BR112018016739B1

BR112018016739B1 - Métodos de produção de álcool de açúcar e de produção de éster de álcool de açúcar

Info

Publication number: BR112018016739B1
Application number: BR112018016739-8A
Authority: BR
Inventors: Takahiro Arai; Masateru Ito; Hiroyuki Kurihara; Katsushige Yamada
Original assignee: Toray Industries, Inc
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2022-03-15
Also published as: WO2017142000A1; EP3418269B1; EP3418269A1; US10487066B2; US20190177290A1; MY187470A; CN108698963B; CA3014555A1; JP6844535B2; EP3418269A4; JPWO2017142000A1; CN108698963A; CA3014555C; BR112018016739A2

Abstract

Na presente invenção, pode-se produzir eficientemente álcool de açúcar a partir de biomassa que contém celulose por meio da condução de etapa (1) de filtragem de solução de açúcar aquosa, que é obtida por meio de hidrólise de biomassa que contém celulose, passagem da solução através de membrana de separação que possui corte molecular de 300-800, de forma a remover venenos de catalisador para o lado não permeado e coleta de solução de açúcar do lado do permeado, e uma etapa (2) de submissão da solução de açúcar obtida na etapa (1) a reação de hidrogenação na presença de catalisador metálico.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um método de produção de álcool de açúcar a partir de biomassa que contém celulose.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O processo de síntese de substâncias utilizando açúcar como material de partida é utilizado na produção de diversos materiais de partida industriais e, particularmente, o processo de síntese de álcool de açúcar por meio de reação de hidrogenação de açúcar é o exemplo representativo. Atualmente, os materiais derivados de materiais de partida comestíveis tais como cana de açúcar, amido e beterraba são utilizados industrialmente como açúcar para os materiais de partida de síntese. Devido ao aumento dos preços de material de partida comestível devido a aumentos futuros da população mundial ou aspectos éticos de competição com produtos comestíveis, entretanto, a elaboração de processos de produção eficiente de solução de açúcar com recursos não comestíveis renováveis, ou seja, biomassa que contém celulose, ou processos de conversão eficiente da solução de açúcar obtida como material de partida de síntese em material de partida industrial está se tornando um problema futuro.

[003] Como a tecnologia convencional de obtenção de açúcar a partir de biomassa que contém celulose, são geralmente conhecidos um método de hidrólise de celulose e hemicelulose em biomassa em monossacarídeo representado por glicose e xilose utilizando ácido sulfúrico concentrado (Documento de Patente 1) e um método de realização de tratamento prévio que aprimora a reatividade de hidrólise de biomassa que contém celulose e hidrólise em seguida da biomassas por reação enzimática (Documento de Patente 2). Além disso, é relatado um método de obtenção de solução de açúcar por meio de purificação de solução aquosa de açúcar após hidrólise utilizando membrana de ultrafiltragem, membrana de nanofiltragem, membrana de osmose reversa ou similar (Documentos de Patente 3 a 5).

[004] Como tecnologia relativa a métodos de produção de álcool de açúcar a partir de açúcar derivado de biomassa que contém celulose por meio de reação de hidrogenação, é conhecido um método de produção de substância reduzida por polímero de xilose que é álcool de açúcar por meio da remoção de contaminantes com baixo peso molecular contidos em solução aquosa que contém polímero de xilose obtida por meio de tratamento de biomassa que contém xilano com água quente sob alta pressão específica, a partir do lado de permeação de uma membrana de nanofiltragem e, em seguida, hidrogenação de polímero de xilose coletado a partir do lado sem permeação em alta temperatura sob alta pressão na presença de catalisador metálico (Documento de Patente 6).

[005] Em reação de hidrogenação utilizando um catalisador metálico, caso esteja presente uma substância envenenadora de catalisador (veneno de catalisador), a reação não se processa. É necessário, portanto, remover o veneno de catalisador quando possível. Substâncias orgânicas com baixo peso molecular, tais como composto de nitrogênio, composto de enxofre, composto de fósforo e metais tais como Ag, Hg, Pb, Bi, Sn, Cd e As são conhecidos como exemplos específicos do veneno de catalisador para catalisador metálico (Documento Não de Patente 1). Para remoção desses venenos de catalisador, é conhecido um método de sua adsorção e remoção por meio de realização de tratamento de carvão ativado ou tratamento de resina com troca de íons (Documento de Patente 7). DOCUMENTOS DO ESTADO DA TÉCNICA DOCUMENTOS DE PATENTE

[006] Documento de Patente 1: JP-T-11-506934 (“JP-T” indica tradução japonesa publicada de pedido de patente PCT).

[007] Documento de Patente 2: JP-A-2001-95594.

[008] Documento de Patente 3: WO 2013/018694.

[009] Documento de Patente 4: WO 2009/110374.

[010] Documento de Patente 5: WO 2010/067785.

[011] Documento de Patente 6: JP-A-2008-56599.

[012] Documento de Patente 7: JP-A-2001-79411. DOCUMENTO NÃO DE PATENTE:

[013] Documento Não de Patente 1: Catalyst 2015, 5, 145-269.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO PROBLEMAS QUE A PRESENTE INVENÇÃO DESTINA-SE A SOLUCIONAR

[014] Os inventores do presente descobriram recentemente que, caso seja produzido álcool de açúcar a partir de uma solução aquosa de açúcar como material de partida obtido por meio de hidrólise de biomassa que contém celulose, a reação de hidrogenação de álcool de açúcar é inibida porque estão contidos venenos de catalisador na solução aquosa de açúcar. Em vista disso, a presente invenção possui o objeto de fornecer um método de produção eficiente de álcool de açúcar a partir de biomassa que contém celulose por meio de um método simples de remoção de venenos de catalisador derivados da biomassa que contém celulose. MEIOS DE SOLUÇÃO DOS PROBLEMAS

[015] Como resultado de intensas investigações, os inventores do presente concluíram que venenos de catalisador contidos em uma solução aquosa de açúcar obtida por meio de hidrólise de biomassa que contém celulose não são substâncias orgânicas com baixo peso molecular e metais geralmente conhecidos, mas são substâncias com peso molecular relativamente alto e os venenos de catalisador podem ser simplesmente removidos por uma membrana de separação e realizaram a presente invenção.

[016] Especificamente, a presente invenção é constituída de 1 a 9 a seguir: 1. Método de produção de álcool de açúcar a partir de biomassa que contém celulose como material de partida, que inclui: - etapa (1): etapa de filtragem de solução aquosa de açúcar obtida por meio de hidrólise da biomassa que contém celulose, através de uma membrana de separação que possui peso molecular de corte de 300 a 800 para remover veneno de catalisador para um lado sem permeação e coleta de solução de açúcar de um lado de permeação; e - etapa (2): etapa de submissão da solução de açúcar obtida na etapa (1) a reação de hidrogenação na presença de catalisador metálico; 2. Método de produção de álcool de açúcar de acordo com 1 acima, em que a membrana de separação na etapa (1) é membrana de separação que possui peso molecular de corte de 300 a 500; 3. Método de produção de álcool de açúcar de acordo com 1 acima, em que a membrana de separação na etapa (1) é membrana de separação que possui peso molecular de corte de 600 a 800; 4. Método de produção de álcool de açúcar de acordo com qualquer um dentre 1 a 3 acima, em que o catalisador metálico na etapa (2) é catalisador de rutênio ou catalisador de níquel Raney; 5. Método de produção de álcool de açúcar de acordo com qualquer um dentre 1 a 4 acima, em que o álcool de açúcar compreende sorbitol e/ou xilitol como componente principal; 6. Método de produção de álcool de açúcar anidro, que inclui uma etapa de produção de álcool de açúcar por meio do método de produção conforme definido em qualquer um dentre 1 a 5 acima e uma etapa de submissão do álcool de açúcar a reação de desidratação; 7. Método de produção de álcool de açúcar anidro de acordo com 6 acima, em que o álcool de açúcar anidro compreende sorbitano e/ou xilitano como componente principal; 8. Método de produção de éster de álcool de açúcar anidro, que inclui uma etapa de produção de álcool de açúcar por meio do método de produção conforme definido em qualquer um dentre 1 a 5 acima, uma etapa de produção de álcool de açúcar anidro por meio do método de produção conforme definido em 6 acima e uma etapa de submissão do álcool de açúcar anidro a reação de condensação com ácido graxo saturado ou insaturado; e 9. Método de produção de álcool de açúcar anidro de acordo com 8 acima, em que o éster de álcool de açúcar anidro compreende éster de sorbitano e/ou éster de xilitano como componente principal.

EFEITO VANTAJOSO DA PRESENTE INVENÇÃO:

[017] Segundo a presente invenção, pode-se produzir álcool de açúcar em alto rendimento a partir de biomassa que contém celulose.

MODO DE CONDUÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO:

[018] Biomassa que contém celulose indica recurso derivado de organismo que contém 5% em peso ou mais de celulose. Exemplos da biomassa que contém celulose incluem especificamente biomassa herbácea tal como bagaço, Panicum virgatum, capim Napier, Erianthus, palha de milho, palha de arroz e palha de trigo, bem como biomassa lenhosa como árvores e resíduos de material de construção. Essa biomassa que contém celulose contém lignina que é polímero aromático e celulose/hemicelulose e, portanto, é denominada lignocelulose. Solução de açúcar que contém monossacarídeo útil como material de partida sintético para a produção de substâncias, especificamente solução de açúcar que compreende xilose e glicose como componentes principais, pode ser obtida por meio da hidrólise de celulose e hemicelulose que são componentes de polissacarídeos contidos em biomassa que contém celulose.

[019] Exemplos do tratamento de hidrólise da biomassa que contém celulose incluem especificamente, como método de tratamento químico, tratamento ácido com ácido sulfúrico diluído, sulfito ou similar sob alta temperatura e alta pressão; tratamento álcali com solução aquosa alcalina tal como hidróxido de cálcio ou hidróxido de sódio; tratamento de amônia com amônia líquida, gás de amônia ou solução aquosa de amônia; e tratamento hidrotermal com água quente pressurizada. Além desses tratamentos de hidrólise, pode ser realizado tratamento de hidrólise com enzima sacarificante.

[020] O tratamento ácido geralmente possui a característica de dissolução de lignina para induzir a hidrólise de componente de hemicelulose facilmente solúvel, componente de celulose dificilmente solúvel é decomposto em seguida e, portanto, pode ser obtido um líquido que contém grande quantidade de xilose derivada de hemicelulose. Embora a quantidade de tratamento não seja particularmente limitada, ao definir-se a etapa de tratamento ácido em dois ou mais estágios, condições de hidrólise apropriadas para hemicelulose e celulose podem ser definidas seletivamente e a eficiência de decomposição e o rendimento de açúcar podem ser aprimorados. O ácido utilizado no tratamento ácido não é particularmente limitado, desde que cause hidrólise, mas ácido sulfúrico é desejável do ponto de vista de eficiência econômica. A concentração do ácido é preferencialmente de 0,1 a 100% em peso e, de maior preferência, 0,5 a 15% em peso. A temperatura de reação pode ser definida em uma faixa de 100 a 300 °C e o tempo de reação pode ser definido na faixa de um segundo a 60 minutos. Grandes quantidades de monossacarídeos que compreendem um componente derivado de hemicelulose como componente principal obtido por meio de hidrólise e seu oligossacarídeo estão contidas no componente líquido após o tratamento ácido. Particularmente quando é realizado o tratamento com ácido sulfúrico concentrado de 50% ou mais e, de maior preferência, 80% ou mais, hemicelulose e celulose são hidrolisadas e o tratamento de hidrólise pode ser realizado por uma etapa. No caso de hidrólise adicional com enzima sacarificante após o tratamento ácido, um componente sólido e componente líquido que são obtidos após a separação do tratamento ácido são separados e cada um pode ser submetido à hidrólise ou uma mistura do componente sólido e do componente líquido pode ser submetida diretamente à hidrólise. O ácido utilizado está contido no componente sólido e no componente líquido obtidos por meio do tratamento ácido. Para realizar a reação de hidrólise por enzima sacarificante, portanto, prefere-se que o produto tratado com ácido seja previamente neutralizado.

