槽15へ抽出された生成物を含む水溶液17は、前記無機酸を含むので酸性溶液(通常pH1前後)となっている。酸性溶液中で生成物を長時間放置しておくと、生成物の分解を招くことがあるので、該生成物を含む水溶液17は中性にしておくことが好ましい。中性にする方法としては、NaOH、消石灰、ソーダ灰等を用いた公知の方法で行えばよい。
該生成物を含む水溶液17中の生成物は、HPLC、MS等の公知の方法で分析同定することができる。
The aqueous solution 17 containing the product extracted into the recovery tank 15 is an acidic solution (usually around pH 1) because it contains the inorganic acid. If the product is left in the acidic solution for a long time, the product may be decomposed. Therefore, the aqueous solution 17 containing the product is preferably neutral. As a neutralization method, a known method using NaOH, slaked lime, soda ash or the like may be used.
The product in the aqueous solution 17 containing the product can be analyzed and identified by a known method such as HPLC or MS.

図1に示すようなセルロース糖化装置1を用いた場合、前記原料と前記無機酸を含む水溶液5とが混合され、前記加熱処理及び前記加圧処理が行われている反応槽2に対して、更に水溶液5を導入しつつフィルタを介して流出させることによって、前記水溶性オリゴ糖又はグルコースを含む水溶液17を反応槽2から得ることができる。すなわち、例えば図1に示すセルロース糖化装置1を用いることにより、前記接触させる操作、前記加熱処理及び加圧処理、並びに前記生成物を得る操作を同時・連続的に行う連続方式のセルロース糖化方法を行うことができる。   When the cellulose saccharification apparatus 1 as shown in FIG. 1 is used, the raw material and the aqueous solution 5 containing the inorganic acid are mixed, and for the reaction tank 2 in which the heat treatment and the pressure treatment are performed, Furthermore, the aqueous solution 17 containing the said water-soluble oligosaccharide or glucose can be obtained from the reaction tank 2 by flowing out through the filter while introducing the aqueous solution 5. That is, for example, by using the cellulose saccharification apparatus 1 shown in FIG. 1, a continuous cellulose saccharification method in which the contact operation, the heat treatment and the pressure treatment, and the operation for obtaining the product are performed simultaneously and continuously. It can be carried out.

より具体的に説明すると、貯留槽4から無機酸を含む新たな水溶液5をポンプ6で汲み上げて、予熱部11で加温してから反応槽2に送液して加圧処理を行いつつ、加熱部10による加熱処理を行う。これらと同時に、背圧弁13を制御して反応槽2内の圧力を所定に維持しつつ、反応槽2からフィルター16を介して、セルロースが加水分解された生成物を含む水溶液17を流出させることにより、排出口14から回収することができる。   More specifically, a new aqueous solution 5 containing an inorganic acid is pumped up from the storage tank 4 with a pump 6, heated in the preheating unit 11, and then sent to the reaction tank 2 to perform a pressure treatment, Heat treatment by the heating unit 10 is performed. At the same time, the aqueous solution 17 containing the product obtained by hydrolyzing cellulose is discharged from the reaction tank 2 through the filter 16 while controlling the back pressure valve 13 to maintain the pressure in the reaction tank 2 at a predetermined level. Thus, it can be recovered from the discharge port 14.

また、図1では反応槽2は一つだけであるが、予熱部11の下流に反応槽2,2’を並列に2つ設けることにより、片方の反応槽2でセルロース糖化反応を行っている際に、他方の反応槽2’をバルブ切り替え等により一時的にラインから外して原料を再充填し、再び該反応槽2’をラインにつなぐことにより、反応槽2’に原料を充填する際にもセルロース糖化装置1におけるセルロース糖化反応を継続することができる。この連続方式によれば、前記接触させる操作、前記加熱処理及び加圧処理、並びに前記生成物を得る操作を同時・連続的に行うことができる。   Further, in FIG. 1, only one reaction tank 2 is provided, but by providing two reaction tanks 2 and 2 ′ in parallel downstream of the preheating unit 11, the cellulose saccharification reaction is performed in one reaction tank 2. At the time, when the other reaction tank 2 'is temporarily removed from the line by switching the valve or the like and refilled with the raw material, and the reaction tank 2' is connected to the line again, the reaction tank 2 'is filled with the raw material. In addition, the cellulose saccharification reaction in the cellulose saccharification apparatus 1 can be continued. According to this continuous method, the operation of contacting, the heat treatment and the pressure treatment, and the operation of obtaining the product can be performed simultaneously and continuously.

