BRPI0913118B1 - Method for glycosylation and separation of vegetable fiber material - Google Patents

Description

“MÉTODO PARA GLICOSILAÇÃO E SEPARAÇÃO DE MATERIAL DE FIBRA VEGETAL” Antecedentes da invenção 1. Campo da invenção A invenção está relacionada a um método de produção de um sacarídeo, principalmente a glicose, através da glicosilação de um material de fibra vegetal e separação do sacarídeo obtido. 2. Descrição da técnica relacionada Foi sugerido para produzir um sacarídeo somente incluindo glicose ou xilose, de um vegetal, que é uma biomassa, tal como celulose ou hemicelulose, através da degradação de resíduos da cana de açúcar triturados (bagaço) ou fragmentos de madeira, e efetivamente utilizar o sacarídeo produzido como alimento ou combustível, e esse processo tem sido colocado em prática. Particularmente, uma tecnologia onde um monossacarídeo obtido pela degradação das fibras vegetais é fermentado para produzir um álcool, tal como etanol como combustível, chama a atenção. Uma variedade de métodos foi sugerida para produção de um sacarídeo, tal como glicose, através da degradação da celulose ou hemicelulose (por exemplo, Pedido de Publicação da Patente Japonesa No. 8-299000 (JP-A-8-299000), Pedido de Publicação da Patente Japonesa No. 2006-149343 (JP-A-2006-149343), Pedido de Publicação da Patente Japonesa No. 2006-129735 (JP-A-2006-129735), e Pedido de Publicação da Patente Japonesa No. 2002-59118), e um método típico inclui celulose hidrolisada pelo uso do ácido sulfúrico, tal como ácido sulfúrico diluído ou concentrado ou cloridrato (JP-A-8-299000). Um método no qual a enzima celulase é utilizada (JP-A-2006-149343), onde um catalisador sólido, tal como carbono ativado ou zeolito é utilizado (JP-A-2006-129735), e um método no qual água quente pressurizada é utilizada (JP-A-2002-59118) também estão disponíveis.

Entretanto, um problema associado com o método no qual a celulose é degradada pelo uso de um ácido, tal como ácido sulfúrico, é a dificuldade de separação do ácido que atua como catalisador e do sacarídeo produzido e obtido na mistura de reação da hidrólise. Isso ocorre porque tanto a glicose, que é o principal componente do produto da hidrólise da celulose, como o ácido que atua como catalisador da hidrólise são hidrossolúveis. A remoção do ácido por neutralização ou troca iônica da mistura de reação da hidrólise não é só trabalhosa como cara, mas a remoção completa do ácido também é difícil, e ele permanece no processo de fermentação do etanol. Como resultado, mesmo quando o pH é otimizado a partir do ponto de vista da atividade da levedura no processo de fermentação do etanol, a concentração do sal aumenta, reduzindo dessa forma a atividade da levedura e redução da eficácia da fermentação.

Particularmente, quando ácido sulfúrico concentrado é utilizado, a sua remoção é muito difícil de forma que a levedura não é desativada no processo de fermentação do eta-nol, e tal remoção exige energia significativa. Ao contrário, quando o ácido sulfúrico diluído é utilizado, ele é facilmente removível. Entretanto, é necessário degradar a celulose sob condições de alta temperatura, o que consome energia. Além disso, o ácido, tal como ácido sulfúrico e cloridrato é muito difícil de ser separado, coletado e reutilizado. Logo, o uso desses ácidos como catalisadores para a produção de glicose é a causa do aumento do custo do bio-etanol.

No método onde é utilizada água quente pressurizada, é difícil ajustar as condições, produzir glicose com um rendimento estável. Além disso, nesse método, a glicose é degradada, dessa forma reduzindo o seu rendimento. Além disso, a atividade da levedura é reduzida pelos componentes de degradação, e a fermentação pode ser inibida. Outro problema está associado com o custo, porque o reator (dispositivo de processamento supercrítico) é caro e apresenta baixa durabilidade.

