[發(fā)明專利]植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法和植物性生物質的糖化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280014124.4
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN103442816A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 藤田一郎
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;C13K1/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 曽禎;段承恩

技術領域

本發(fā)明涉及的植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法和植物性生物質的糖化方法。更詳細地說，本發(fā)明涉及能夠提高含纖維素、半纖維素的植物性生物質在使用固體催化劑的水解反應中的糖化收率和糖濃度的植物性生物質的水解反應用原料的前處理的方法，以及植物性生物質的糖化方法。

背景技術

近年來，將由植物等生產的可循環(huán)利用的生物質資源轉換成有用物質進行利用的研究非常盛行。作為植物性生物質的主要成分的纖維素的特征在于，是葡萄糖以β-1,4鍵結合而成的聚合物，并由于在分子內和分子之間形成氫鍵而顯示高結晶度，因而不溶于水、通常的溶劑，且為難分解性。近年來，作為代替硫酸法、酶法的纖維素的水解方法，進行了關于使用固體催化劑的研究，所述固體催化劑可以進行催化劑的再循環(huán)，可能能夠降低環(huán)境負荷。

利用固體催化劑的纖維素的水解是固體-固體反應，催化劑和底物的接觸性成為限速步驟，為了實現高效率的反應，不僅需要開發(fā)高活性的催化劑，也需要開發(fā)提高反應性的處理方法。例如，作為在固體-固體反應的體系中提高反應性的方法，可列舉將粉碎后的底物、催化劑和預備蒸氣進行混合預熱的方法(日本特開2008-297229號公報；專利文獻1)，使催化劑和底物在微波照射下進行反應的方法(日本特開2010-98994號公報；專利文獻2)。

然而，專利文獻1雖然公開了纖維素70％左右被分解，卻沒有具體記載作為分解生成物的糖收率，其效果不明。另外，在專利文獻2中，葡萄糖收率約30％，未能獲得高收率，還必須引入昂貴的微波照射裝置，在實用性方面存在課題。

另外，作為將反應體系制成擬液體-固體反應來提高反應性的方法，可列舉通過向制成擬熔融狀態(tài)的簇酸(Cluster?Acid)催化劑中添加纖維素進行水解的方法(日本特開2008-271787號公報(國際公開第2008/132605號小冊子；專利文獻3)。然而，在專利文獻3中，反應時的水分控制較難，并且分離催化劑和產物需要多階段的工序，還要使用有機溶劑，因而實用性存在課題。

如上所述，期望在利用固體催化劑的植物系生物質的水解反應中，確立無需引入昂貴的設備、且不加入新成分而可以獲得較高的糖收率的水解反應用原料的前處理方法。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2008-297229號公報

專利文獻2：日本特開2010-98994號公報

專利文獻3：日本特開2008-271787號公報(國際公開第2008/132605號小冊子)

發(fā)明內容

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的目的在于提供：無需引入昂貴的設備且不加入新成分而能夠提高植物性生物質的水解反應的糖收率和糖濃度的植物性生物質的水解反應用原料的有效且實用的前處理方法，由此獲得的植物性生物質的水解反應用原料，以及植物性生物質的糖化方法。

用于解決課題的方法

本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述課題而反復進行了深入研究。其結果發(fā)現，在利用固體催化劑的植物性生物質水解反應中，通過將催化劑與底物(植物性生物質)在反應前混合然后進行同時粉碎處理，再將產物進行水解，從而可以提高反應液中的以葡萄糖等單糖為主成分的糖類的反應收率和糖濃度，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明包括以下[1]～[9]的植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法、[10]的植物性生物質的水解反應用原料、以及[11]的植物性生物質的糖化方法。

[1]植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法，其特征在于，具有粉碎工序，所述粉碎工序是將固體催化劑和固體底物預先混合然后進行同時粉碎的工序

[2]根據上述[1]所述的植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法，其中，所述固體催化劑是碳材料。

[3]根據上述[1]或[2]所述的植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法，其中，所述碳材料是堿活化活性炭、水蒸氣活化活性炭或者中孔碳。

[4]根據上述[1]～[3]的任一項所述的植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法，其中，所述固體底物是來源于植物性生物質的多糖類。

[5]根據上述[1]～[4]的任一項所述的植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法，其中，將所述粉碎工序在轉動球磨機、振動球磨機、攪拌磨機或者行星球磨機中進行。

[6]根據上述[1]～[5]的任一項所述的植物性生物質的水解反應用原料的前處理方法，其中，所述粉碎工序后的固體催化劑與固體底物的反應原料混合物的中值直徑為1～100μm。