上記のような連続方式であると、反応槽2内に生成物が長時間(例えば1時間を超える)にわたり滞留することがないので、生成物が過分解することを低減又は抑制することができる。一方、連続方式ではなく所謂バッチ式であると、前記接触させる操作、前記加熱処理及び加圧処理、並びに前記生成物を得る操作を順に行うため、前記加熱処理及び加圧処理における昇温昇圧に要する時間が長くなり、糖化反応の初期で生成された糖類が、必要以上の加熱処理及び加圧処理に晒されて、過分解する割合が高くなることがある。該過分解によって生じる副産物としては、例えば5−ヒドロキシメチルフルフラール(5−HMF)が挙げられる。
よって、本発明のセルロース糖化方法は、生成物である糖類の過分解を低減又は抑制する観点から、前記連続方式であることが好ましい。
When the continuous system is used as described above, the product does not stay in the reaction tank 2 for a long time (for example, more than 1 hour), so that it is possible to reduce or suppress the product from being excessively decomposed. . On the other hand, in the case of a so-called batch system instead of a continuous system, the operation for contacting, the heat treatment and the pressure treatment, and the operation for obtaining the product are sequentially performed. The time required increases, and the saccharide produced at the initial stage of the saccharification reaction may be exposed to heat treatment and pressure treatment more than necessary, resulting in a high rate of excessive decomposition. As a by-product generated by the excessive decomposition, for example, 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) can be mentioned.
Therefore, the cellulose saccharification method of the present invention is preferably the continuous method from the viewpoint of reducing or suppressing the excessive decomposition of the product saccharide.

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.

[実施例1]
図1に示すセルロース糖化装置1を用いて、綿に含まれるセルロース糖化を連続方式にて行った。
まず、反応槽2に原料である綿を12.0g投入し、純水を装置経路内に充填後、0.1mol/Lに調製した過塩素酸水溶液を貯留槽4に充分量投入した。該過塩素酸水溶液をポンプ6で12ml/分で送液し、送液管7を介して反応槽2に送液して混合物8を得るとともに、背圧弁13を制御して反応槽2内の圧力を10MPaとした。その後、反応槽内が180℃になるように加熱部10及び予熱部11を制御し加熱を開始した。反応槽2の長さと直径の比(以下、L/Dという。)は、1とした。なお、使用したフィルタ16のメッシュサイズは25μmとした。
設定温度到達後、排出口14から生成物を含む水溶液17を5分毎に分画して合計60mlの試料溶液として回収した。
実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は3.83gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は8.17g(反応開始前質量12.0g−3.83g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は68.1%であった。
また、得られた試料溶液1〜6に含まれる生成物の分析をHPLCを用いて行った。表1に糖類、アルデヒド類、フラン類、有機酸の各収率(原料と生成物の重量比%)を示す。
[Example 1]
Using the cellulose saccharification apparatus 1 shown in FIG. 1, cellulose saccharification contained in cotton was performed in a continuous manner.
First, 12.0 g of raw material cotton was charged into the reaction tank 2, and after adding pure water into the apparatus path, a sufficient amount of perchloric acid aqueous solution prepared to 0.1 mol / L was charged into the storage tank 4. The aqueous perchloric acid solution is fed by a pump 6 at 12 ml / min, and fed to the reaction tank 2 through the liquid feeding pipe 7 to obtain a mixture 8, and the back pressure valve 13 is controlled to control the inside of the reaction tank 2. The pressure was 10 MPa. Then, the heating part 10 and the preheating part 11 were controlled so that the inside of a reaction tank might be 180 degreeC, and the heating was started. The ratio of the length and diameter of the reaction tank 2 (hereinafter referred to as L / D) was 1. The filter 16 used had a mesh size of 25 μm.
After reaching the set temperature, the aqueous solution 17 containing the product was fractionated from the outlet 14 every 5 minutes and recovered as a total of 60 ml of sample solution.
As a result of the experiment, the mass of cotton remaining after the saccharification reaction was 3.83 g, and the mass of cotton (cellulose) reacted by this experiment was 8.17 g (mass before starting the reaction 12.0 g-3.83 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 68.1%.
Moreover, the product contained in the obtained sample solutions 1 to 6 was analyzed using HPLC. Table 1 shows the yields of saccharides, aldehydes, furans, and organic acids (weight ratio of raw material to product).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は8.17g(12.0g×68.1%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率はほぼ100%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対する、グルコースとセロビオースのそれぞれの割合は、96.9質量%、3.1質量%であり、得られた糖のほとんどがグルコースであった。得られた生成物のグルコース含有率は極めて高いので、セルラーゼによる酵素処理をせずに、そのまま発酵用の原料に用いることが可能である。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 8.17 g (12.0 g × 68.1%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was almost 100%. Met. Furthermore, the ratios of glucose and cellobiose with respect to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose were 96.9% by mass and 3.1% by mass, respectively, and most of the obtained sugar was glucose. Since the obtained product has an extremely high glucose content, it can be used as it is as a raw material for fermentation without any enzyme treatment with cellulase.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