Resumo da invenção Os inventores conduziram um estudo da glicosilação da celulose e descobriram que um ácido cluster em um estado de pseudo-liquefação apresenta excelente atividade catalítica com relação à hidróiise da celulose, e pode ser facilmente separado do sacarídeo produzido, Pedidos de patentes que abrangem o respectivo método têm sido depositados (Pedido de Patente Japonesa No. 2007-115407, e Pedido de Patente Japonesa No. 2007-230711). De acordo com o presente método, em contraste com o método convencional que utiliza ácido sulfúrico concentrado ou ácido sulfúrico diluído, o catalisador da hidróiise pode ser recuperado e reutilizado, e a energia eficaz do processo leva a recuperação da solução de sacarídeo aquosa, e recuperação do catalisador da hidróiise a partir da hidróiise da celulose pode ser aumentada. Os inventores desenvolveram uma pesquisa de glicosilação da celulose utilizando um catalisador de ácido cluster. Descobriram que a hidróiise da celulose é possível em um solvente orgânico onde o catalisador do ácido cluster é dissolvido, e a sua quantidade utilizada é reduzida com sucesso. Logo, a invenção oferece um método para glicosilação e separação de um material de fibra vegetal que torna isso possível, ou seja, reduzir a quantidade do ácido cluster que é utilizado como catalisador da hidróiise da celulose. O primeiro aspecto da invenção está relacionado a um método para hidróiise do material da fibra vegetal para produzir e separar um sacarídeo incluindo a glicose. O método inclui um processo de hidróiise da celulose contida no material da fibra vegetal e produção da glicose em um primeiro solvente orgânico onde o catalisador de ácido cluster é dissolvido. Com o método, utilizando um solvente orgânico que pode dissolver um catalisador ácido cluster como um solvente de reação da hidróiise da celulose, é possível reduzir a quantidade do catalisador do ácido cluster utilizada. Quando o citado catalisador de ácido cluster é utilizado em um estado de pseudo-liquefação, ele também pode ser utilizado como um solvente da reação. Logo, a quantidade do catalisador de ácido cluster utilizada é alta. Como resultado, o custo da produção de um sacarídeo é aumentado a menos que a proporção de recuperação do ácido cluster seja suficientemente aumentada. Ao contrário, de acordo com a invenção, utilizando um solvente orgânico como um solvente da reação, é possível agitar e misturar bem o material da fibra vegetal e o catalisador do ácido cluster, e garantir um bom contato entre eles mesmo com uma pequena quantidade do catalisador do ácido cluster. Logo, a quantidade do catalisador do ácido cluster utilizada pode ser reduzida, enquanto mantém a reatividade da glicosilação da celulose.

Utilizando como o primeiro solvente orgânico um solvente orgânico polar de alta ebulição que apresenta um ponto de ebulição maior do que a temperatura da reação no processo de hidrólise e dissolve pouco o sacarídeo, é possível inibir a evaporação do primeiro solvente orgânico no processo de hidrólise e separar e recuperar o sacarídeo produzido e o ácido cluster com eficiência, a partir da mistura de reação da hidrólise.

Do ponto de vista da reatividade da glicosilação da celulose no processo de hidrólise, é de preferência que a solubilidade do catalisador do ácido cluster no primeiro solvente orgânico seja igual ou maior a 50 g/100 mL. Além disso, para inibir suficientemente a evaporação do primeiro solvente orgânico no processo de hidrólise, é de preferência que o ponto de ebulição do primeiro solvente orgânico seja igual ou maior a 90°C. Para separar e recuperar o sacarídeo e o catalisador do ácido cluster com eficiência a partir da mistura da reação de hidrólise obtida no processo de hidrólise, é de preferência que a solubilidade do sacarídeo no primeiro solvente orgânico seja igual ou menor do que 1,0 g/100 mL.

De acordo com a invenção, o processo de hidrólise pode ser realizado em condições de reação comparativamente amenas de pressão normal a 1 MPa, e uma temperatura igual ou menor a 140°C e com energia suficiente. Um heteropoliácido é um catalisador de ácido cluster representativo. A mistura da reação após o processo de hidrólise (pode ser denominada a partir de agora na presente invenção como “mistura da reação de hidrólise”) pode ser sólida-líquida, separada em uma fração líquida incluindo o catalisador do ácido cluster e o primeiro solvente orgânico, e uma fração sólida incluindo o sacarídeo (processo de separação do sacarídeo). Em outro processo possível, um segundo solvente orgânico, que é compatível com o primeiro solvente orgânico, apresentando uma habilidade para dissolver o catalisador do ácido cluster maior do que a do primeiro solvente orgânico, e um ponto de ebulição menor do que o do primeiro solvente orgânico, é adicionado à mistura da reação, após o processo de hidrólise, e a separação sólida-líquida é realizada em uma fração líquida incluindo o catalisador do ácido cluster, o primeiro solvente orgânico, e o segundo solvente orgânico e uma fração sólida incluindo o sacarídeo. Nesse caso, a separação e recuperação do catalisador do ácido ciuster podem ser realizadas com mais eficiência. O segundo solvente orgânico e uma solução do solvente orgânico incluindo um ácido ciuster que é produzido por dissolução do catalisador do ácido ciuster no primeiro solvente orgânico podem ser separados por destilação da fração líquida.