[021] O tratamento álcali é um método de tratamento de reação da biomassa que contém celulose com solução aquosa alcalina, especificamente solução aquosa de sal de hidróxido (excluindo hidróxido de amônio). Por meio do tratamento álcali, lignina inibidora da reação de celulose e hemicelulose por enzima sacarificante pode ser principalmente removida. O sal de hidróxido utilizado é preferencialmente hidróxido de sódio ou hidróxido de cálcio. A concentração da solução aquosa alcalina encontra-se preferencialmente na faixa de 0,1 a 60% em peso e é adicionada à biomassa que contém celulose para realizar tratamento em faixa de temperatura geralmente de 100 a 200 °C e, preferencialmente, 110 a 180 °C. O número do tratamento não é particularmente limitado e o tratamento pode ser conduzido uma ou mais vezes. Caso o tratamento seja conduzido duas ou mais vezes, cada tratamento pode ser conduzido sob condições diferentes. Produto previamente tratado obtido por meio do tratamento álcali contém um álcali. Ao conduzir-se adicionalmente hidrólise por enzima sacarificante, portanto, prefere-se que o produto previamente tratado seja previamente neutralizado.

[022] O tratamento com amônia é um método de tratamento de reação de solução aquosa de amônia ou 100% de amônia (líquida ou gás) com biomassa derivada de celulose e pode ser utilizado o método descrito em JP-A- 2008-161125 ou JP-A-2008-535664. Afirma-se no tratamento com amônia que a cristalinidade de celulose é rompida pela reação de amônia com um componente de celulose e, como resultado, a eficiência de reação com enzima sacarificante é consideravelmente aprimorada. Geralmente, adiciona-se amônia a biomassa que contém celulose, de tal forma que a concentração encontra-se na faixa de 0,1 a 15% em peso com base na biomassa que contém celulose e a biomassa é tratada a 4 até 200 °C e, preferencialmente, 60 a 150 °C. O número do tratamento não é particularmente limitado e o tratamento pode ser conduzido uma ou mais vezes. No caso de submissão adicional do produto previamente tratado obtido por meio de tratamento com amônia a reação de hidrólise por enzima sacarificante, prefere-se que seja conduzida anteriormente neutralização de amônia ou remoção de amônia.

[023] O tratamento hidrotermal é um método de tratamento da biomassa que contém celulose com água quente pressurizada de 100 a 400 °C por um segundo a 60 minutos. O tratamento é geralmente conduzido de forma que a concentração da biomassa que contém celulose e é insolúvel em água à temperatura comum de 25 °C após o tratamento é de 0,1 a 50% em peso com base no peso total da biomassa que contém celulose e água. A pressão depende da temperatura de tratamento e, portanto, não é particularmente limitada. A pressão é, entretanto, preferencialmente de 0,01 a 10 MPa. No tratamento hidrotermal, os componentes de eluição em água quente diferem pela temperatura da água quente pressurizada. Geralmente, quando a temperatura de água quente pressurizada aumenta, primeiro grupo de tanino e lignina é eluído em primeiro lugar da biomassa que contém celulose, um segundo grupo de hemicelulose é eluído em seguida a 140 até 150 °C ou mais e, em seguida, um terceiro grupo de celulose é eluído sob temperatura de mais de cerca de 230 °C. Além disso, reação de hidrólise de hemicelulose e celulose pode ocorrer simultaneamente com a eluição. Para aumentar a eficiência de reação de enzima sacarificante a celulose e hemicelulose utilizando a diferença dos componentes de eluição pela temperatura de água quente pressurizada, pode-se conduzir tratamento em múltiplas etapas alterando-se a temperatura de tratamento. Dentre as frações obtidas por meio do tratamento hidrotermal, uma substância hidrossolúvel que contém componentes eluídos em água quente pressurizada é denominada substância hidrossolúvel quente e uma substância que exclui a substância hidrossolúvel quente é denominada substância insolúvel em água quente.

[024] A substância insolúvel em água quente é um componente sólido que contém principalmente um componente de celulose (C6) de dissacarídeo ou mais, obtido como resultado da eluição de grande parte do componente lignina e hemicelulose. Além de celulose como componente principal, às vezes estão contidos um componente de hemicelulose e um componente de lignina. A razão de conteúdo desses componentes varia, dependendo da temperatura de água quente pressurizada do tratamento hidrotermal e do tipo de biomassa a ser tratado. O teor de água da substância insolúvel em água quente é de 10% a 90% e, de maior preferência, 20% a 80%.

[025] A substância hidrossolúvel quente é uma substância hidrossolúvel que contém hemicelulose, lignina, tanino e uma parte de componente de celulose que sofreram eluição em água quente pressurizada que é estado líquido ou estado lodoso e se encontra em estado líquido ou estado lodoso. A substância hidrossolúvel quente contém muito polissacarídeo, oligossacarídeo e monossacarídeo que foram hidrolisados.

[026] Tratamento prévio, tal como tratamento de moagem de corte mecânico de fibras utilizando um moinho cortador, moinho martelo ou similar, tratamento de pulverização utilizando moinho de bolas, moinho a jato ou similar, tratamento úmido utilizando um moedor, tratamento mecanoquímico ou tratamento de vapor e explosão por vapor por curto período e liberação instantânea da pressão por explosão por expansão de volume pode ser conduzido antes do método de tratamento de hidrólise descrito acima. A razão para isso é que, por meio de trituração, a área exposta de celulose e hemicelulose aumenta e a eficiência da reação de hidrólise por enzima sacarificante aumenta.

[027] A enzima sacarificante é preferencialmente celobio- hidrolase e xilanase, que são componentes de enzima contidos em celulase bruta derivada de fungos filamentosos.

[028] A celobio-hidrolase é um termo geral de uma enzima que libera celobiose por meio da hidrólise de cadeias de celulose e enzimas pertencentes a celobio-hidrolase são descritas como EC n° EC 3.2.1.91.

[029] A xilanase é um termo geral de enzima que possui a característica de ação para xilano que é um componente principal que constitui xilano e enzimas pertencentes a xilanase são descritas como EC n° EC 3.2.I.8.

[030] Exemplos de fungos filamentosos incluem microrganismos tais como Trichoderma, Aspergillus, Cellulomonas, Chlostridium, Streptomyces, Humicola, Acremonium, Irpex, Mucor e Talaromyces. Desses fungos filamentosos, Trichoderma produz grande quantidade de componentes de enzima que possuem alta atividade específica em meio de cultivo na hidrólise de celulose e, portanto, é preferencialmente utilizado.

[031] Os microrganismos de Trichoderma não são particularmente limitados e seus exemplos incluem microrganismos derivados de Trichoderma reesei QM9414, Trichoderma reesei QM9123, Trichoderma reesei RutC-30, Trichoderma reesei PC3-7, Trichoderma reesei CL-847, Trichoderma reesei MCG77, Trichoderma reesei MCG80 e Trichoderma viride QM9123. Destes microrganismos de Trichoderma, Trichoderma reesei é preferido. Os microrganismos derivados de Trichoderma reesei descritos acima podem ser mutantes nos quais a produtividade de celulase foi aprimorada por meio de aplicação de tratamento de mutação com mutagene, irradiação ultravioleta ou similar.

[032] Celulase bruta contém preferencialmente componentes de enzima diferentes da celobio-hidrolase e xilanase descritas acima do ponto de vista de aumento da eficiência de hidrólise de um produto previamente tratado de biomassa com base em celulose e de aumento do rendimento de xilo- oligossacarídeo. Como componente de enzima de celulase bruta, diferente da celobio-hidrolase e xilanase, é preferencialmente contido pelo menos um componente de enzima selecionado a partir do grupo que consiste de endoglucanase e β-glicosidase, preferencialmente pelo menos um componente de enzima selecionado a partir do grupo que consiste de endoglucanase, β- glicosidase, arabinofuranosidase, xilano esterase e esterase de ácido ferúlico e, de maior preferência, pelo menos um componente de enzima selecionado a partir do grupo que consiste de endoglucanase, β-glicosidase, arabinofuranosidase, xilano esterase, esterase de ácido ferúlico, mananase e manosidase.

[033] A razão em peso de cada componente de enzima de celulase bruta não é particularmente limitada. 50 a 95% em peso, por exemplo, de celobio-hidrolase, entretanto, estão contidos em meio de cultivo derivado de Trichoderma reesei e endoglucanase, β-glicosidase, xilanase, β-xilosidase e similares estão contidos nos componentes restantes. Os microrganismos de Trichoderma produzem forte componente de celulase em meio de cultivo, mas, por outro lado, β-glicosidase é mantida na célula ou sobre a camada de superfície da célula e, como resultado, a atividade de β-glicosidase no meio de cultivo é baixa. Um produto obtido por meio da agregação adicional do mesmo tipo ou de tipo diferente de β-glicosidase ao meio de cultivo derivado de Trichoderma reesei é, portanto, preferencialmente utilizado como a celulase bruta de acordo com a presente invenção. β-Glicosidase derivada de Aspergillus pode ser preferencialmente utilizada como tipo diferente de β-glicosidase. Um exemplo de β-glicosidase derivada de Aspergillus inclui Novozyme 188 disponível comercialmente por meio da Novozymes A/S. Além disso, meio de cultivo que possui atividade de β-glicosidase aprimorada obtida por meio da introdução de gene em microrganismos de Trichoderma e cultivo de microrganismos de Trichoderma geneticamente modificados para produção no meio de cultivo pode ser utilizado como celulase bruta.

[034] Para a celulase bruta, por exemplo, meio de cultivo de fungo filamentoso exemplificado acima, pode-se utilizar diretamente um sobrenadante de cultivo obtido por meio da remoção de corpos celulares do meio de cultivo ou meio de cultivo que contém produto pulverizado de corpo celular de microrganismos, ou produtos obtidos por meio de sua concentração podem ser utilizados como a celulase bruta. Exemplos do método de remoção do corpo celular de meio de cultivo incluem centrifugação, pressão de filtro e tratamento de membrana de microfiltragem. Estes métodos podem ser utilizados isoladamente ou na forma de combinação. Como método de obtenção de produto pulverizado de corpo celular de microrganismos, o produto pulverizado de corpo celular pode ser obtido por meio de suspensão de corpo celular separado por meio de método tal como centrifugação em solução tampão e pulverização do corpo celular por um homogeneizador ultrassônico ou homogeneizador do tipo de esferas. No caso de uso de celulase bruta concentrada, exemplos do método de concentração incluem métodos de concentração por meio de concentração evaporativa ou tratamento de membrana de ultrafiltragem. Além disso, enzimas são purificadas por meio do método convencional e adicionadas a celulase bruta para preparar uma mistura, a mistura resultante é formada em uma preparação e a preparação pode ser utilizada como celulase bruta. Para purificação de enzimas, pode-se utilizar o método convencional, tal como fracionamento de sulfato de amônio ou cromatografia de coluna. No caso de uso de um produto obtido por meio da adição de enzimas purificadas a um meio de cultivo de fungo filamentoso como a celulase bruta, as enzimas purificadas são adicionadas em quantidade de proteína que não excede a quantidade de proteína em sobrenadante de cultivo antes da adição das enzimas purificadas. Além disso, caso seja empregada uma preparação como celulase bruta, pode-se utilizar uma preparação que contém uma substância diferente de enzima, tal como inibidor da protease, dispersante, acelerador da dissolução ou estabilizante como celulase bruta.

[035] A celulase bruta pode ser preparada por meio de tratamento a quente, sob temperatura e pH específicos, de meio de cultivo de fungo filamentoso, sobrenadante de cultivo no qual o corpo celular tenha sido removido de um meio de cultivo, meio de cultivo que contém um produto pulverizado de corpo celular de microrganismos ou uma preparação obtida por meio da purificação de enzimas por meio do método convencional, adição das enzimas purificadas a celulase bruta e sua combinação. Neste caso, a celulase bruta diluída com solvente aquoso é tratada a quente sob condições de pH e temperatura específicas por um certo período de tempo. A concentração de enzimas no tratamento a quente, em termos de concentração de proteína, é de 0,01 a 10% em peso, de maior preferência de 0,1 a 5% em peso e, de preferência ainda maior, 0,2 a 1% em peso. Quando a concentração de proteína no tratamento a quente for de menos de 0,1% em peso, a estabilidade da parte principal dos componentes de enzimas na celulase bruta deteriora-se e muitos componentes de enzima são desativados durante o tratamento a quente. Como resultado, a eficiência de hidrólise do produto previamente tratado de biomassa com base em celulose é reduzida e o rendimento de xilo-oligossacarídeo é reduzido. Quando a concentração de proteína exceder 5% em peso, a estabilidade da proteína aumenta, a atividade enzimática que decompõe xilo- oligossacarídeo na celulase bruta em xilose é dificilmente reduzida e, em seguida, o rendimento de xilo-oligossacarídeo é reduzido.