[実施例2]
使用した原料の綿の質量を10.0g、加熱処理の温度を240℃、加圧処理の圧力を7MPa、フィルタのメッシュサイズを7μmに、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様に実験を行った(HPLC測定からの収率の結果を表2に示す)。
[Example 2]
The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that the weight of the raw material cotton used was 10.0 g, the temperature of the heat treatment was 240 ° C., the pressure of the pressure treatment was 7 MPa, and the mesh size of the filter was changed to 7 μm. (Yield results from HPLC measurements are shown in Table 2).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は0.20gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は9.80g(反応開始前質量10.0g−0.20g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は98.0%であった。
HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は7.65g(10.0g×76.5%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は約78.1%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対する、グルコースの割合は、93.8質量%であった。
過分解物の収率は、18.4%であった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は濃褐色であり、焦げやタール状物質の付着が見られた。
As a result of the experiment, the mass of the cotton remaining after the saccharification reaction was 0.20 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted by this experiment was 9.80 g (mass before reaction start: 10.0 g-0.20 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 98.0%.
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 7.65 g (10.0 g × 76.5%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was about 78. 1%. Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 93.8% by mass.
The yield of overdecomposed product was 18.4%.
Further, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was dark brown, and charring and adhesion of tar-like substances were observed.

[実施例3]
加熱処理の温度を260℃、加圧処理の圧力を5MPa、フィルタのメッシュサイズを1μm、前記ポンプの流速を8ml/分に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様に実験を行った(HPLC測定からの収率の結果を表3に示す)。
なお、試料溶液13を得た後、フィルターの目詰まりが生じたためにサンプリングを中止した。
[Example 3]
The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 260 ° C., the pressure of the pressure treatment was 5 MPa, the filter mesh size was 1 μm, and the flow rate of the pump was 8 ml / min. The results of the yield from HPLC measurement are shown in Table 3).
After obtaining the sample solution 13, sampling was stopped because the filter was clogged.

Figure 2011206044
Figure 2011206044

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は0.91gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は11.09g(反応開始前質量12.0g−0.91g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は92.4%であった。
HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は2.46g(12.0g×20.5%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は約22.2%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対する、グルコースの割合は、93.6質量%であった。
過分解物の収率は、27.5%であった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は濃褐色であり、焦げやタール状物質の付着が見られた。
As a result of the experiment, the mass of the cotton remaining after the saccharification reaction was 0.91 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted by this experiment was 11.09 g (mass before starting the reaction 12.0 g-0.91 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of raw material cellulose reacted) was 92.4%.
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 2.46 g (12.0 g × 20.5%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was about 22. 2%. Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 93.6% by mass.
The yield of overdecomposed product was 27.5%.
Further, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was dark brown, and charring and adhesion of tar-like substances were observed.

[比較例1]
前記過塩素酸水溶液に換えて蒸留水を使用し、原料の綿の質量を10.0g、加熱処理の温度を200℃、加圧処理の圧力を7MPa、フィルタのメッシュサイズを7μm、前記ポンプの流速を4ml/分に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様に実験を行った(HPLC測定からの収率の結果を表4に示す)。
[Comparative Example 1]
Distilled water is used in place of the perchloric acid aqueous solution, the raw material cotton mass is 10.0 g, the temperature of the heat treatment is 200 ° C., the pressure of the pressure treatment is 7 MPa, the mesh size of the filter is 7 μm, The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate was changed to 4 ml / min (the results of yield from HPLC measurement are shown in Table 4).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は9.15gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は0.85g(反応開始前質量10.0g−9.15g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は8.5%であった。
HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は0.04g(10.0g×0.4%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は約4.7%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対する、グルコースの割合は、8.8質量%であった。
過分解物の収率は、7.3%であった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of the experiment, the mass of the cotton remaining after the saccharification reaction was 9.15 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted by this experiment was 0.85 g (mass before reaction start: 10.0 g-9.15 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 8.5%.
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 0.04 g (10.0 g × 0.4%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was about 4. 7%. Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 8.8% by mass.
The yield of overdecomposed product was 7.3%.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

以上の結果から、本発明に係る実施例1〜3のセルロース糖化方法は比較例1の方法よりも、セルロースの転化率、糖類(水溶性オリゴ糖及びグルコース)の収率、糖類の選択率が高く、さらに、該糖類におけるグルコース含有率が高いことが確認された。   From the above results, the cellulose saccharification methods of Examples 1 to 3 according to the present invention have a cellulose conversion rate, a yield of saccharides (water-soluble oligosaccharides and glucose), and a saccharide selectivity compared to the method of Comparative Example 1. Further, it was confirmed that the glucose content in the saccharide was high.