De acordo com a invenção, utilizando um solvente orgânico que pode dissolver um catalisador do ácido ciuster como um solvente da reação para hidrólise de um material de fibra vegetal, é possível reduzir a quantidade do catalisador do clusterde ácido utilizado e reduzir o custo da produção do sacarídeo, enquanto mantém a reatividade da glicosilação da celulose.

Breve descrição das figuras Os objetivos anteriores e próximos, aspectos e vantagens da invenção se tornarão mais claras a partir da descrição abaixo das modalidades com referência aos desenhos em anexo, onde números são utilizados para representar os elementos e onde: A fig. 1 apresenta uma estrutura de Keggin de um heteropoliácido; A fig. 2 apresenta um procedimento do processo de hidrólise nos exemplos; A fig.3 apresenta um procedimento do processo de separação de um sacarídeo nos exemplos; e A fig. 4 apresenta um procedimento de recuperação do heteropoliácido nos exemplos.

Descrição detalhada das modalidades Uma modalidade da invenção está relacionada a um método de hidrólise de um material de fibra vegetal para produzir e separar um sacarídeo incluindo principalmente a glicose. O método inclui um processo de hidrólise contido no material de fibra vegetal e de produção de glicose em um primeiro solvente orgânico que apresenta um catalisador de ciuster do ácido dissolvido.

Nos pedidos de patente citados anteriormente (Pedido de Patente Japonesa No. 2007-115407, e Pedido de Patente Japonesa No. 2007-230711), os inventores aqueceram um ácido ciuster para obter um seu estado de pseudo-liquefação e utilizaram o ácido ciuster como um catalisador da hidrólise da celulose e também como um catalisador da reação na hidrólise. Como resultado, a quantidade do catalisador do ácido ciuster no processo descrito nesse pedido de patente é comparativamente grande. Logo, a proporção de recuperação do catalisador do ácido ciuster precisa ser suficientemente aumentada para garantir a quantidade reutilizável do catalisador do ácido ciuster separada do sacarídeo e recuperada.

Os inventores também realizaram um estudo e descobriram que um solvente orgânico que pode dissolver o catalisador do ácido ciuster pode ser utilizado como um solvente da reação na hidrólise de um material de fibra vegetal. Foi também descoberto que onde o solvente orgânico é utilizado como um solvente da reação de hidrólise, a miscibilidade e a habilidade de contato do catalisador do ácido cluster com o material da fibra vegetal é maior, e, portanto, a quantidade do catalisador do ácido cluster utilizado pode ser reduzida, enquanto mantém a reatividade da glicosilação da celulose contida no material da fibra vegetal. Reduzindo a quantidade do catalisador do ácido cluster utilizada por unidade de peso do sacarídeo, é possível reduzir o custo da produção do sacarídeo. Particularmente, separando o catalisador do ácido cluster do sacarídeo produzido e recuperando o catalisador do ácido cluster após o processo de hidrólise, é possível utilizar o catalisador do ácido cluster novamente, como um catalisador da hidrólise para o material de fibra vegetal. Como resultado, a quantidade do catalisador do ácido cluster é reduzida e a proporção da recuperação é aumentada, dessa forma tornando possível garantir a quantidade reutilizável do catalisador do ácido cluster e também reduzir o custo da produção.