[036] Na reação de hidrólise utilizando enzima sacarificante de celulase bruta, a concentração de componentes sólidos de produto previamente tratado de biomassa com base em celulose encontra-se na faixa de 1 a 30% em peso, preferencialmente 3 a 20% em peso e, de preferência ainda maior, 5 a 10% em peso. A reação de hidrólise utilizando enzima sacarificante é conduzida sob pH na faixa de, preferencialmente, 3,0 a 8,0 e, de maior preferência, 5,5 a 8,0. A reação de hidrólise utilizando enzima sacarificante é conduzida na faixa de, preferencialmente, 1 a 144 horas, de maior preferência 3 a 72 horas e, de preferência ainda maior, 6 a 24 horas. Também se prefere a condução de separação entre sólidos e líquidos para remover componentes sólidos não decompostos ao término da hidrólise por enzima sacarificante. O método de remoção de componentes sólidos inclui um método de centrifugação, método de separação de membrana e similares, mas sem limitações específicas. Diversos tipos dessas separações entre sólidos e líquidos podem ser combinados e utilizados.

[037] Na solução aquosa de açúcar obtida por meio da etapa de hidrólise da biomassa que contém celulose, componentes sólidos e polímeros hidrossolúveis tais como tanino, enzima sacarificante ou componente de proteína derivado de biomassa são preferencialmente removidos antes da sua passagem através de uma membrana de separação que possui peso molecular de corte de 300 a 800, a fim de evitar sujeira ou obstrução na condução de tratamento de filtragem por meio de membrana de separação que possui peso molecular de corte de 300 a 800 em tratamento pós-etapa. O método de remoção desses componentes não é particularmente limitado, mas o método de remoção preferido inclui um método de filtragem de solução aquosa de açúcar por meio de passagem através de uma membrana de microfiltragem e/ou membrana de ultrafiltragem que possui peso molecular de corte de mais de 2000 e retirada por filtragem de componentes sólidos e polímeros hidrossolúveis para o lado sem permeação. O método de filtragem inclui filtragem sob pressão, filtragem a vácuo e filtragem centrífuga, mas sem limitações específicas. A operação de filtragem é aproximadamente classificada em filtragem sob pressão constante, filtragem sob velocidade de fluxo constante e filtragem com velocidade de fluxo inconstante e pressão inconstante, mas não é particularmente limitada. A operação de filtragem pode ser filtragem em múltiplas etapas que utiliza uma membrana de microfiltragem ou membrana de ultrafiltragem que possui peso molecular de corte de mais de 2000 em duas ou mais vezes, a fim de remover eficientemente componentes sólidos.

[038] A membrana de microfiltragem é uma membrana que possui diâmetro médio de poros de 0,01 μm a 5 mm, é abreviada como membrana de microfiltragem, membrana MF ou similar e é preferencialmente utilizada ao remover-se componentes sólidos contidos na solução aquosa de açúcar. A membrana de microfiltragem utilizada no presente pode ser uma membrana inorgânica e pode ser uma membrana orgânica. Seus exemplos incluem materiais orgânicos tais como celulose, éster de celulose, polissulfona, poliéter sulfona, polietileno clorado, polipropileno, poliolefina, álcool polivinílico, metacrilato de polimetila, fluoreto de polivinilideno e politetrafluoroetileno; metais tais como aço inoxidável; e materiais inorgânicos tais como cerâmica.

[039] Membrana de ultrafiltragem indica uma membrana de separação que possui peso molecular de corte de 600 a 200.000 e é abreviada como membrana de ultrafiltragem, membrana UF ou similar. Conforme descrito em The Membrane Society of Japan, Hymenology Experiment Series, Vol. III, membrana artificial, membros do comitê editorial Naofumi Kimura, Sin-ichi Nakao, Haruhiko Oya e Tsutomu Nakagawa (Kyoritu Shuppan Co., Ltd., 1993), pág. 92, “uma curva obtida por meio de plotagem de dados em um gráfico que possui eixo horizontal com peso molecular de soluto e eixo vertical de rejeição é denominado curva de corte molecular. O peso molecular no qual a rejeição é de 90% é denominado peso molecular de corte de uma membrana”, o peso molecular de corte é conhecido pelos técnicos no assunto como índice que exibe o desempenho de membrana de uma membrana de ultrafiltragem. Na presente invenção, utiliza-se a membrana de ultrafiltragem que possui peso molecular de corte de mais de 2000, de forma que polímeros hidrossolúveis, particularmente enzima sacarificante, contidos na solução aquosa de açúcar possam ser adequadamente removidos.

[040] O material da membrana de ultrafiltragem não é particularmente limitado, mas seus exemplos incluem materiais orgânicos tais como celulose, éster de celulose, polissulfona, polissulfona sulfonatada, poliéter sulfona, poliéter sulfona sulfonatada, polietileno clorado, polipropileno, poliolefina, álcool polivinílico, metacrilato de polimetila, fluoreto de polivinilideno e politetrafluoroetileno; metais tais como aço inoxidável; e materiais inorgânicos tais como cerâmica. Acima de tudo, é preferível membrana orgânica devido à capacidade de remoção de substâncias hidrofóbicas. Destas, poliéter sulfona é preferida e a poliéter sulfona sulfonatada é de maior preferência.

[041] A forma da membrana de ultrafiltragem utilizada não é particularmente limitada e pode ser qualquer uma dentre um tipo de espiral, tipo de fibra oca, tipo tubular e tipo de membrana plana.

[042] Exemplos específicos da membrana de ultrafiltragem utilizada na presente invenção incluem tipo G-5, tipo GH e tipo GK de DESAL; SPE1 de Synder; PM1000, PM2000, MPS-36 e SR2 fabricados pela KOCH; GR95Pp e ETNA01PP fabricados pela ALFALAVAL e NTR-7450 (peso molecular de corte: 600 a 800; vide Water Resarch 37 (2003), 864 a 872) e NTR- 7410 (peso molecular de corte: 1000 a 2000; vide Sanitary Engineering Symposium Academic Papers, 5, 246-251 (1997)), fabricados pela Nitto Denko Corporation.

[043] A pressão de filtragem no tratamento de filtragem pela membrana de ultrafiltragem encontra-se preferencialmente na faixa de 0,1 MPa ou mais a 8 MPa ou menos, dependendo, entretanto, da concentração da solução aquosa de açúcar. Quando a pressão de filtragem for de menos de 0,1 MPa, a velocidade de permeação da membrana pode ser reduzida e, quando a pressão de filtragem for de mais de 8 MPa, a pressão pode afetar a lesão da membrana. Além disso, quando a pressão for de 0,5 MPa ou mais de 6 MPa ou menos, o fluxo de permeação da membrana é alto e, como resultado, a solução aquosa de açúcar pode sofrer permeação eficiente e isso é de maior preferência.

[044] O fluxo de permeação da membrana no tratamento de filtragem pela membrana de ultrafiltragem é de preferencialmente 0,2 m/D ou mais e 4,0 m/D ou menos. Quando o fluxo de permeação for de 0,2 m/D ou menos, a concentração pela membrana de ultrafiltragem não é realizada e, quando o fluxo de permeação for de 2,0 m/D ou menos, a sujeira da membrana torna-se notável. Além disso, quando o fluxo de permeação for de 0,5 m/D ou mais e 2,0 m/D ou mais, a filtragem pela membrana ultravioleta pode ser facilmente realizada e isso é de maior preferência.

[045] O pH da solução aquosa de açúcar no tratamento de filtragem pela membrana de ultrafiltragem não é particularmente limitado, mas o pH é preferencialmente de 5 ou menos e, de maior preferência, 4 ou menos. Quando o pH for de 1 ou menos, grande quantidade de ácido é necessária ao ajustar-se o pH. O limite inferior do pH é, portanto, preferencialmente de 1 do ponto de vista de eficiência econômica. O efeito do ajuste de pH da solução aquosa de açúcar é notável quando está contida uma substância que é um composto aromático tal como ácido coumárico ou ácido ferúlico e possui um grupo de ácido carboxílico.

[046] A presente invenção é caracterizada porque a solução aquosa de açúcar obtida por meio do método descrito acima é submetida ao tratamento de filtragem por uma membrana de separação que possui peso molecular de corte na faixa de 300 a 800, preferencialmente 300 a 500 e/ou 600 a 800. No tratamento de filtragem por uma membrana de separação que possui peso molecular de corte de menos de 300 ou mais de 800, venenos de catalisador que inibem uma etapa de síntese de álcool de açúcar descrita posteriormente não podem ser separados, o que não é preferido. O tratamento de filtragem por uma membrana de separação pode ser tratamento de filtragem por uma série de membranas de separação e, no caso de tratamento de filtragem por uma série de membranas de separação, pode ser tratamento de filtragem por um único tipo de membrana de separação e pode ser tratamento de filtragem por uma série de tipos.

[047] O material da membrana de separação não é particularmente limitado e pode-se utilizar um material de polímero, tal como um polímero de éster de celulose, como acetato de celulose, poliamida, poliéster, póli-imida ou polímero de vinila. A membrana de separação não é limitada, entretanto, a uma membrana constituída de um único tipo dos materiais acima, mas pode ser uma membrana que contém uma série de materiais de membrana. A estrutura de membrana pode ser uma membrana assimétrica que possui uma camada densa sobre pelo menos uma de suas superfícies e possui microporos com tamanho de poros que aumenta gradualmente em direção ao lado interno da membrana ou outra superfície da camada densa e uma membrana composta que possui camada funcional muito final formada sobre uma camada densa de membrana assimétrica por outros materiais.

[048] Destas, prefere-se uma membrana composta com uma camada funcional de poliamida, que possui alta resistência à pressão, alta permeabilidade a água, alto desempenho de remoção de soluto e excelente potencial. Para manter a durabilidade da pressão de operação, alta permeabilidade à água e desempenho de rejeição, é apropriada uma membrana que possui estrutura na qual uma camada funcional compreende poliamida e é mantida por um suporte que compreende membrana porosa ou tecido não tecido.

[049] Exemplos específicos de uma membrana de separação de poliamida preferida utilizada na presente invenção incluem a série NFW fabricada pela SYNDER.

[050] A pressão de filtragem no tratamento de filtragem pela membrana de separação descrita acima encontra-se preferencialmente na faixa de 0,1 MPa ou mais a 8 MPa ou menos, dependendo, entretanto, da concentração da solução aquosa de açúcar. Quando a pressão de filtragem for de menos de 0,1 MPa, a velocidade de permeação da membrana é reduzida e, quando a pressão de filtragem for de mais de 8 MPa, ela pode afetar a lesão da membrana. Quando a pressão de filtragem for de 0,5 MPa ou mais de 6 MPa ou menos, o fluxo de permeação da membrana é alto e, como resultado, a solução aquosa de açúcar pode sofrer permeação eficiente e isso é de maior preferência.

[051] A presente invenção é caracterizada porque venenos de catalisador do catalisador metálico utilizado em reação de hidrogenação pós- etapa são removidos do lado sem permeação da membrana de separação, recolhendo ao mesmo tempo a solução de açúcar do lado de permeação da membrana de separação pelo tratamento de filtragem.

[052] Com referência aos venenos de catalisador removidos do lado sem permeação da membrana de separação, substâncias específicas ainda não são especificadas. Considera-se, entretanto, que são substâncias geradas pela hidrólise de biomassa que contém celulose e são substâncias que possuem peso molecular de mais de pelo menos 300. Substâncias orgânicas com baixo peso molecular, tais como composto de nitrogênio, composto de enxofre, composto de fósforo e metais tais como Ag, Hg, Pb, Bi, Sn, Cd e As são conhecidos convencionalmente como venenos de catalisador para catalisador metálico. Esses venenos de catalisador convencionais são, entretanto, substâncias que possuem peso molecular de menos de 300 a 800 e existe a possibilidade de que venenos de catalisador gerados por meio de hidrólise de biomassa que contém celulose sejam venenos de catalisador inovadores que não são identificados até aqui.

[053] Açúcares que são materiais de partida na produção de álcool de açúcar por meio de reação de hidrogenação pós-etapa estão contidos na solução de açúcar coletada do lado de permeação da membrana de separação. O tipo de açúcar não é particularmente limitado, mas prefere-se que monossacarídeo seja componente principal e prefere-se que xilose e/ou glicose sejam componente principal.