[実施例4]
原料である綿を10.0g、加圧処理の圧力を5MPa、ポンプの流速を8ml/分、フィルタのメッシュサイズを7μmに変更し、L/Dを0.5とした以外は、実施例1と同様に実験を行った(HPLC測定からの収率の結果を表5に示す)。
[Example 4]
Example 1 except that the raw material cotton is 10.0 g, the pressure of the pressure treatment is 5 MPa, the pump flow rate is 8 ml / min, the filter mesh size is 7 μm, and the L / D is 0.5. (The results of the yield from HPLC measurement are shown in Table 5).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は5.02gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は4.98g(反応開始前質量10.0g−5.02g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は49.8%であった。
HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は4.80g(10.0g×48.0%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は約96.4%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対するグルコースの割合は、95.2質量%であった。
過分解物の収率は、0.0質量%であった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of the experiment, the mass of the cotton remaining after the saccharification reaction was 5.02 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted by this experiment was 4.98 g (mass before reaction start: 10.0 g-5.02 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 49.8%.
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 4.80 g (10.0 g × 48.0%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was about 96. 4%. Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 95.2% by mass.
The yield of overdecomposed product was 0.0% by mass.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

[実施例5]
0.1mol/Lの過塩素酸を0.1mol/Lの塩酸に変更し、さらにフィルタのメッシュサイズを7μmに変更して、L/Dを2.0とした以外は、実施例1と同様に実験を行った(HPLC測定からの収率の結果を表6に示す)。
[Example 5]
Example 1 except that 0.1 mol / L perchloric acid was changed to 0.1 mol / L hydrochloric acid, the mesh size of the filter was changed to 7 μm, and L / D was 2.0. (The results of the yield from HPLC measurement are shown in Table 6).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は6.68gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は5.32g(反応開始前質量12.0g−6.68g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は44.3%であった。
HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は3.23g(12.0g×26.9%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は約60.7%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対するグルコースの割合は、95.8質量%であった。
過分解物の収率は、0.0質量%であった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of the experiment, the mass of cotton remaining after the saccharification reaction was 6.68 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted by this experiment was 5.32 g (mass before starting the reaction 12.0 g-6.68 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 44.3%.
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 3.23 g (12.0 g × 26.9%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was about 60. 7%. Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 95.8% by mass.
The yield of overdecomposed product was 0.0% by mass.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

[実施例6]
0.1mol/Lの過塩素酸を0.005mol/L(0.01N)の硫酸に変更し、さらに、使用した原料の綿の質量を8.0g、加圧処理の圧力を7MPa、ポンプの流速を8ml/分、フィルタのメッシュサイズを7μmに変更し、L/Dを2.0とした以外は、実施例1と同様に実験を行った(HPLC測定からの収率の結果を表7に示す)。
[Example 6]
The 0.1 mol / L perchloric acid was changed to 0.005 mol / L (0.01 N) sulfuric acid, and the weight of the raw material cotton used was 8.0 g, the pressure of the pressure treatment was 7 MPa, The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate was changed to 8 ml / min, the mesh size of the filter was changed to 7 μm, and the L / D was set to 2.0 (the result of yield from HPLC measurement is shown in Table 7). To show).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は6.38gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は1.62g(反応開始前質量8.0g−6.38g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は20.3%であった。
HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は1.30g(8.0g×16.21%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は約80.2%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対するグルコースの割合は、54.3質量%であった。
過分解物の収率は、0.0質量%であった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of the experiment, the mass of cotton remaining after the saccharification reaction was 6.38 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted by this experiment was 1.62 g (mass before reaction start: 8.0 g-6.38 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 20.3%.
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 1.30 g (8.0 g × 16.21%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was about 80. 2%. Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 54.3% by mass.
The yield of overdecomposed product was 0.0% by mass.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

[実施例7]
0.1mol/Lの過塩素酸を0.05mol/Lの硝酸に変更し、さらに、使用した原料の綿の質量を8.0g、加圧処理の圧力を5MPa、フィルタのメッシュサイズを7μmに変更した以外は、実施例1と同様に実験を行った(HPLC測定からの収率の結果を表8に示す)。
[Example 7]
The 0.1 mol / L perchloric acid was changed to 0.05 mol / L nitric acid, the mass of the raw material cotton used was 8.0 g, the pressure of the pressure treatment was 5 MPa, and the mesh size of the filter was 7 μm. Except for the change, the experiment was performed in the same manner as in Example 1 (results of yield from HPLC measurement are shown in Table 8).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は4.84gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は3.16g(反応開始前質量8.0g−4.84g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は39.5%であった。
HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は2.37g(8.0g×29.59%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は約75.0%であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対する、グルコースの割合は、87.7質量%であった。
過分解物の収率は、0.0質量%であった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of the experiment, the mass of cotton remaining after the saccharification reaction was 4.84 g, and the mass of cotton (cellulose) reacted by this experiment was 3.16 g (mass pre-reaction mass of 8.0 g-4.84 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 39.5%.
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 2.37 g (8.0 g × 29.59%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was about 75. 0%. Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 87.7% by mass.
The yield of overdecomposed product was 0.0% by mass.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