Onde o catalisador do ácido cluster é aquecido e utilizado em um estado de pseu-do-liquefação, conforme descrito nos pedidos de patente citados anteriormente, um problema ocorreu quando o catalisador de ácido cluster passou do estado de pseudo-liquefação para um estado sólido, devido a uma redução na temperatura, é que a miscibilidade e a habilidade de contato do catalisador do ácido cluster e do material de fibra vegetal diminui e a reatividade da glicosilação é reduzida. Logo, a temperatura do sistema de reação precisa ser rigorosamente controlada para manter o estado de pseudo-liquefação do catalisador do ácido cluster. Além disso, uma limitação é colocada na ordem em que os materiais são carregados no reator. Como resultado, o nível de liberdade no projeto do reator é diminuído. Ao contrário, de acordo com a invenção, o solvente orgânico que pode dissolver o catalisador do ácido cluster serve como um catalisador da reação para hidrólise, e a habilidade de contato e de agitação do catalisador do ácido cluster e do material de fibra vegetal no processo de hidrólise são dessa forma garantidos. Logo, a temperatura controle do sistema de reação é facilitada, a ordem na qual os materiais são carregados no reator não é particularmente limitada, e o nível de liberdade no projeto do reator é grande.

Uma modalidade da invenção será descrita em detalhes a seguir. Inicialmente, um processo de hidrólise será descrito onde a celulose contida no material de fibra vegetal é hidrolisada, e o sacarídeo que inclui a glicose é produzido (ver figura 2). Na explicação abaixo, a atenção é focada no processo onde a glicose é principalmente produzida a partir da celulose, mas um processo onde a hemicelulose é incluída em adição a celulose no material da fibra vegetal e um processo onde o produto inclui outros monossacarídeos, tais como xilose, além da glicose, também estão dentro do escopo da invenção. O material da fibra vegetal não está particularmente limitado, estabelecido que inclui celulose ou hemicelulose, e seus exemplos incluem biomassa com base de celulose, tais como árvores frondosas, bambus, coníferas, kenaf, fragmentos de madeira, palha de arroz, palha de trigo, casca de arroz e resíduos de cana de açúcar triturados (bagaço). O material de fibra vegetal pode ser celulose ou hemicelulose que é separado da biomassa, ou pode ser a celulose ou hemicelulose que é artificialmente sintetizada.

Tais materiais de fibra são geralmente utilizados sob a forma de pulverizados para melhorar a dispersividade no sistema da reação. O método para pulverização pode ser um comumente utilizado. Do ponto de vista para facilitar a mistura do catalisador do ácido clus-ter na reação, é de preferência que o material da fibra seja pulverizado para formar um pó com um diâmetro de cerca de poucos microns a 200 μm.

Além disso, a lignina contida no material da fibra pode ser dissolvida, se necessário, realizando um posterior tratamento de polpação. Dissolvendo e removendo a lignina, é possível aumentar a probabilidade de contato entre o catalisador do ácido cluster e a celulose no processo de hidrólise, e ao mesmo tempo, reduzir a quantidade do resíduo contido na mistura de reação da hidrólise e inibir a redução na produção do sacarídeo ou proporção de recuperação do ácido cluster, causada pela mistura do sacarídeo produzido ou do ácido cluster ao resíduo. No caso onde o tratamento de polpação é realizado, o nível de do material da fibra vegetal pode ser comparativamente menor (trituração em curso). O efeito resultante é que o trabalho, custo e energia necessária para pulverizar o material de fibra pode ser reduzido. O tratamento de polpação pode ser realizado, por exemplo, colocando em contato o material de fibra vegetal (por exemplo, de diversos centímetros a diversos milímetros) com um álcali ou sal, tal como NAOH, KOH, Ca(OH)2, Na2S03, NAHC03, Mg(HS03)2, Ca(HS03)2, uma sua solução aquosa, uma sua mistura com uma solução de S02, ou um gás, tal como NH3 sob corrente. Condições específicas incluem uma temperatura de reação de 120 a 160°C e um tempo de reação de minutos a cerca de uma hora.