[054] A presente invenção é caracterizada porque a solução de açúcar obtida pela etapa descrita acima é submetida a reação de hidrogenação para sintetizar álcool de açúcar. Na reação de hidrogenação, fase líquida que contém açúcar é colocada em contato com catalisador metálico na presença de hidrogênio. Neste caso, o catalisador metálico pode ser suspenso na fase líquida (método de suspensão) ou a fase líquida pode ser passada através de um leito de catalisador fluidificado (método de leito fluidificado) ou leito de catalisador fixo (método de leito fixo).

[055] O catalisador metálico utilizado na reação de hidrogenação é preferencialmente um catalisador que contém metais selecionados a partir de elementos do Grupo 8 da tabela periódica. Os elementos do Grupo 8 da tabela periódica indicam elementos do grupo de ferro, cobalto, níquel e platina. Os elementos do grupo de platina indicam seis elementos de rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio e platina. Dentre os metais selecionados a partir de elementos do Grupo 8 da tabela periódica, os metais selecionados a partir de elementos do grupo de platina e níquel são de maior preferência e rutênio ou níquel é de preferência ainda maior. Exemplos específicos do catalisador metálico que contém rutênio ou níquel incluem um catalisador de rutênio e catalisador de níquel Raney.

[056] O teor de rutênio no catalisador de rutênio é preferencialmente de 0,1 a 5% em peso e, de maior preferência, de 1 a 5% em peso, com base no peso de material veículo, em termos de elemento de rutênio.

[057] O catalisador de níquel Raney é um catalisador obtido por meio da ativação de liga Raney que compreende níquel e alumínio como componentes principais em solução aquosa alcalina e outros metais podem ser adicionados aos metais acima com o propósito de aumentar a atividade de hidrogenação e proporcionar durabilidade contra substâncias venenosas. O metal adicionado é pelo menos um selecionado a partir de ferro, cromo, cobalto, manganês e molibdênio. O catalisador de níquel Raney pode ser catalisador de níquel Raney ativado. Especificamente, o catalisador de níquel Raney é catalisador do tipo R-2313A disponível por meio da Nikko Rica Corporation. O catalisador do tipo R-2313A é cocatalisador de molibdênio e geralmente contém cerca de 1,5% de molibdênio e 85% de níquel.

[058] Ao utilizar-se o catalisador de níquel Raney, prefere-se que seja adicionado um composto básico para ajustar o pH de líquido de reação em 7 a 10, a fim de evitar a fusão de níquel. O pH é, de maior preferência, de 8 a 9. O composto básico adicionado é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste de óxido de magnésio, borato de sódio, borato de potássio e hidrogênio fosfato dipotássico.

[059] A concentração de açúcares na solução de açúcar fornecida para a reação de hidrogenação não é particularmente limitada e pode basicamente ser livremente selecionada. A concentração de açúcares é o percentual em peso calculado com base no valor obtido por meio de divisão do peso total (denominado a seguir peso de açúcar) de glicose, xilose e oligossacarídeo pelo peso total da solução e, em muitos casos, encontra-se na faixa de 2 a 80% em peso e, preferencialmente, na faixa de 20 a 70% em peso.

[060] O solvente de reação na reação de hidrogenação é solvente aquoso. O termo “aquoso” indica água e uma mistura de água que contém preferencialmente pelo menos um solvente orgânico miscível em água em quantidade de 50% em volume ou menos, preferencialmente 50% em volume ou menos e, particularmente, 50% em volume ou menos. A mistura é, por exemplo, uma mistura de alcanol C1 a C4, tal como metanol, etanol, n-propanol ou isopropanol, e água. Utiliza-se água como solvente isolado em muitos casos.

[061] Isopropanol é doador de átomo de hidrogênio e considera- se que a reação de transferência de hidrogênio processa-se em aldeído de açúcar. Prefere-se, portanto, utilizar isopropanol, em que o rendimento de álcool de açúcar como produto é adicionalmente aprimorado.

[062] A pressão parcial de hidrogênio na reação de hidrogenação encontra-se preferencialmente na faixa de 0,1 a 15 MPa, de maior preferência na faixa de 1 a 10 MPa e, de preferência ainda maior, na faixa de 1 a 5 MPa. A temperatura de reação encontra-se preferencialmente na faixa de 80 a 200 °C e, de maior preferência, na faixa de 100 a 150 °C.

[063] Para o peso da solução de açúcar como material de partida, peso de açúcar W1 é considerado peso de conversão e a relação entre W1 e a quantidade de catalisador de rutênio W2 em termos de rutênio não é particularmente limitada. A razão entre W1 e W2 (W1/W2) é preferencialmente de 1 a 100 e, de maior preferência, de 1 a 20, do ponto de vista de eficiência econômica excelente em conjunto com rendimento excelente de produto.

[064] Para o peso da solução de açúcar como material de partida, peso de açúcar W1 é considerado peso de conversão e a relação entre W1 e a quantidade de catalisador de níquel Raney W3 em termos de níquel não é particularmente limitada. A razão entre W1 e W3 (W1/W3) é preferencialmente de 1 a 100 e, de maior preferência, de 1 a 20, do ponto de vista de eficiência econômica excelente em conjunto com rendimento excelente de produto.

[065] Pode-se utilizar o catalisador metálico sustentado sobre um veículo sólido. É apropriado que o veículo sólido que sustenta o catalisador metálico seja um veículo sólido no qual pelo menos uma de suas partes compreende material poroso e é apropriado que um metal de transição seja sustentado sobre a superfície do material poroso. No veículo sólido utilizado para o catalisador de acordo com a presente invenção, portanto, é apropriado que a superfície pelo menos da sua parte sobre a qual o metal de transição é sustentado compreenda material poroso. O veículo sólido completo pode compreender material poroso ou a superfície do suporte que compreende um material não poroso pode ser coberta com material poroso. Além disso, o suporte pode compreender outro material poroso.

[066] O veículo sólido é, por exemplo, aquele em que pelo menos uma de suas partes pode compreender um óxido inorgânico. O óxido inorgânico é preferencialmente o material poroso descrito acima. O veículo sólido utilizado para o catalisador de acordo com a presente invenção é preferencialmente aquele em que pelo menos uma de suas partes é um veículo sólido que indica acidez e o veículo sólido que indica acidez é preferencialmente o material poroso descrito acima. Como resultado de investigações dos inventores do presente, o veículo sólido é preferencialmente um veículo sólido no qual moléculas de hidrogênio dissociam-se por um metal tal como Pt para desenvolver pontos ácidos de prótons sobre o veículo.

[067] Exemplos específicos do veículo sólido incluem sílica, alumina, sílica-alumina, zeólito, titânia, zircônia e carvão ativado.

[068] O formato e a forma do veículo sólido não são particularmente limitados e o veículo sólido pode, por exemplo, ter forma de pó, forma particulada, forma granular, forma de pelotas, forma de favo de mel, tipo de extrusão, forma de anel, forma de coluna, tipo de extrusão de nervuras e forma de anel de nervuras. Os veículos em forma de pó, forma de partículas, forma granular e forma de pelotas podem compreender apenas, por exemplo, o material poroso descrito acima, óxido ou material que indica acidez. Por outro lado, o veículo com estrutura de favo de mel pode ser veículo, no qual a superfície de suporte que compreende material não poroso, tal como cordierita ou similar, é coberta com o material poroso descrito acima, óxido ou material que indica acidez. Além disso, o suporte pode compreender outro material poroso conforme descrito acima.

[069] Hidrogenação por meio de método de suspensão e aparelho apropriado para a hidrogenação por um leito catalisador fluidificado e leitor de catalisador fixo são conhecidos no estado da técnica (por exemplo, Ullmanns Enzyklopadie der Techenischen Chemie (Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry), quarta edição, Volume 13, págs. 135 e seguintes, e P. N. Rylander, Hydrogenation and Dehydrogenation em Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, quinta ed., CD-ROM).

[070] O álcool de açúcar obtido na presente invenção não é particularmente limitado, mas os açúcares contidos na solução de açúcar são utilizados como material de partida, prefere-se que um produto reduzido de monossacarídeo seja um componente principal e prefere-se que xilitol e/ou sorbitol sejam um componente principal.

[071] Para atingir qualidade até o ponto em que o álcool de açúcar pode ser utilizado em alimento e bebida geral, conforme o necessário, o álcool de açúcar obtido por meio da reação de hidrogenação é purificado por meio de um método tal como deionização por resina de troca de íons ou similar, ajuste do teor por meio de separação cromatográfica ou similar e, conforme o necessário, é adicionalmente passado por meio de operações de concentração; polvilhamento por meio de secagem por pulverização, secagem por granulação ou similar; modelagem; e similares. Desta forma, podem ser obtidos produtos de diversas formas, tais como produto líquido, produto em pó, produto granular, produto moldado, mistura com outros componentes e similares.

[072] O álcool de açúcar obtido na presente invenção pode ser utilizado isoladamente como adoçante. Além disso, quantidade apropriada do álcool de açúcar é misturada com pelo menos um dentre diversos açúcares e álcoois de açúcar tais como açúcar, açúcar de uva, glicose, xilose, lactose, mel, doce em pó, açúcar isomerizado, maltose, malto-oligossacarídeo, xilo- oligossacarídeo, celo-oligossacarídeo, xarope de amido glutinoso, trealose, celobiose, palatinose, açúcar de bordo, eritritol, xilitol, manitol, sorbitol, maltitol, lactitol, maltotetraitol, xilobi-itol, xilotri-itol, xilotetraitol, palatinose reduzida, hidrolisado de amido reduzido, xarope de açúcar de malte reduzido e xilo- oligossacarídeo reduzido; diversos adoçantes altos, tais como esteviosídeo, di- hidrochalcone, glicirrizina, sacarina, aspartame e sucralose; e adoçantes que incluem, por exemplo, extrato de Siraitia grosvenorii, glicina e alanina, em proporção opcional, e a mistura resultante pode ser utilizada. Além disso, o álcool de açúcar é misturado com diversos amidos e amidos processados, tais como amido, amido oxidado, amido tratado com ácido, amido processado, dextrina, dextrina ramificada, ciclodextrina, ciclodextrina ramificada, hidretos de várias dextrinas e polidextrolose, e a mistura resultante pode ser utilizada.

[073] Além do acima, o álcool de açúcar pode ser utilizado em cigarros, creme dental, batom, creme labial, remédios internos, pastilhas, cápsulas de óleo de fígado de bacalhau, desodorizantes bucais, agentes aromatizantes para a boca, enxaguantes bucais e similares, em que o formato pode ser selecionado dependendo dos usos, como forma sólida, forma em pó, forma granular, forma de pasta ou forma líquida. O álcool de açúcar pode também ser utilizado como aprimorador de sabor e aprimorador da qualidade de produtos de luxo, cosméticos, produtos farmacêuticos e similares.

[074] Diversos derivados tais como derivados de éter e derivados de éster podem ser produzidos de forma significativamente fácil por meio de reação química, utilizando o álcool de açúcar como material de partida.

[075] O álcool de açúcar obtido na presente invenção pode também produzir derivados de poliol tais como etileno glicol, propileno glicol, 1,3- propanodiol, glicerol e álcool de açúcar anidro. Esses derivados de álcool de açúcar podem ser utilizados em tensoativo, emulsificante, reagente para reação enzimática, plástico, base sintética de fibras químicas e similares.

[076] Exemplos preferidos do álcool de açúcar anidro que é derivado de poliol incluem misturas que compreendem sorbitano e/ou xilitano como componente principal.

[077] O sorbitano é um termo geral de 1,4-anidro-D-sorbitol, 1,5- anidro-D-sorbitol, 2,5-anidro-D-sorbitol, 3,6-anidro-D-sorbitol, 2,5-anidro-L- manitol, 2,5-anidro-L-iditol e similares e o sorbitano na presente invenção pode ser uma substância isolada dos componentes descritos acima e pode ser uma mistura dos componentes descritos acima (Applied Catalysis, A: General, 492 (2015) 252-261).

[078] Xilitano é um termo geral de 1,4-anidro-D-xilitol, 2,5-anidro- D-xilitol e similares e o xilitano na presente invenção pode ser uma substância isolada dos componentes descritos acima e pode ser uma mistura dos componentes descritos acima (Energy & Fuels, 29 (10) 6529-6535; 2015).

[079] O álcool de açúcar anidro é obtido por meio de desidratação térmica do álcool de açúcar de acordo com a presente invenção na presença de catalisador ácido.