以上の結果から、本発明に係る実施例4〜7のセルロース糖化方法は比較例1の方法よりも、セルロースの転化率、糖類(水溶性オリゴ糖及びグルコース)の収率、糖類の選択率が高く、さらに、該糖類におけるグルコース含有率が高いことが明らかである。   From the above results, the cellulose saccharification methods of Examples 4 to 7 according to the present invention have a cellulose conversion rate, a yield of saccharides (water-soluble oligosaccharide and glucose), and a saccharide selectivity compared to the method of Comparative Example 1. It is clear that the glucose content in the saccharide is also high.

[実施例8]
図1に示すセルロース糖化装置1を用いて、綿に含まれるセルロース糖化を連続方式にて行った。
まず、反応槽2に原料である綿を10.0g投入し、純水を装置経路内に充填後、リン酸(HPO)の0.77N水溶液を貯留槽4に充分量投入した。該リン酸水溶液をポンプ6で6ml/分で送液し、送液管7を介して反応槽2に送液して混合物8を得るとともに、背圧弁13を制御して反応槽2内の圧力を10MPaとした。その後、反応槽内が180℃になるように加熱部10及び予熱部11を制御し加熱を開始した。反応槽2の長さと直径の比(以下、L/Dという。)は、2とした。なお、使用したフィルタ16のメッシュサイズは7μmとした。
設定温度到達後、排出口14から生成物を含む水溶液17を60分間試料溶液を回収した。
[Example 8]
Using the cellulose saccharification apparatus 1 shown in FIG. 1, cellulose saccharification contained in cotton was performed in a continuous manner.
First, 10.0 g of cotton as a raw material was charged into the reaction tank 2, pure water was filled in the apparatus path, and a sufficient amount of a 0.77N aqueous solution of phosphoric acid (H 3 PO 4 ) was charged into the storage tank 4. The aqueous phosphoric acid solution is fed by the pump 6 at 6 ml / min, and fed to the reaction tank 2 through the liquid feeding pipe 7 to obtain a mixture 8, and the back pressure valve 13 is controlled to control the pressure in the reaction tank 2. Was 10 MPa. Then, the heating part 10 and the preheating part 11 were controlled so that the inside of a reaction tank might be 180 degreeC, and the heating was started. The ratio of the length and diameter of the reaction tank 2 (hereinafter referred to as L / D) was 2. The filter 16 used had a mesh size of 7 μm.
After reaching the set temperature, the sample solution of the aqueous solution 17 containing the product was collected from the outlet 14 for 60 minutes.

実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は5.78gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は4.22g(反応開始前質量10.0g−5.78g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は42.2%であった。
また、得られた試料溶液に含まれる生成物の分析をHPLCを用いて行った。表9に糖類、アルデヒド類、フラン類、有機酸の各収率(原料と生成物の重量比%)を示す。
As a result of the experiment, the mass of the cotton remaining after the saccharification reaction was 5.78 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted by this experiment was 4.22 g (mass before reaction start: 10.0 g-5.78 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 42.2%.
Moreover, the product contained in the obtained sample solution was analyzed using HPLC. Table 9 shows the yields of saccharides, aldehydes, furans, and organic acids (raw material to product weight ratio%).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は3.11g(10.0g×31.1%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は73.7%(3.11g÷4.22g)であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対する、グルコースの割合は、78.8%(2.45g÷3.11g)であり、得られた糖の多くがグルコースであった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 3.11 g (10.0 g × 31.1%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was 73.7. % (3.11 g ÷ 4.22 g). Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 78.8% (2.45 g ÷ 3.11 g), and most of the obtained sugar was glucose.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