De acordo com a invenção, o ácido cluster utilizado como um catalisador na hidrólise do material de fibra vegetal significa um ácido onde a pluralidade de oxoácidos são condensados, isto é, um poliácido. Na maior parte dos poliácidos, uma pluralidade de átomos de oxigênio são ligados a um elemento central, e como resultado, os poliácidos são oxidados de forma que o número de oxidação se torne máximo, e os poliácidos demonstrem propriedades excelentes como catalisador da oxidação, e os poliácidos são ácidos fortes. Por exemplo, a força do ácido fosfotungístico (pKa = -13,16), que é um heteropoliácido, é maior do que a do ácido sulfúrico (pKa = -11,93). Logo, mesmo sob condições de temperatura moderadas, tais como uma temperatura de 50°C, por exemplo, é possível degradar celulose ou hemicelulose para produzir um monossacarídeo, tal como glicose ou xilose. O ácido cluster utilizado na invenção pode ser um homopoliácido ou um heteropoliácido, mas um heteropoliácido é de preferência, porque apresenta um alto poder de oxidação e de acidez. O heteropoliácido que pode ser utilizado não está particularmente limitado. Por exemplo, heteropoliácido pode ser representado pela fórmula geral HwAxByOz (A sendo o heteroátomo, B um poliátomo que serve como uma estrutura do poliácido, w como sendo uma proporção da composição de átomos de hidrogênio, x uma proporção da composição de heteroátomos, y uma proporção da composição de poliátomos, e z significa uma proporção da composição de átomos de oxigênio). Exemplos do poliátomo B incluem átomos, tais como W, Mo, V e Nb que formam o poliácido. Exemplos do heteroátomo incluem átomos, tais como P, Si, Ge, As, e B que formam um heteropoliácido. O número de tipos de poliátomos e heteroátomos que estão contidos em uma simples molécula do heteropoliácido pode ser um ou mais.

Devido ao bom equilíbrio entre a força ácida e a força de oxídação, é de preferência, que o ácido fosfotungstíco H3[PWi204o] ou o ácido silicotungstíco H4[SiW1204o], que são tungstatos, sejam utilizados. O ácido fosfomolíbdico Η^ΡΜο^Ο^] que é um molibdato, também pode ser vantajosamente utilizado. A estrutura de um heteropoliácido (ácido fosfotungstíco) do tipo Keggin [Xn+M^O^: X = P, Si, Ge, As, etc., M = Mo, W, etc.] é demonstrada na figura 1. Um tetraedro de X04 está presente no centro de um poliedro constituído por unidades M06 de um octaedro, e uma grande quantidade de água de cristalização está presente nessa estrutura. A estrutura do ácido cluster não está particularmente limitada e não pode ser somente do tipo Keggin, mas também, por exemplo, do tipo Dawson. Na presente invenção, a água que é coordenada para o catalisador do ácido cluster em uma proporção constante é descrita através de um termo geralmente utilizado “água de cristalização”. Logo, a água de cristalização geralmente indica a água contida nos cristais quando o ácido cluster está no estado cristalino, mas na presente descrição, o termo “água de cristalização” inclui não somente a água contida nos cristais do catalisador do ácido cluster, mas também moléculas de água que são coordenadas ao catalisador do ácido cluster em um estado onde ele é dissolvido e liberado como uma simples molécula.

Em virtude de nenhum componente do catalisador do ácido cluster ser termicamen-te decomposto e volatizado mesmo em alta temperatura, tal como 800C, a quantidade de água da cristalização pode ser especificada por um método pirrolítico (medições TG). A quantidade de água de cristalização depende do meio ambiente. Logo, na presente descrição, a quantidade de água de cristalização é representada por uma proporção de água de cristalização (%) que é um valor obtido considerando que uma quantidade padrão de água de cristalização no ácido cluster é e 100%. A quantidade padrão da água de cristalização, conforme denominada na presente invenção, é a quantidade (número de moléculas) da á-gua de cristalização contida em uma molécula do ácido cluster em um estado sólido, à temperatura ambiente, e a quantidade padrão varia dependendo do tipo de ácido cluster. Por exemplo, a quantidade padrão da água de cristalização” é de cerca de 30 no ácido fosfotungstíco H3[PW1204o].NH20 (n « 30)), cerca de 24 no ácido silicotungstíco H4[SiW12O40] •NH20 (n « 24)), e cerca de 30 no ácido fosfomolíbdico ^[ΡΜο^ίλιο]. NH20 (n « 30)). O ácido cluster, conforme definido anteriormente, apresenta uma atividade catalítica com relação à reação de hidrólise. Além disso, devido a uma grande força ácida, o ácido cluster também apresenta uma grande atividade catalítica com relação à reação de hidrólise da celulose mesmo em baixas temperaturas. Devido a diâmetro de uma molécula do ácido cluster ser de cerca de 1 a 2 nm, geralmente maior do que 1 nm, com o ácido cluster sendo facilmente misturado ao material de fibra vegetal, que é o material bruto, apresenta alta habilidade de contato com o material de fibra vegetal, e promove a hidrólise eficaz da celulose. Logo, é possível hidrolisar a celulose em condições de temperatura moderadas com alta energia e baixa carga ambiental. Além disso, devido o ácido cluster se tomar sólido a uma certa temperatura, de acordo com o método da invenção que usa o ácido cluster como um catalisador, em contraste com o método convencional para hidrólise da celulose que usa um ácido, tal como ácido sulfúrico, o sacarídeo, que é o produto, e o catalisador podem ser facilmente separados. Logo, o ácido cluster que foi separado do produto sacarídeo pode ser recuperado e reutilizado. Além disso, em virtude de ser obtido um sacarídeo de alta pureza, a redução da atividade da levedura no processo de fermentação pode ser inibida.