[080] O catalisador ácido é preferencialmente um ácido orgânico, ácido inorgânico e ácido Lewis e, de maior preferência, um ácido orgânico tal como ácido metanossulfônico, ácido p-toluenossulfônico, ácido benzenossulfônico, ácido trifluorometanossulfônico, ácido acético, ácido trifluoroacético, ácido tricloroacético ou ácido cítrico; ácido inorgânico tal como ácido clorídrico, ácido sulfúrico concentrado, sulfato de sódio, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido oxálico, ácido bórico ou ácido fluorobórico; e ácido Lewis, tal como cloreto de ferro, cloreto de alumínio ou triflato de bismuto. O catalisador ácido é, de maior preferência, ácido p-toluenossulfônico, ácido metanossulfônico, ácido sulfúrico concentrado e cloreto de ferro.

[081] A concentração de álcool de açúcar na síntese do álcool de açúcar anidro não é particularmente limitada. A concentração de álcool de açúcar é % em peso calculado com base no valor obtido por meio de divisão do peso total (denominado a seguir peso de álcool de açúcar) de sorbitol, xilitol e álcool de oligossacarídeo pelo peso total da solução e, em muitos casos, encontra-se na faixa de 50 a 80% em peso, preferencialmente na faixa de 55 a 80% em peso e, de maior preferência, na faixa de 60 a 80% em peso. O solvente de reação é solvente aquoso ou a ausência de solvente e é preferencialmente a ausência de solvente.

[082] A pressão de reação encontra-se preferencialmente na faixa de 5 a 300 Pa e, de maior preferência, na faixa de 10 a 150 Pa.

[083] A temperatura de reação encontra-se preferencialmente na faixa de 100 a 200 °C, de maior preferência de 100 a 160 °C e, de preferência ainda maior, 120 a 140 °C.

[084] O tempo de reação encontra-se preferencialmente na faixa de 0,5 a 2 horas e, de maior preferência, na faixa de 0,8 a 1,2 horas, nas faixas de temperatura descritas acima.

[085] Quando o tempo de reação for curto demais, a conversão de reação é reduzida. Quando o tempo de reação for longo demais, processa-se reação excessiva de desidratação de sorbitol e forma-se isossorbeto, ambos resultando na deterioração do rendimento de sorbitano. O tempo de reação encontra-se, portanto, preferencialmente na faixa de 0,5 a 2 horas e, de maior preferência, na faixa de 0,8 a 1,2 horas.

[086] Para o peso de álcool de açúcar como material de partida, peso de álcool de açúcar W4 é considerado peso de conversão e a relação para a quantidade de catalisador ácido W5 ocorre quando a razão (W4/W5) entre W4 e W5 for grande demais, a conversão de reação é reduzida e, quando a razão for pequena demais, processa-se reação de desidratação excessiva de sorbitol e é formado isossorbeto, ambos resultando em deterioração de rendimento de sorbitano. W4/W5 é, portanto, preferencialmente 75 a 200 e, de maior preferência, de 100 a 150.

[087] O álcool de açúcar anidro obtido na presente invenção é aquele em que sorbitano e/ou xilitano, como seus componentes principais, são conhecidos para uso como agente umectante e podem, portanto, ser utilizados, por exemplo, em loções, cremes, loções leitosas, loções para a pele, líquidos de beleza, géis, preparações de embalagem ou similares. Além disso, o álcool de açúcar anidro pode ser utilizado em preparações de cuidados com a pele tais como loções corporais ou limpadores faciais, preparações de maquiagem, preparações de cuidados com os cabelos, sabonetes, sabões, antissépticos para as mãos ou aditivos de banho. Além disso, o álcool de açúcar anidro pode ser utilizado por meio de mistura com produtos farmacêuticos, semidrogas e cosméticos e é aplicado de forma particularmente fácil a composições de agentes externos aplicadas a uma pele externa, tais como produtos farmacêuticos, semidrogas ou composições cosméticas.

[088] O álcool de açúcar anidro obtido na presente invenção é condensado com ácido graxo e pode ser utilizado em seguida em tensoativos, reagentes para reação enzimática e similares. Além disso, PEG obtido por meio da adição de cadeias de polietileno glicol a um condensado de éster de ácido graxo e álcool de açúcar anidro pode ser utilizado em tensoativos, reagentes para reação enzimática e similares.

[089] O ácido graxo utilizado na presente invenção não é particularmente limitado e seus exemplos incluem ácido graxo insaturado e ácido graxo saturado linear ou ramificado que contém 6 a 24 átomos de carbono. Exemplos específicos do ácido graxo incluem ácido caproico, ácido caprílico, ácido cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido beênico, ácido lignocérico, ácido oleico, ácido elaídico, ácido linoleico, ácido linolênico, ácido erúcico, ácido isoesteárico, ácido 2-etil-hexílico e ácido ricinoleico condensado. Esses ácidos graxos podem ser utilizados isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos.

[090] Na presente invenção, a quantidade carregada do ácido graxo a álcool de açúcar ou álcool de açúcar anidro varia dependendo do grau alvo de esterificação e não é uniforme. O teor de álcool de açúcar não reagido ou álcool de açúcar anidro no produto de reação obtido aumenta enquanto o grau de esterificação é pequeno. O método de acordo com a presente invenção pode, portanto, tornar-se particularmente eficaz, por exemplo, ao reagir na quantidade carregada de ácido graxo de cerca de 0,1 a 1 mol por 1 mol de álcool de açúcar ou álcool de açúcar anidro.

[091] Na presente invenção, a reação de esterificação entre álcool de açúcar ou álcool de açúcar anidro e ácido graxo pode ser conduzida na ausência de catalisador ou pode ser conduzida utilizando catalisador ácido ou catalisador alcalino. A reação é preferencialmente conduzida na presença de catalisador alcalino. Exemplos do catalisador ácido incluem ácido protônico tal como ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido hipofosforoso, ácido p-toluenossulfônico ou ácido metanossulfônico, seus sais e haletos metálicos. Exemplos do catalisador alcalino incluem um hidróxido de metal alcalino tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio ou hidróxido de lítio, carbonato de metal alcalino, tal como carbonato de sódio ou carbonato de potássio, hidrogênio carbonato de metal alcalino, metal alcalino, metal alcalino-terroso, óxido de metal alcalino-terroso, hidróxido de metal alcalino-terroso, outros metais e óxidos dos outros metais. A quantidade do catalisador alcalino utilizado é de 0,01 a 10,0% em massa e, preferencialmente, 0,1 a 1,0% em massa da quantidade carregada total (em termos de matéria seca).

[092] A reação de esterificação é conduzida, por exemplo, por meio de fornecimento de álcool de açúcar ou álcool de açúcar anidro, ácido graxo e catalisador a um recipiente de reação habitual equipado com um agitador, camisa de aquecimento, placa de membrana, tubo de sopro de gás inerte, termômetro e separador de água equipado com condensador, seguido por agitação e mistura, e aquecimento da mistura resultante sob temperatura previamente determinada por certo período de tempo em atmosfera de gás inerte opcional tal como dióxido de carbono ou nitrogênio mediante remoção de água produzida pela reação de esterificação para o lado externo do sistema. A temperatura de reação encontra-se normalmente na faixa de 150 a 250 °C e, preferencialmente, na faixa de 200 a 250 °C. A condição de pressão de reação é pressão reduzida ou pressão atmosférica e o tempo de reação é de 0,5 a 15 horas e, preferencialmente, de 1 a 6 horas. O objetivo da reação geralmente é determinado por meio de medição de valor ácido de mistura de reação, em que o padrão é de 10 ou menos.

[093] A pressão de reação encontra-se preferencialmente na faixa de 5 a 300 Pa e, de maior preferência, na faixa de 10 a 150 Pa.

[094] Após o término da reação de esterificação, ao utilizar-se um catalisador, o catalisador que permaneceu na mistura de reação é neutralizado. Neste caso, prefere-se conduzir tratamento de neutralização sob temperatura líquida na faixa de 180 a 200 °C. Caso hidróxido de sódio seja utilizado como catalisador alcalino e neutralizado com ácido fosfórico (85% em massa), a neutralização do catalisador é conduzida por meio da adição de ácido fosfórico (85% em massa) pelo menos em quantidade obtida por meio de divisão da quantidade de ácido fosfórico calculada pela fórmula de neutralização (1) a seguir por 0,85, preferencialmente duas a três vezes a quantidade de ácido fosfórico (85% em massa) da quantidade obtida por meio de divisão da quantidade de ácido fosfórico calculada pela fórmula de neutralização (1) a seguir por 0,85 a uma mistura de reação e mistura suficiente da mistura resultante. Após a neutralização, a mistura é mantida em repouso àquela temperatura preferencialmente por meia hora ou mais, de maior preferência por uma a dez horas. Caso álcool de açúcar não reagido ou álcool de açúcar anidro seja separado em camada inferior, a camada inferior é removida.

[095] Fórmula de neutralização (1): 3NaOH+HaPO4 >NaaPO4+H2O.

[096] O éster de álcool de açúcar anidro obtido na presente invenção compreende éster de sorbitano e/ou éster de xilitano como componente principal e o éster de sorbitano é amplamente utilizado como emulsificante de produtos industriais tais como plástico, borracha, fibra e tinta; produtos farmacêuticos; e cosméticos, incluindo alimentos. Considera-se, portanto, a aplicação como os mesmos usos.

[097] O álcool de açúcar obtido na presente invenção pode produzir derivados de poliol tais como etileno glicol, propileno glicol, 1,3-propano diol, glicerol e açúcar anidro. Esses derivados de álcool de açúcar podem também ser utilizados em tensoativo, emulsificante, reagente para reação enzimática, plástico e base sintética de fibra química. Esses derivados de álcool de açúcar podem também ser utilizados em tensoativo, emulsificante, REAGENTE para reação enzimática, plástico e base sintética de fibra química. EXEMPLOS

[098] A presente invenção é descrita abaixo com mais detalhes por meio de referência aos Exemplos a seguir. O escopo da presente invenção não se limita, entretanto, aos Exemplos. EXEMPLO DE REFERÊNCIA 1 PREPARAÇÃO DE CELULASE BRUTA DERIVADA DE TRICHODERMA :

[099] Celulase bruta derivada de Trichoderma foi preparada por meio do método a seguir. CULTIVO PRÉVIO:

[100] 5% (peso/volume) de milhocina, 2% (peso/volume) de glicose, 0,37% (peso/volume) de tartarato de amônio, 0,14% (peso/volume) de sulfato de amônio, 0,2% (peso/volume) de di-hidrogênio fosfato de potássio, 0,03% (peso/volume) de di-hidrato cloreto de cálcio, 0,03% (peso/volume) de hepta-hidrato sulfato de magnésio, 0,02% (peso/volume) de cloreto de zinco, 0,01% (peso/volume) de hexa-hidrato cloreto de ferro (III), 0,004% (peso/volume) de penta-hidrato sulfato de cobre (II), 0,0008% (peso/volume) de tetra-hidrato cloreto de manganês, 0,0006% (peso/volume) de ácido bórico e 0,0026% (peso/volume) de tetra-hidrato heptamolibdato de hexa-amônio foram adicionados a água destilada e 100 ml da solução resultante foram colocados em um frasco Erlenmeyer de 500 ml equipado com membrana e submetidos a esterilização de autoclave a 121 °C por quinze minutos. Após resfriamento, PE- M e Tween 80 submetidos separadamente a esterilização de autoclave a 121 °C por quinze minutos foram adicionados em quantidade de 0,01% (peso/volume), respectivamente, à solução. Trichoderma reesei ATCC66589 (fornecido por meio da ATCC) foi inoculado no meio de cultivo prévio, de forma a ser 1x105 contagens/ml e cultivado por meio de agitação a 28 °C por 72 horas em 180 rpm para realizar cultivo prévio (aparelho de agitação: BIO-SHAKER BR-40LF, fabricado pela TAITEC). CULTIVO:

[101] 5% (peso/volume) de milhocina, 2% (peso/volume) de glicose, 10% (peso/volume) de celulose (AVICEL), 0,37% (peso/volume) de tartarato de amônio, 0,14% (peso/volume) de sulfato de amônio, 0,2% (peso/volume) de di-hidrogênio fosfato de potássio, 0,03% (peso/volume) de di-hidrato cloreto de cálcio, 0,03% (peso/volume) de hepta-hidrato sulfato de magnésio, 0,02% (peso/volume) de cloreto de zinco, 0,01% (peso/volume) de hexa-hidrato cloreto de ferro (III), 0,004% (peso/volume) de penta-hidrato sulfato de cobre (II), 0,0008% (peso/volume) de tetra-hidrato cloreto de manganês, 0,0006% (peso/volume) de ácido bórico e 0,0026% (peso/volume) de tetra-hidrato heptamolibdato de hexa-amônio foram adicionados a água destilada e 2,5 l da solução resultante foram colocadas em uma jarra de agitação de 5 l (DPC-2A, fabricada pela ABLE Corporation) e submetidas a esterilização em autoclave a 121 °C por quinze minutos. Após resfriamento, PE-M e Tween 80 submetidos separadamente a esterilização de autoclave a 121 °C por quinze minutos foram adicionados em quantidade de 0,1%, respectivamente, à solução. 250 ml de Trichoderma reesei PC3-7 previamente cultivado em cultivo líquido por meio do método descrito acima foram inoculados na solução obtida acima. Em seguida, o cultivo foi conduzido a 28 °C por 87 horas em 300 rpm e velocidade de fluxo de ar de 1 vvm. Após a centrifugação, o sobrenadante foi submetido a filtragem de membrana (STERICUP GV, material: PVDF, fabricado pela MILLIPORE). Adicionou-se β-glicosidase (Novozyme 188) ao meio de cultivo preparado sob as condições descritas acima em quantidade de 1/100 como razão em peso de proteína para preparar celulase bruta. EXEMPLO DE REFERÊNCIA 2 ETAPA DE HIDRÓLISE DE BIOMASSA QUE CONTÉM CELULOSE (TRATAMENTO COM ÁCIDO SULFÚRICO DILUÍDO E TRATAMENTO COM ENZIMAS SACARIFICANTES):

[102] Utilizou-se palha de arroz como biomassa que contém celulose. A biomassa que contém celulose foi mergulhada em solução aquosa de ácido sulfúrico a 1% e tratada em autoclave (fabricado pela Nitto Koatsu) a 150 °C por trinta minutos. Após o tratamento, conduziu-se separação de sólido e líquido para separar em uma solução aquosa de ácido sulfúrico e celulose tratada com ácido sulfúrico. A celulose tratada com ácido sulfúrico e o líquido de tratamento de ácido sulfúrico diluído foram agitados e misturados de forma que a concentração de componente sólido fosse de 10% em peso e o pH fosse ajustado a cerca de 7,0 por hidróxido de sódio. Adicionou-se celulase bruta derivada de Trichoderma reesei como enzima sacarificante ao líquido misturado e a reação de hidrólise foi conduzida a 40 °C por um dia mediante mistura do líquido misturado por meio de agitação. Em seguida, conduziu-se centrifugação (3000G) e lignina ou celulose não decomposta foi removida por meio de separação. Desta forma, obteve-se uma solução aquosa de açúcar. EXEMPLO DE REFERÊNCIA 3 TRATAMENTO PRÉVIO DE BIOMASSA QUE CONTÉM CELULOSE (TRATAMENTO COM VAPOR E EXPLOSÃO E TRATAMENTO COM ENZIMAS SACARIFICANTES):

[103] Utilizou-se palha de arroz como biomassa que contém celulose. 100 g da biomassa que contém celulose foram colocados em uma máquina de teste de vapor e explosão de dois litros (fabricada pela Nihon Dennetsu Co., Ltd.) e vapor foi soprado em seguida. O lado interno do recipiente foi mantido sob 2,5 MPa por 2,5 minutos e exposto instantaneamente em seguida à atmosfera para realizar tratamento de explosão e foi coletada uma amostra. A temperatura no interior do recipiente nesse momento foi de 225 °C. O teor de água do produto tratado nesse momento foi de 84,4%. Adicionou-se água de forma que a concentração de componente sólido seja de 10% em peso e adicionou-se solução aquosa de 1N hidróxido de sódio para ajustar o pH em 7,0. Adicionou-se celulase bruta derivada de Trichoderma reesei como enzima sacarificante ao líquido misturado resultante e a reação de hidrólise foi conduzida a 40 °C por um dia mediante agitação e mistura. Em seguida, a mistura de reação foi submetida a centrifugação (3000G) para separar e remover lignina e celulose não decomposta. Desta forma, obteve-se uma solução aquosa de açúcar. EXEMPLO DE REFERÊNCIA 4 ETAPA DE HIDRÓLISE DE BIOMASSA QUE CONTÉM CELULOSE (TRATAMENTO HIDROTERMAL E TRATAMENTO COM ENZIMAS SACARIFICANTES):

[104] Utilizou-se palha de arroz como biomassa que contém celulose. A biomassa que contém celulose foi mergulhada em água e tratada em autoclave (fabricado pela Nitto Koatsu Co., Ltd.) a 180 °C por vinte minutos mediante agitação. A pressão neste caso foi de 10 MPa. Após o tratamento, a mistura tratada foi submetida a separação de sólidos e líquidos por meio de centrifugação (3000G) para separação em componente de solução e componente de biomassa tratada. O pH da solução foi ajustado em cerca de 7,0 por hidróxido de sódio. Adicionou-se celulase bruta derivada de Trichoderma reesei como enzima sacarificante ao líquido misturado resultante e a reação de hidrólise foi conduzida a 40 °C por um dia mediante agitação e mistura. Em seguida, a mistura de reação foi submetida a centrifugação (3000G) para separar e remover lignina ou celulose não decomposta. Desta forma, obteve-se uma solução aquosa de açúcar. EXEMPLO DE REFERÊNCIA 5 ETAPA DE HIDRÓLISE DE BIOMASSA QUE CONTÉM CELULOSE (TRATAMENTO COM AMÔNIA E TRATAMENTO COM ENZIMAS SACARIFICANTES):

[105] Utilizou-se palha de arroz como biomassa que contém celulose. A biomassa que contém celulose foi colocada em reator com pequenas dimensões (TVS-N2, 30 ml, fabricado pela Taiatsu Techno Corporation) e resfriada com nitrogênio líquido. Gás amônia com concentração de 100% fluiu para o interior do reator e a amostra foi completamente mergulhada em amônia líquida a 100%. A tampa do reator foi fechada e o reator foi mantido à temperatura ambiente por cerca de quinze minutos. O reator foi tratado em seguida em banho de óleo de 150 °C por uma hora. Após o tratamento, o reator foi retirado do banho de óleo, gás de amônia vazou imediatamente em uma câmara de retirada e o interior do reator sofreu vácuo a 10 Pa por uma bomba de vácuo para secar a biomassa que contém celulose. Água pura e a biomassa que contém celulose tratada foram agitadas e misturadas de forma que a centralização de componente sólido seja de 15% em peso e o pH foi ajustado em cerca de 7,0 por ácido sulfúrico e por óxido de sódio. Adicionou-se celulase bruta derivada de Trichoderma reesei como enzima sacarificante ao líquido misturado resultante e a reação de hidrólise foi conduzida a 40 °C por um dia mediante agitação e mistura. Em seguida, a mistura de reação foi submetida a centrifugação (3000G) para separar e remover lignina ou celulose não decomposta. Desta forma, obteve-se uma solução aquosa de açúcar. EXEMPLO DE REFERÊNCIA 6 ETAPA DE HIDRÓLISE DE BIOMASSA QUE CONTÉM CELULOSE (TRATAMENTO COM HIDRÓXIDO DE SÓDIO E TRATAMENTO COM ENZIMAS SACARIFICANTES):

[106] Utilizou-se palha de arroz como biomassa que contém celulose. A biomassa que contém celulose foi mergulhada em solução aquosa de hidróxido de sódio, de tal forma que a quantidade do alcalino adicionado seja de 10% em peso com base na biomassa que contém celulose e a mistura resultante foi tratada em autoclave (fabricada pela Nitto Koatsu Co., Ltd.) a 80 °C por três horas. Após o tratamento, a mistura tratada foi submetida a separação de sólidos e líquidos para separação em uma solução aquosa de hidróxido de sódio e celulose tratada com hidróxido de sódio. Em seguida, a celulose tratada com hidróxido de sódio e o líquido de tratamento de hidróxido de sódio foram agitados e misturados de tal forma que a concentração de componente sólido seja de 10% em peso e o pH foi ajustado em seguida para cerca de 7 com ácido clorídrico. Adicionou-se celulase bruta derivada de Trichoderma reesei como enzima sacarificante ao líquido misturado resultante e a reação de hidrólise foi conduzida a 40 °C por um dia mediante agitação e mistura. Em seguida, a mistura de reação foi submetida a centrifugação (3000G) para separar e remover lignina ou celulose não decomposta. Desta forma, obteve-se uma solução aquosa de açúcar. EXEMPLO DE REFERÊNCIA 7 TRATAMENTO DE MEMBRANA DE MICROFILTRAGEM E MEMBRANA DE ULTRAFILTRAGEM DE SOLUÇÃO AQUOSA DE AÇÚCAR:

[107] Cada uma das soluções aquosas de açúcar descritas nos Exemplos de Referência 2 a 6 foi filtrada utilizando uma membrana de microfiltragem (nome do produto: Slurry Cap, tamanho dos poros: 0,45 μm). O permeado da membrana de microfiltragem foi filtrado em seguida utilizando membrana de ultrafiltragem e uma unidade de filtragem de membrana plana “SEPA-11” (fabricada pela GE Osmonics Inc.) sob as condições de velocidade de linha de superfície de membrana: 20 cm/seg e pressão de filtragem: 1 MPa e o tratamento de filtragem foi conduzido até que o fluxo de permeação atingisse 0,5 m/dia. Desta forma, foi obtido permeado. A membrana de ultrafiltragem utilizada foi “M-U1812” (fabricada pela Applied Membrane Inc., material: poliéter sulfona, peso molecular de corte: 10000). EXEMPLO DE REFERÊNCIA 8 MEDIÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE AÇÚCAR:

[108] Concentrações de glicose, xilose, xilobiose e xilotriose na solução de açúcar foram analisadas quantitativamente com base em curva de calibragem preparada por amostras de glicose, xilose, xilobiose e xilotriose sob as condições a seguir, utilizando cromatografia de líquidos de alto desempenho Hitachi "LaChrom Eite" (HITACHI).

[109] Coluna: KS802, KS803 (Shodex).

[110] Fase móvel: água.

[111] Método de detecção: RI.

[112] Velocidade de fluxo: 0,5 ml/min.

[113] Temperatura: 75 °C. EXEMPLO 1 TRATAMENTO DE FILTRAGEM UTILIZANDO MEMBRANA DE SEPARAÇÃO QUE POSSUI PESO MOLECULAR DE CORTE DE 300 A 500.

[114] O permeado obtido por meio de tratamento com membrana de microfiltragem e membrana de ultrafiltragem da solução aquosa de açúcar descrita no Exemplo de Referência 7 foi concentrado até que o fluxo atingisse 0,5 m/D, sob as condições de velocidade de linha de superfície de membrana: 20 cm/seg e pressão de filtragem: 4 MPa utilizando uma membrana de filtragem que possui peso molecular de corte de 300 a 500 e uma unidade de filtragem de membrana plana "SEPA-11" (fabricada pela GE Osmonics Inc.) e adicionou-se água RO em quantidade de três vezes. A concentração e a adição de água RO foram repetidas duas vezes das mesmas formas acima. Em seguida, conduziu-se concentração até que o fluxo de permeação atingisse 0,5 m/dia e o tratamento de filtragem do não permeado que contém venenos de catalisador e o permeado fosse conduzido. Este Exemplo pode ser aplicado ao permeado obtido por meio do tratamento de membrana de microfiltragem e membrana de ultrafiltragem descrito no Exemplo de Referência 7 de qualquer uma das soluções aquosas de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5. EXEMPLO 2 TRATAMENTO COM MEMBRANA DE OSMOSE REVERSA DE PERMEADO DE MEMBRANA DE SEPARAÇÃO QUE POSSUI PESO MOLECULAR DE CORTE DE 300 A 500:

[115] Todos os permeados da membrana de separação descrita no Exemplo 1 foram combinados e filtrados sob as condições de velocidade de linha de superfície de membrana: 20 cm/seg e pressão de filtragem: 1 MPa utilizando uma membrana de osmose reversa e uma unidade de filtragem de membrana plana “SEPA-11” (fabricada pela GE Osmonics Inc.) e o tratamento de filtragem foi conduzido até que o fluxo de permeação atingisse 0,5 m/dia. A membrana de osmose reversa utilizada foi “FRH-2514” (fabricada pela ROPUR, material: toda poliamida aromática reticulada, rejeição de NaCl: 99%, peso molecular de corte: 100 ou menos). O permeado obtido foi concentrado até Bri x 74 sob pressão reduzida e foi obtida uma solução de açúcar. As composições da solução de açúcar obtida são exibidas na Tabela 1. Este Exemplo pode ser aplicado aos permeados obtidos de acordo com o Exemplo de Referência 7 e o Exemplo 1 utilizando qualquer uma das soluções aquosas de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida e a solução de açúcar pode ser obtida de forma similar.