[実施例9]
加熱温度を200℃に変更した以外は、実施例8と同様に行った。
実験の結果、糖化反応後に残った綿の質量は5.23gであり、この実験により反応した綿(セルロース)の質量は4.77g(反応開始前質量10.0g−5.23g)であった。よって、セルロースの転化率(原料セルロースの何%が反応したか)は47.7%であった。
また、得られた試料溶液に含まれる生成物の分析をHPLCを用いて行った。表10に糖類、アルデヒド類、フラン類、有機酸の各収率(原料と生成物の重量比%)を示す。
[Example 9]
It carried out similarly to Example 8 except having changed heating temperature into 200 degreeC.
As a result of the experiment, the mass of the cotton remaining after the saccharification reaction was 5.23 g, and the mass of the cotton (cellulose) reacted in this experiment was 4.77 g (mass before reaction start: 10.0 g-5.23 g). . Therefore, the conversion rate of cellulose (what percentage of the raw material cellulose reacted) was 47.7%.
Moreover, the product contained in the obtained sample solution was analyzed using HPLC. Table 10 shows the yields of saccharides, aldehydes, furans, and organic acids (raw material to product weight ratio%).

Figure 2011206044
Figure 2011206044

HPLC分析の結果、得られた水溶性オリゴ糖及びグルコースの質量の合計は3.26g(10.0g×32.6%)であり、反応したセルロースのうち糖類になった選択率は68.3%(3.26g÷4.77g)であった。さらに、該水溶性オリゴ糖及びグルコースの合計の質量に対する、グルコースの割合は、85.3%(2.78g÷3.26g)であり、得られた糖の多くがグルコースであった。
また、糖化反応後に残った綿を目視で観察したところ、その色は淡黄白色であり、焦げやタール状物質の付着は見られなかった。
As a result of HPLC analysis, the total mass of the obtained water-soluble oligosaccharide and glucose was 3.26 g (10.0 g × 32.6%), and the selectivity of the reacted cellulose that became a saccharide was 68.3. % (3.26 g ÷ 4.77 g). Furthermore, the ratio of glucose to the total mass of the water-soluble oligosaccharide and glucose was 85.3% (2.78 g ÷ 3.26 g), and most of the obtained sugar was glucose.
In addition, when the cotton remaining after the saccharification reaction was visually observed, the color was pale yellowish white, and no burning or tar-like substance was observed.

本発明のセルロース糖化方法は、セルロースを含む原料から糖類を製造するために広く利用することが可能である。   The cellulose saccharification method of the present invention can be widely used for producing saccharides from raw materials containing cellulose.

1…セルロース糖化装置、2…反応槽、4…貯留槽、5…水溶液、6…ポンプ、7…送液管、8…混合物、10…加熱部、11…予熱部、12…送液管、13…背圧弁、14…排出口、15…回収槽、16…フィルタ、17…生成物を含む水溶液、18…冷却部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cellulose saccharification apparatus, 2 ... Reaction tank, 4 ... Storage tank, 5 ... Aqueous solution, 6 ... Pump, 7 ... Liquid feeding pipe, 8 ... Mixture, 10 ... Heating part, 11 ... Preheating part, 12 ... Liquid feeding pipe, DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Back pressure valve, 14 ... Discharge port, 15 ... Collection tank, 16 ... Filter, 17 ... Aqueous solution containing a product, 18 ... Cooling part.

Claims (6)

セルロースを加水分解して糖化する方法であって、
セルロースを含有する原料と無機酸を含む水溶液とを接触させ、
加熱処理及び加圧処理して、水溶性オリゴ糖又はグルコースを含む水溶液を得る
ことを特徴とするセルロース糖化方法。
A method of hydrolyzing cellulose to saccharify,
Contacting a raw material containing cellulose and an aqueous solution containing an inorganic acid,
A cellulose saccharification method characterized by obtaining a water-soluble oligosaccharide or an aqueous solution containing glucose by heat treatment and pressure treatment.
前記無機酸が、リン酸、塩酸、硫酸、硝酸、又は塩素のオキソ酸であることを特徴とする請求項1に記載のセルロース糖化方法。   The cellulose saccharification method according to claim 1, wherein the inorganic acid is phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or chlorine oxo acid. 前記塩素のオキソ酸が過塩素酸であることを特徴とする請求項2に記載のセルロース糖化方法。   The cellulose saccharification method according to claim 2, wherein the oxo acid of chlorine is perchloric acid. 前記加熱処理が、100℃〜200℃の温度範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のセルロース糖化方法。   The cellulose saccharification method according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat treatment is in a temperature range of 100C to 200C. 前記加圧処理が、0.5MPa〜15MPaの圧力範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のセルロース糖化方法。   The cellulose saccharification method according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressure treatment is in a pressure range of 0.5 MPa to 15 MPa. 前記接触させる操作、前記加熱処理及び加圧処理、並びに前記水溶性オリゴ糖又はグルコースを含む水溶液を得る操作を、同時・連続的に行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のセルロース糖化方法。   The operation for obtaining the aqueous solution containing the water-soluble oligosaccharide or glucose and the operation for contacting, the heat treatment and the pressure treatment, and the water-soluble oligosaccharide or glucose are performed simultaneously and continuously. The cellulose saccharification method according to 1.
JP2010188319A 2009-09-30 2010-08-25 Method of saccharifying cellulose Pending JP2011206044A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010188319A JP2011206044A (en) 2009-09-30 2010-08-25 Method of saccharifying cellulose