Um aspecto importante específico da invenção é que o primeiro solvente orgânico que pode dissolver o catalisador do ácido cluster é utilizado como um catalisador da reação na reação de hidrólise do material da fibra vegetal, e a celulose contida no material da fibra vegetal é hidrolisado no primeiro solvente orgânico onde o catalisador do ácido cluster foi dissolvido. Devido ao catalisador do ácido cluster apresentar alta afinidade pela água e pelo primeiro solvente orgânico, o catalisador do ácido cluster pode estar presente na interface de uma fase aquosa e uma fase orgânica incluindo o primeiro solvente orgânico. Logo, o catalisador do ácido cluster reage com o material da fibra vegetal que é insolúvel no primeiro solvente orgânico, produz um sacarídeo, e pode ser separado do sacarídeo que é insolúvel ou apresenta baixa solubilidade no primeiro solvente orgânico. O primeiro solvente que dissolve o catalisador do ácido cluster pode dissolver o catalisador de ácido cluster na temperatura da reação de hidrólise, mas geralmente um primeiro solvente orgânico utilizado pode dissolver o catalisador de ácido cluster, a uma temperatura semelhante ou menor do que a temperatura da reação de hidrólise, geralmente à temperatura ambiente. Mais especifica-mente, é de preferência que a solubilidade do catalisador de ácido cluster seja igual ou maior do que 50 g/100 mL, com maior preferência igual ou maior do que 100 g/100 mL, e ainda com maior preferência igual ou maior do que 500 g/100 mL.

Do ponto de vista da inibição da evaporação do primeiro solvente orgânico no processo de hidrólise, é de preferência que o ponto de ebulição do primeiro solvente orgânico seja maior do que a temperatura da reação no processo de hidrólise. Mais especificamente, é de preferência que o ponto de ebulição do primeiro solvente orgânico seja igual ou maior do que 90°C, com maior preferência igual ou maior do que 125°C, e ainda com maior prefe- rência igual ou maior do que 150°C.

Para aumentar a eficácia da separação do sacarídeo no processo de separação que ocorre após o processo de hidrólise, é de preferência que um sacarídeo, tal como glicose seja pouco no primeiro solvente orgânico. Onde o sacarídeo é pouco solúvel no primeiro solvente orgânico, o sacarídeo produzido precipita no primeiro solvente orgânico no processo de hidrólise. Logo, uma fração líquida incluindo o catalisador de cluster do ácido e o primeiro solvente orgânico e a fração sólida incluindo o sacarídeo podem ser separados através de separação sólida-líquida, por exemplo, filtração, da mistura da hidrólise da reação obtida após o processo de hidrólise (a mistura contém o sacarídeo produzido, catalisador, primeiro solvente orgânico, e algumas vezes um resíduo). O solvente orgânico onde os sa-carídeos são muito solúveis, conforme denominado na presente invenção é um solvente orgânico de forma que a solubilidade do sacarídeo no solvente orgânico é igual ou menor do que 1g/100 mL, de preferência igual ou menor do que 0,2 g/100 mL, com maior preferência igual ou menor do que 0,1 g/100 mL. A maior preferência é que o sacarídeo seja insolúvel no primeiro solvente orgânico (solubilidade é 0 g/100 mL).