EXEMPLO 3 TRATAMENTO DE FILTRAGEM UTILIZANDO MEMBRANA DE SEPARAÇÃO QUE POSSUI PESO MOLECULAR DE CORTE DE 600 A 800:

[116] O permeado obtido por meio de tratamento com membrana de microfiltragem e membrana de ultrafiltragem da solução aquosa de açúcar descrita no Exemplo de Referência 7 foi concentrado até que o fluxo atingisse 0,5 m/D, sob as condições de velocidade de linha de superfície de membrana: 20 cm/seg e pressão de filtragem: 4 MPa utilizando uma membrana de separação que possui peso molecular de corte de 600 a 800 e uma unidade de filtragem de membrana plana “SEPA-11” (fabricada pela GE Osmonics Inc.) e adicionou-se água RO em quantidade de três vezes. A concentração e a adição de água RO foram repetidas duas vezes das mesmas formas acima. Em seguida, conduziu-se concentração até que o fluxo de permeação atingisse 0,5 m/dia, o tratamento de filtragem do não permeado que contém venenos de catalisador e o permeado foi conduzido e o permeado foi coletado. A membrana de separação utilizada foi “1812F” (fabricada pela SYNDER, material: poliamida, peso molecular de corte: 600 a 800). Este Exemplo pode ser aplicado ao permeado obtido pelo tratamento de membrana de microfiltragem e membrana de ultrafiltragem descrito no Exemplo de Referência 7 de qualquer uma das soluções aquosas de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5. EXEMPLO 4 TRATAMENTO COM MEMBRANA DE OSMOSE REVERSA DE PERMEADO DE MEMBRANA DE SEPARAÇÃO QUE POSSUI PESO MOLECULAR DE CORTE DE 600 A 800:

[117] Todos os permeados da membrana de separação descrita no Exemplo 3 foram combinados e filtrados sob as condições de velocidade de linha de superfície de membrana: 20 cm/seg e pressão de filtragem: 1 MPa utilizando uma membrana de osmose reversa e uma unidade de filtragem de membrana plana “SEPA-11” (fabricada pela GE Osmonics Inc.) e o tratamento de filtragem foi conduzido sob fluxo de permeação atinge 0,5 m/dia. A membrana de osmose reversa utilizada foi “FRH-2514” (fabricada pela ROPUR, material: toda poliamida aromática reticulada, rejeição de NaCl: 99%, peso molecular de corte: 100 ou menos). O permeado obtido foi concentrado e foi obtido permeado. O permeado obtido foi concentrado até Bri x 74 sob pressão reduzida e foi obtida uma solução de açúcar. As composições da solução de açúcar obtida são exibidas na Tabela 2. Este Exemplo pode ser aplicado aos permeados obtidos de acordo com o Exemplo de Referência 7 e o Exemplo 3 utilizando qualquer uma das soluções aquosas de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida e a solução de açúcar pode ser obtida de forma similar.

EXEMPLO 5 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÕES DE AÇÚCAR UTILIZANDO CATALISADOR DE NÍQUEL RANEY:

[118] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (400 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, glicose, xilose, sorbitol e xilitol no líquido de reação foram quantificados por meio do método quantitativo de açúcares descrito no Exemplo de Referência 8. Como resultado do cálculo de rendimento molar de sorbitol a partir de glicose e do rendimento molar de xilitol a partir de xilose, sorbitol foi de 55% e xilitol foi de 90% (Tabela 3). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o álcool de açúcar pode ser obtido de forma similar. Exemplo 6 Investigações da reação de hidrogenação de solução de açúcar utilizando 5% de catalisador de rutênio sustentado por carvão ativado (catalisador de Ru/C): EXEMPLO 6 INVESTIGAÇÕES DA REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÃO DE AÇÚCAR UTILIZANDO 5% DE CATALISADOR DE RUTÊNIO SUSTENTADO POR CARVÃO ATIVADO (CATALISADOR DE RU/C):

[119] 5% de Ru/C (fabricado pela N. E. CHEMCAT Corporation, AC-4503, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (399 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 52% e xilitol foi 88% (Tabela 3). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o álcool de açúcar pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 7 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÕES DE AÇÚCAR UTILIZANDO CATALISADOR DE NÍQUEL RANEY:

[120] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (400 mg) descrita no Exemplo 4 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 41% e xilitol foi 84% (Tabela 3). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o álcool de açúcar pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 8 INVESTIGAÇÕES DA REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÃO DE AÇÚCAR UTILIZANDO 5% DE CATALISADOR DE RUTÊNIO SUSTENTADO POR CARVÃO ATIVADO (CATALISADOR DE RU/C):

[121] 5% de Ru/C (fabricado pela N. E. CHEMCAT Corporation, AC-4503, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (399 mg) descrita no Exemplo 4 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 38% e xilitol foi 79% (Tabela 3). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o álcool de açúcar pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 1 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÕES DE AÇÚCAR CONTENDO VENENO DE CATALISADOR UTILIZANDO CATALISADOR DE NÍQUEL RANEY:

[122] O não permeado de membrana de separação contendo veneno de catalisador (201 mg) descrito no Exemplo 1, catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 7% e xilitol foi 27% (Tabela 3). Como o catalisador de níquel Raney foi envenenado por venenos de catalisador contidos no não permeado descrito no Exemplo 1, o rendimento foi notadamente reduzido. Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 2 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÕES DE AÇÚCAR CONTENDO VENENO DE CATALISADOR UTILIZANDO 5% DE CATALISADOR DE RU/C:

[123] O concentrado de membrana de separação contendo veneno de catalisador (201 mg) descrito no Exemplo 1, 5% de Ru/C (fabricado pela N. E. CHEMCAT Corporation, AC-4503, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 7% e xilitol foi 27% (Tabela 3). Como o catalisador de rutênio foi envenenado por venenos de catalisador contidos no concentrado descrito no Exemplo 1, o rendimento foi notadamente reduzido. Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 3 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO POR CATALISADOR DE NÍQUEL RANEY APÓS O ENVENENAMENTO:

[124] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) utilizado no Exemplo Comparativo 1 foi limpo com água com íons trocados (50 ml), coletado e novamente adicionado em seguida à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 2. Após diluição com água com íons trocados (20 ml), a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 6% e xilitol foi 25% (Tabela 3). A atividade do catalisador de níquel Raney envenenado no Exemplo Comparativo 1, portanto, não foi recuperada, muito embora a operação de limpeza fosse conduzida e o rendimento molar permanecesse reduzido. Embora a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 4 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO POR CATALISADOR DE 5% RU/C APÓS O ENVENENAMENTO:

[125] 5% de Ru/C (fabricado pela N. E. CHEMCAT Corporation, AC-4503, 4 mg) utilizado no Exemplo Comparativo 2 foi limpo com água com íons trocados (50 ml), coletado e novamente adicionado em seguida à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 2. Após diluição com água com íons trocados (20 ml), a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e o rendimento foi calculado. Como resultado, sorbitol foi 7% e xilitol foi 25% (Tabela 3). A atividade do catalisador de rutênio envenenado no Exemplo Comparativo 2, portanto, não foi recuperada, muito embora a operação de limpeza fosse conduzida e o rendimento molar permanecesse reduzido. Embora a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 5 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÕES DE AÇÚCAR CONTENDO VENENO DE CATALISADOR UTILIZANDO CATALISADOR DE NÍQUEL RANEY:

[126] O não permeado de membrana de separação contendo veneno de catalisador (201 mg) descrito no Exemplo 2, catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 4 e conduziu-se reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 13% e xilitol foi 53% (Tabela 3). Como o catalisador de níquel Raney foi envenenado por venenos de catalisador contidos no não permeado descrito no Exemplo 1, o rendimento foi notadamente reduzido. Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 6 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE SOLUÇÕES DE AÇÚCAR CONTENDO VENENO DE CATALISADOR UTILIZANDO CATALISADOR 5% DE RU/C:

[127] O concentrado de membrana de separação contendo veneno de catalisador (201 mg) descrito no Exemplo 3, 5% de Ru/C (fabricado pela N. E. CHEMCAT Corporation, AC-4503, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 4 e conduziu-se reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 13% e xilitol foi 55% (Tabela 3). Como o catalisador de rutênio foi envenenado por venenos de catalisador contidos no concentrado descrito no Exemplo 1, o rendimento molar foi notadamente reduzido. Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 7 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO POR CATALISADOR DE NÍQUEL RANEY APÓS O ENVENENAMENTO:

[128] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) utilizado no Exemplo Comparativo 6 foi limpo com água com íons trocados (50 ml), coletado e novamente adicionado em seguida à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 4. Após diluição com água com íons trocados (20 ml), a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e o rendimento foi calculado. Como resultado, sorbitol foi 12% e xilitol foi 54% (Tabela 3). A atividade do catalisador de níquel Raney envenenado no Exemplo Comparativo 1, portanto, não foi recuperada, muito embora a operação de limpeza fosse conduzida e o rendimento molar permanecesse reduzido. Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 8 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO POR CATALISADOR DE 5% RU/C APÓS O ENVENENAMENTO:

[129] Catalisador de 5% de Ru/C (fabricado pela N. E. CHEMCAT Corporation, AC-4503, 4 mg) utilizado no Exemplo Comparativo 5 foi limpo com água com íons trocados (50 ml), coletado e novamente adicionado em seguida à solução de açúcar (202 mg) descrita no Exemplo 4. Após diluição com água com íons trocados (20 ml), a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e o rendimento foi calculado. Como resultado, sorbitol foi 14% e xilitol foi 53% (Tabela 3). A atividade do catalisador de rutênio envenenado no Exemplo Comparativo 2, portanto, não foi recuperada, muito embora a operação de limpeza fosse conduzida e o rendimento molar permanecesse reduzido. Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 9 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE PERMEADO DE MEMBRANA DE ULTRAFILTRAGEM UTILIZANDO CATALISADOR DE NÍQUEL RANEY:

[130] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados ao permeado de membrana de ultrafiltragem (402 mg) descrito no Exemplo de Referência 7 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C sob pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e o rendimento foi calculado. Como resultado, sorbitol foi 28% e xilitol foi 71%. O rendimento molar foi reduzido pelos venenos de catalisadores que permaneceram ao longo do tratamento de membrana de ultrafiltragem (Tabela 3). Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento molar é reduzido de forma similar. EXEMPLO COMPARATIVO 10 INVESTIGAÇÕES DE REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO DE PERMEADO DE MEMBRANA DE ULTRAFILTRAGEM UTILIZANDO CATALISADOR DE 5% DE RU/C:

[131] 5% de Ru/C (fabricado pela N. E. CHEMCAT Corporation, AC-4503, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados ao permeado de membrana de ultrafiltragem (402 mg) descrito no Exemplo de Referência 7 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Trinta minutos mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, o líquido de reação foi quantificado da mesma forma que no Exemplo 5 e foi calculado o rendimento molar. Como resultado, sorbitol foi 23% e xilitol foi 66%. O rendimento molar foi reduzido pelos venenos de catalisadores que permaneceram ao longo do tratamento de membrana ultrafiltragem (Tabela 3). Caso a mesma operação deste Exemplo Comparativo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, o rendimento é reduzido de forma similar. TABELA 3

EXEMPLO 9 INVESTIGAÇÕES DE DESIDRATAÇÃO TÉRMICA SOB TEMPERATURA DE REAÇÃO DE 140 °C UTILIZANDO MATERIAL DE PARTIDA QUE POSSUI CONCENTRAÇÃO DE ÁLCOOL DE AÇÚCAR DE 80%:

[132] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (200 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Três horas mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, glicose, xilose, sorbitol e xilitol no líquido de reação foram quantificados por meio do método de quantificação descrito no Exemplo de Referência 8 e foram calculados o rendimento molar de sorbitol a partir de glicose e o rendimento molar de xilitol a partir de xilose. Como resultado, sorbitol foi 99% e xilitol foi 99%. O líquido de reação foi filtrado através de Celite e concentrado em seguida no líquido que possui concentração de álcool de açúcar de 80% sob pressão reduzida. Após aquecimento a 140 °C, adicionou-se ácido sulfúrico concentrado (fabricado pela Kanto Chemical Co., Inc., grau especial, 2 mg) e a pressão foi reduzida para 300 Pa. Após agitação da mistura resultante a 140 °C por uma hora, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente e a pressão retornou à pressão atmosférica. Após diluição utilizando água com íons trocados (10 ml), conduziu-se análise por meio do método de análise descrito no Exemplo de Referência 8 e foram calculados os rendimentos molares de sorbitano e isossorbeto a partir de sorbitol e o rendimento molar de xilitano a partir de xilitol. Como resultado, sorbitano foi 73%, isossorbeto foi 13% e xilitano foi 99% (Tabela 4). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 10 INVESTIGAÇÕES DE DESIDRATAÇÃO TÉRMICA SOB TEMPERATURA DE REAÇÃO DE 150 °C UTILIZANDO MATERIAL DE PARTIDA QUE POSSUI CONCENTRAÇÃO DE ÁLCOOL DE AÇÚCAR DE 80%:

[133] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (200 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Três horas mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, glicose, xilose, sorbitol e xilitol no líquido de reação foram quantificados por meio do método de quantificação descrito no Exemplo de Referência 8. Foram calculados o rendimento molar de sorbitol a partir de glicose e o rendimento molar de xilitol a partir de xilose. Como resultado, sorbitol foi 99% e xilitol foi 99%. O líquido de reação foi filtrado através de Celite e concentrado em seguida no líquido que possui concentração de álcool de açúcar de 80% sob pressão reduzida. Após aquecimento a 150 °C, adicionou-se ácido sulfúrico concentrado (fabricado pela Kanto Chemical Co., Inc., grau especial, 2 mg) e a pressão foi reduzida para 300 Pa. Após agitação da mistura resultante a 150 °C por uma hora, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente e a pressão retornou à pressão atmosférica. Após diluição utilizando água com íons trocados (10 ml), conduziu-se análise por meio do método de análise descrito no Exemplo de Referência 8 e foram calculados os rendimentos molares de sorbitano e isossorbeto a partir de sorbitol e o rendimento molar de xilitano a partir de xilitol. Como resultado, sorbitano foi 63%, isossorbeto foi 27% e xilitano foi 99% (Tabela 4). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 11 INVESTIGAÇÕES DE DESIDRATAÇÃO TÉRMICA SOB TEMPERATURA DE REAÇÃO DE 160 °C UTILIZANDO MATERIAL DE PARTIDA QUE POSSUI CONCENTRAÇÃO DE ÁLCOOL DE AÇÚCAR DE 80%:

[134] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (200 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Três horas mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, glicose, xilose, sorbitol e xilitol no líquido de reação foram quantificados por meio do método quantitativo de açúcares descrito no Exemplo de Referência 8 e foram calculados o rendimento molar de sorbitol a partir de glicose e o rendimento molar de xilitol a partir de xilose. Como resultado, sorbitol foi 99% e xilitol foi 99%. O líquido de reação foi filtrado através de Celite e concentrado em seguida no líquido que possui concentração de álcool de açúcar de 80% sob pressão reduzida. Após aquecimento a 160 °C, adicionou-se ácido sulfúrico concentrado (fabricado pela Kanto Chemical Co., Inc., grau especial, 2 mg) e a pressão foi reduzida para 300 Pa. Após agitação da mistura resultante a 160 °C por uma hora, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente e a pressão retornou à pressão atmosférica. Após diluição utilizando água com íons trocados (10 ml), conduziu-se análise por meio do método de análise descrito no Exemplo de Referência 8 e foram calculados os rendimentos molares de sorbitano e isossorbeto a partir de sorbitol e o rendimento molar de xilitano a partir de xilitol. Como resultado, sorbitano foi 37%, isossorbeto foi 53% e xilitano foi 99% (Tabela 4). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 12 INVESTIGAÇÕES DE DESIDRATAÇÃO TÉRMICA SOB TEMPERATURA DE REAÇÃO DE 140 °C UTILIZANDO MATERIAL DE PARTIDA QUE POSSUI CONCENTRAÇÃO DE ÁLCOOL DE AÇÚCAR DE 60%:

[135] Catalisador de níquel Raney (fabricado pela Nikko Rica Corporation, R-2313A, 4 mg) e água com íons trocados (20 ml) foram adicionados à solução de açúcar (200 mg) descrita no Exemplo 2 e a mistura resultante foi submetida a reação de hidrogenação sob temperatura de 100 °C e pressão de hidrogênio de 5 MPa. Três horas mais tarde, a mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e, após substituição do interior do sistema por nitrogênio, glicose, xilose, sorbitol e xilitol no líquido de reação foram quantificados por meio do método de quantificação descrito no Exemplo de Referência 8 e foram calculados o rendimento molar de sorbitol a partir de glicose e o rendimento molar de xilitol a partir de xilose. Como resultado, sorbitol foi 99% e xilitol foi 99%. O líquido de reação foi filtrado através de Celite e concentrado em seguida no líquido que possui concentração de álcool de açúcar de 60% sob pressão reduzida. Após aquecimento a 140 °C, adicionou-se ácido sulfúrico concentrado (fabricado pela Kanto Chemical Co., Inc., grau especial, 2 mg) e a pressão foi reduzida para 300 Pa. Após agitação da mistura resultante a 140 °C por cinco horas, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente e a pressão retornou à pressão atmosférica. Após diluição utilizando água com íons trocados (10 ml), conduziu-se análise por meio do método de análise descrito no Exemplo de Referência 8 e foram calculados os rendimentos molares de sorbitano e isossorbeto a partir de sorbitol e o rendimento molar de xilitano a partir de xilitol. Como resultado, sorbitano foi 70%, isossorbeto foi 7% e xilitano foi 99% (Tabela 4). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar. TABELA 4

EXEMPLO 13 PRODUÇÃO DE MISTURA DE ÉSTER DE ÁCIDO LÁURICO DE XILITANO/SORBITANO:

[136] A solução de álcool de açúcar anidro descrita no Exemplo 7 foi desidratada a 75 °C sob pressão reduzida de 400 Pa por dez minutos. Foram carregados 212 mg (1,3 mmol) de ácido láurico (fabricados pela Kanto Chemical Co., Inc.), adicionou-se 5,4 mg (0,1 mmol) de hidróxido de sódio como catalisador e foi conduzida reação de esterificação a 200 °C sob pressão atmosférica por seis horas em fluxo de gás nitrogênio até o valor ácido atingir 10 ou menos. A mistura de reação obtida foi resfriada a 180 °C e foram adicionados 39,4 mg de ácido fosfórico (85% em massa) para neutralizar o catalisador, de forma a obter uma mistura de éster de ácido láurico de xilitano/sorbitano (311 mg). A mistura apresentou valor ácido de 3,3 e valor hidroxila de 220 (Tabela 5). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 14 PRODUÇÃO DE MISTURA DE ÉSTER DE ÁCIDO PALMÍTICO DE XILITANO/SORBITANO:

[137] A solução de álcool de açúcar anidro descrita no Exemplo 7 foi desidratada a 75 °C sob pressão reduzida de 400 Pa por dez minutos. Foram carregados 344 mg (1,3 mmol) de ácido palmítico (fabricado pela Kanto Chemical Co., Inc.), adicionou-se 5,4 mg (0,1 mmol) de hidróxido de sódio como catalisador e foi conduzida reação de esterificação a 200 °C sob pressão atmosférica por seis horas em fluxo de gás nitrogênio até o valor ácido atingir 10 ou menos. A mistura de reação obtida foi resfriada a 180 °C e foram adicionados 39,4 mg de ácido fosfórico (85% em massa) para neutralizar o catalisador, de forma a obter uma mistura de éster de ácido palmítico de xilitano/sorbitano (392 mg). A mistura apresentou valor ácido de 3,8 e valor hidroxila de 250 (Tabela 5). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 15 PRODUÇÃO DE MISTURA DE ÉSTER DE ÁCIDO ESTEÁRICO DE XILITANO/SORBITANO:

[138] A solução de álcool de açúcar anidro descrita no Exemplo 7 foi desidratada a 75 °C sob pressão reduzida de 400 Pa por dez minutos. Foram carregados 381 mg (1,3 mmol) de ácido esteárico (fabricado pela Kanto Chemical Co., Inc.), adicionou-se 5,4 mg (0,1 mmol) de hidróxido de sódio como catalisador e foi conduzida reação de esterificação a 200 °C sob pressão atmosférica por seis horas em fluxo de gás nitrogênio até o valor ácido atingir 10 ou menos. A mistura de reação obtida foi resfriada a 180 °C e foram adicionados 39,4 mg de ácido fosfórico (85% em massa) para neutralizar o catalisador, de forma a obter uma mistura de éster de ácido esteárico de xilitano/sorbitano (392 mg). A mistura apresentou valor ácido de 3,1 e valor hidroxila de 210 (Tabela 5). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar. EXEMPLO 16 PRODUÇÃO DE MISTURA DE ÉSTER DE ÁCIDO OLEICO DE XILITANO/SORBITANO:

[139] A solução de álcool de açúcar anidro descrita no Exemplo 7 foi desidratada a 75 °C sob pressão reduzida de 400 Pa por dez minutos. Foram carregados 381 mg (1,3 mmol) de ácido oleico (fabricado pela Kanto Chemical Co., Inc.), adicionou-se 5,4 mg (0,1 mmol) de hidróxido de sódio como catalisador e foi conduzida reação de esterificação a 200 °C sob pressão atmosférica por seis horas em fluxo de gás nitrogênio até o valor ácido atingir 10 ou menos. A mistura de reação obtida foi resfriada a 180 °C e foram adicionados 39,4 mg de ácido fosfórico (85% em massa) para neutralizar o catalisador, de forma a obter uma mistura de éster de ácido oleico de xilitano/sorbitano (392 mg). A mistura apresentou valor ácido de 3,7 e valor hidroxila de 240 (Tabela 5). Caso a mesma operação deste Exemplo seja conduzida utilizando qualquer das soluções de açúcar dos Exemplos de Referência 2 a 5 como material de partida, álcool de açúcar anidro pode ser obtido de forma similar.

[140] Aplicação industrial:

[141] Segundo a presente invenção, pode-se produzir álcool de açúcar em alto rendimento por meio de filtragem de solução aquosa de açúcar obtida por meio de tratamento de hidrólise de biomassa que contém celulose através de uma membrana de separação que possui peso molecular de corte de 300 a 800 para remover venenos de catalisador para o lado sem permeação, coleta de solução de açúcar do lado de permeação e submissão da solução de açúcar obtida a hidrogenação na presença de catalisador metálico. Além disso, álcool de açúcar anidro pode ser produzido em alto rendimento por meio da ação de catalisador ácido a álcool de açúcar, de forma a realizar desidratação térmica. Além disso, pode-se produzir um éster de álcool anidro por meio de aquecimento do álcool de açúcar anidro na presença de ácido graxo e base sólida.

Claims

1. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE ÁLCOOL DE AÇÚCAR, a partir de biomassa que contém celulose como material de partida, caracterizado por compreender: - etapa (1): uma etapa de filtragem de uma solução aquosa de açúcar obtida por meio de hidrólise da biomassa que contém celulose, através de uma membrana de separação que possui um peso molecular de corte de 300 a 800 para remover um veneno de catalisador para um lado sem permeação e coletar uma solução de açúcar de um lado de permeação; e - etapa (2): uma etapa de submeter a solução de açúcar obtida na etapa (1) a uma reação de hidrogenação na presença de um catalisador metálico.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela membrana de separação na etapa (1) ser uma membrana de separação que possui um peso molecular de corte de 300 a 500.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela membrana de separação na etapa (1) ser uma membrana de separação que possui um peso molecular de corte de 600 a 800.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo catalisador metálico na etapa (2) ser um catalisador de rutênio ou um catalisador de níquel Raney.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo álcool de açúcar compreender sorbitol e/ou xilitol como um componente principal.

6. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE ÁLCOOL DE AÇÚCAR ANIDRO, caracterizado por compreender uma etapa de produção de álcool de açúcar por meio do método de produção, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, e uma etapa de submeter o álcool de açúcar a uma reação de desidratação.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo álcool de açúcar anidro compreender sorbitano e/ou xilitano como componente principal.

8. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE ÉSTER DE ÁLCOOL DE AÇÚCAR ANIDRO, caracterizado por compreender uma etapa de produção de álcool de açúcar anidro por meio do método de produção, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 6 a 7, e uma etapa de submeter o álcool de açúcar anidro a uma reação de desidratação com ácido graxo saturado ou insaturado.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo éster de álcool de açúcar anidro compreender um éster de sorbitano e/ou éster de xilitano como componente principal.