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009228813 2009-09-30
JP2009228813 2009-09-30
JP2010056769 2010-03-12
JP2010056769 2010-03-12
JP2010188319A JP2011206044A (en) 2009-09-30 2010-08-25 Method of saccharifying cellulose

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011206044A true JP2011206044A (en) 2011-10-20

Family

ID=44937873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010188319A Pending JP2011206044A (en) 2009-09-30 2010-08-25 Method of saccharifying cellulose

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011206044A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014007295A1 (en) 2012-07-03 2014-01-09 昭和電工株式会社 Method for decomposing plant biomass, and method for producing glucose
WO2014097801A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 昭和電工株式会社 Plant-biomass hydrolysis method
WO2014097799A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 昭和電工株式会社 Plant-biomass hydrolysis method
JP2019122262A (en) * 2018-01-11 2019-07-25 株式会社ダイセル Method for producing glucose
CN113795626A (en) * 2019-05-10 2021-12-14 阿尔托大学基金会 Method for treating cellulosic material, method for preparing hydrolysed cellulosic material, use of chlorite and gaseous pressurised HCl, use of chlorous acid and hydrolysed cellulosic material

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5692800A (en) * 1979-12-18 1981-07-27 Tampella Oy Ab Continuous saccharification of cellulose in plant material
JPS58190400A (en) * 1982-04-05 1983-11-07 インペリアル・ケミカル・インダストリ−ズ・ピ−エルシ− Solublization and hydrolysis of carbohydrate
JPS62240302A (en) * 1986-04-10 1987-10-21 Asahi Chem Ind Co Ltd Preparation of ultralow-molecular weight cellulose
JPH0531000A (en) * 1990-09-08 1993-02-09 Kobe Steel Ltd Selective hydrolysis and/or thermal decomposition of natural or synthetic polymer
JPH08299000A (en) * 1995-05-10 1996-11-19 Shokubutsu Kagaku Kenkyusho:Kk Production of glucose from vegetable fiber material
JPH11113600A (en) * 1997-10-13 1999-04-27 Shokuhin Sangyo Kankyo Hozen Gijutsu Kenkyu Kumiai Production of water-soluble saccharide from grain hull
JPH11504527A (en) * 1996-03-08 1999-04-27 デデイニ・エシ/ア・アドミニストラサン・エ・パルテイシパシヨネス Method for rapid acid hydrolysis of lignocellulosic material and hydrolysis reactor
JP2001095594A (en) * 1999-09-30 2001-04-10 Meiji Seika Kaisha Ltd Production of glucose and cellooligosaccharide
JP2002059118A (en) * 2000-08-23 2002-02-26 Nobuyuki Hayashi Method of pressure hydrothermally decomposing plant based biomass and system therefor
JP2006320261A (en) * 2005-05-19 2006-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for decreasing molecular weight of cellulose and method for producing saccharide using the same
JP2007020555A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Rentei Rin Method for hydrolyzing polysaccharide substance such as cellulose or the like
JP2007089573A (en) * 2005-08-31 2007-04-12 Mie Univ Method of producing saccharide composition using biomass as raw material
WO2008047679A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-24 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Ethanol producing process and apparatus
WO2009030949A1 (en) * 2007-09-06 2009-03-12 The Queen's University Of Belfast Conversion method
JP2009195189A (en) * 2008-02-22 2009-09-03 Univ Chuo Method for producing monosaccharide or oligosaccharide from polysaccharide