Exemplos de tais solventes orgânicos que podem dissolver o catalisador de ácido cluster e que dissolvem mal os sacarídeos incluem solventes orgânicos polares, mais especificamente, solventes orgânicos polares, com uma constante dielétrica específica igual ou maior do que 8, mais especificamente solventes orgânicos polares com uma constante dielétrica específica de 8 a 18. A partir deste ponto, o primeiro solvente orgânico de preferência é um solvente orgânico polar com alto ponto de ebulição, maior do que a temperatura da reação no processo de hidrólise, e apresenta pouca dissolução de sacarídeos. Mais especificamente, um solvente orgânico polar de preferência apresenta alto ponto de ebulição, igual ou maior do que 90°C e uma constante dielétrica específica de 8 a 18.

De acordo com a invenção, o primeiro solvente orgânico de preferência não é particularmente limitado, estabelecido que o primeiro solvente orgânico apresenta as propriedades descritas anteriormente. Exemplos específicos incluem álcoois (podem apresentar uma estrutura de cadeia simples ou ramificada) apresentando 6 a 10 átomos de carbono em uma molécula. Entre eles, do ponto de vista da inflamabilidade, os álcoois que apresentam de 8 a 10 átomos de carbono em uma molécula são os de preferência. Exemplos específicos de álcoois adequados de preferência incluem 1-hexanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 1-decanol e 1-nonanol. Entre eles, 1-octanol, 2-octanol, 1-decanol, e 1-nonanol são os de preferência, e 1-octanol e 2-octanol são os de maior preferência. A quantidade do primeiro solvente orgânico utilizado no processo de hidrólise não está particularmente limitada e pode ser apropriadamente selecionada. Um período para materiais de carga, tais como catalisador de ácido cluster, primeiro solvente orgânico, e material de fibra vegetal no processo de hidrólise não está particularmente limitado, mas é de preferência que o catalisador de ácido cluster seja dissolvido antes no primeiro solvente orgânico para preparar uma solução de solvente orgânico do catalisador do ácido cluster. É também de preferência que a solução do solvente orgânico do catalisador de ácido cluster seja aquecida antes da temperatura da reação de hidrólise, que o material de fibra vegetal seja carregado na solução do solvente orgânico aquecido do catalisador de ácido cluster, e o processo de hidrólise seja realizado. A água para hidrolisar a celulose é necessária no processo de hidrólise. Mais es-pecificamente, (n-1) moléculas de água são necessárias para decompor a celulose obtida por polimerização da (n) glicose em (n) glicoses (n é um número inteiro). Logo, no mínimo a água necessária para hidrolisar a celulose total em glicose contida no material de fibra vegetal é adicionada no sistema da reação. É de preferência que a quantidade mínima de água necessária para hidrolisar a quantidade total de celulose seja carregada a medida que o material de fibra vegetal para glicose é adicionado. Isto é porque quando o excesso de água é adicionado, o sacarídeo produzido é dissolvido na água em excesso, uma solução aquosa de sacarídeo é obtida, e o processo de separação dessa solução aquosa de sacarídeo e o primeiro solvente orgânico onde o catalisador de ácido cluster foi dissolvido se torna com-plexo.Um período para adição da água não é particularmente limitado. Por exemplo, a água pode ser adicionada à solução do solvente orgânico do catalisador do ácido cluster antes ou depois do aquecimento, ou a solução do solvente orgânico do ácido clusters pode ser adicionada juntamente com o material da fibra vegetal. É de preferência que a quantidade de água necessária para hidrolisar a glicose seja garantida mesmo se a umidade relativa do sistema de reação for reduzida pelo aquecimento do processo de hidrólise. Mais especificamente, um método pode ser utilizado onde um estado de pressão a vapor é criado a uma temperatura de reação de hidrólise, por exemplo, dentro de um recipiente de reação que foi selado antes, para tornar a atmosfera do sistema de reação sob pressão a vapor saturada, a uma temperatura pré-determinada de reação, e a temperatura é diminuída, enquanto mantém o estado hermético, para causar condensação do vapor. A proporção de preferência do material de fibra vegetal e do catalisador de ácido cluster no processo de hidrólise difere dependendo do estado do material de fibra vegetal utilizado (por exemplo, tamanho e tipo do material da fibra), método de agitação no processo de hidrólise, e a quantidade do primeiro solvente orgânico utilizado. Logo, essa proporção pode ser determinada correlacionada às condições d implementação do processo de hidrólise. Por exemplo, embora dependa do pré-tratamento do material de fibra vegetal, uma proporção específica (de peso) do catalisador de ácido cluster em relação ao material de fibra vegetal está preferivelmente dentro da faixa de 0,5:1 a 2:1, com maior preferência essa proporção pode também ser 0,5:1 a 1:1, e a proporção do peso do catalisador de ácido cluster pode ser reduzida para cerca de 1/3 a 1/6 do processo convencional, que usa um catalisa- dor de ácido cluster em um estado de pseudo-liquefação. O método de agitação em um tritu-rador em formato de bola sob aquecimento é um método vantajoso. Outros dispositivos de agitação típicos podem também ser utilizados.