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5692800A (en) * 1979-12-18 1981-07-27 Tampella Oy Ab Continuous saccharification of cellulose in plant material
JPS58190400A (en) * 1982-04-05 1983-11-07 インペリアル・ケミカル・インダストリ−ズ・ピ−エルシ− Solublization and hydrolysis of carbohydrate
JPS62240302A (en) * 1986-04-10 1987-10-21 Asahi Chem Ind Co Ltd Preparation of ultralow-molecular weight cellulose
JPH0531000A (en) * 1990-09-08 1993-02-09 Kobe Steel Ltd Selective hydrolysis and/or thermal decomposition of natural or synthetic polymer
JPH08299000A (en) * 1995-05-10 1996-11-19 Shokubutsu Kagaku Kenkyusho:Kk Production of glucose from vegetable fiber material
JPH11504527A (en) * 1996-03-08 1999-04-27 デデイニ・エシ/ア・アドミニストラサン・エ・パルテイシパシヨネス Method for rapid acid hydrolysis of lignocellulosic material and hydrolysis reactor
JPH11113600A (en) * 1997-10-13 1999-04-27 Shokuhin Sangyo Kankyo Hozen Gijutsu Kenkyu Kumiai Production of water-soluble saccharide from grain hull
JP2001095594A (en) * 1999-09-30 2001-04-10 Meiji Seika Kaisha Ltd Production of glucose and cellooligosaccharide
JP2002059118A (en) * 2000-08-23 2002-02-26 Nobuyuki Hayashi Method of pressure hydrothermally decomposing plant based biomass and system therefor
JP2006320261A (en) * 2005-05-19 2006-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for decreasing molecular weight of cellulose and method for producing saccharide using the same
JP2007020555A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Rentei Rin Method for hydrolyzing polysaccharide substance such as cellulose or the like
JP2007089573A (en) * 2005-08-31 2007-04-12 Mie Univ Method of producing saccharide composition using biomass as raw material
WO2008047679A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-24 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Ethanol producing process and apparatus
WO2009030949A1 (en) * 2007-09-06 2009-03-12 The Queen's University Of Belfast Conversion method
JP2009195189A (en) * 2008-02-22 2009-09-03 Univ Chuo Method for producing monosaccharide or oligosaccharide from polysaccharide

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014007295A1 (en) 2012-07-03 2014-01-09 昭和電工株式会社 Method for decomposing plant biomass, and method for producing glucose
WO2014097801A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 昭和電工株式会社 Plant-biomass hydrolysis method
WO2014097799A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 昭和電工株式会社 Plant-biomass hydrolysis method
JPWO2014097799A1 (en) * 2012-12-18 2017-01-12 昭和電工株式会社 Method for hydrolysis of plant biomass
JPWO2014097801A1 (en) * 2012-12-18 2017-01-12 昭和電工株式会社 Method for hydrolysis of plant biomass
JP2019122262A (en) * 2018-01-11 2019-07-25 株式会社ダイセル Method for producing glucose
CN113795626A (en) * 2019-05-10 2021-12-14 阿尔托大学基金会 Method for treating cellulosic material, method for preparing hydrolysed cellulosic material, use of chlorite and gaseous pressurised HCl, use of chlorous acid and hydrolysed cellulosic material
CN113795626B (en) * 2019-05-10 2024-06-07 阿尔托大学基金会 Method for treating cellulosic material, method for producing hydrolyzed cellulosic material, use of chlorite and gaseous pressurized HCl, use of chlorous acid and hydrolyzed cellulosic material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100999739B (en) Process for treating straw by vapour explosive and alkaline oxydol oxydizing
CA2580226C (en) Continuous flowing pre-treatment system with steam recovery
US7754457B2 (en) Method of continuous processing of lignocellulosic feedstock
JP5314917B2 (en) Method and apparatus for saccharification and decomposition of cellulosic biomass
JPWO2008050740A1 (en) Method and apparatus for saccharification and decomposition of cellulosic biomass
US20100304455A1 (en) Ethanol producing process and apparatus
JP5103260B2 (en) Method and apparatus for saccharification and decomposition of cellulosic biomass
WO2011007574A1 (en) Saccharified solution preparation method and saccharification reaction device
JP2011206044A (en) Method of saccharifying cellulose
CN103748231A (en) Method for producing ethanol using cellulosic biomass as starting material
CN103748232A (en) Method for producing ethanol using cellulosic biomass as starting material
AU2015207336A1 (en) Process for fractionation of oligosaccharides from agri-waste
CN103255659A (en) Method for processing lignocellulosic biomass at constant pressure with ammonia and diluted alkali combined
JP2007020555A (en) Method for hydrolyzing polysaccharide substance such as cellulose or the like
JP2012050921A (en) Multi-stage extraction method
JP4619917B2 (en) Pretreatment method of lignocellulose
JP5099757B2 (en) Method for producing saccharides from lignocellulosic biomass
Zhu et al. An integrated process for co-producing fermentable sugars and xylonate from sugarcane bagasse based on xylonic acid assisted pretreatment
JP2007124933A (en) Pretreatment method of lignocellulose
JP2011182741A (en) Method for producing alcohol
CN101613728B (en) Method for efficiently saccharifying straw pulp fiber
CN101429535B (en) Method for improving utilization ratio of starch in corn hull
JP4726035B2 (en) Production method of sugar and solid fuel using biomass as raw material
JP2007039368A (en) Organic acid and method for producing the same
WO2012155238A1 (en) Method of fermenting a sugar stream to produce an alcohol stream

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130613

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130613

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140715

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140826

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150303