As condições de temperatura no processo de hidrólise podem ser apropriadamente determinadas levando em conta diversos fatores (por exemplo, seletividade da reação, eficiência da energia, proporção da reação de celulose, e semelhantes), mas do ponto de vista do equilíbrio da eficiência da energia, a proporção da reação da celulose e rendimento da glicose, uma temperatura de preferência igual ou menor do que 140°C, e a temperatura i-gual ou menor a 120°C é a de maior preferência. Dependendo da forma do material da fibra vegetal, o processo de hidrólise pode também ser realizado a uma temperatura igual ou menor do que 100°C, e nesse caso, a glicose pode ser produzida com uma alta eficiência de energia. A seletividade da produção da glicose na hidrólise da celulose contida no material de fibra vegetal varia dependendo do processo de hidrólise. A eficiência da reação geralmente aumenta a medida que a temperatura aumenta. Por exemplo, conforme descrito no Pedido de Patente Japonesa No. 2007-115407, na reação de hidrólise da celulose utilizando ácido fosfotungstíco com uma proporção de água de cristalização de 160%, a proporção da reação R, a uma temperatura de 50 a 90°C aumenta com a elevação da temperatura e a celulose total reage a uma temperatura de cerca de 80°C. O rendimento da glicose apresenta uma tendência similar à proporção da reação da celulose e aumentos à temperatura de 50 a 60°C, mas atinge um pico à temperatura de 70°C, e então diminui. Logo, a glicose é produzida com alta seletividade à temperatura de 50 a 60°C, mas à temperatura de 70 a 90°C, ocorrem outras reações diferentes da produção da glicose, tal como produção de outros sacarídeos, tais como xilose e formação de produtos de decomposição.

Logo, a temperatura da reação de hidrólise é um fator importante que controla a seletividade da proporção da reação da celulose e da produção da glicose, e é de preferência que a temperatura de reação da hidrólise seja baixa devido a eficiência da energia. Entretanto, é de preferência que a temperatura da reação da hidrólise seja determinada levando em conta também a proporção de reação da celulose e a seletividade da produção da glicose. A duração do processo de hidrólise não está particularmente limitada e pode ser apropriadamente configurada de acordo com a forma do material da fibra vegetal utilizada, com a proporção do material da fibra vegetal e do catalisador de ácido cluster, da capacidade catalítica do catalisador do ácido cluster, da temperatura de reação, e da pressão da reação. A pressão no processo de hidrólise não é particularmente limitada, mas devido a a-tividade catalítica do catalisador do ácido cluster com relação à hidrólise da celulose ser alta, a hidrólise da celulose pode ser avançada com boa eficácia mesmo sob condições de pressão moderadas, tais como uma faixa de pressão normal (pressão atmosférica) para 1 MPa. O tempo de reação da hidrólise pode também ser configurado apropriadamente.

Quando a temperatura do sistema de reação diminui após o término da hidrólise, o sacarídeo produzido no processo se torna uma solução de sacarídeo aquosa, quando a á-gua, que dissolve o sacarídeo está presente na mistura de reação de hidrólise, e onde nenhuma água está presente, o sacarídeo precipita e está contido no estado sólido. Parte do sacarídeo produzido pode estar presente na forma de solução aquosa, e o equilíbrio pode ser obtido na forma da mistura da reação de hidrólise no estado sólido. Em virtude do catalisador do ácido cluster também ser solúvel na água, quando uma quantidade suficiente de água está contida na mistura de reação de hidrólise, o catalisador de ácido cluster é também dissolvido na água.

Um processo de separação do sacarídeo produzido (príncipalmente glicose) e do catalisador do ácido cluster a partir da mistura da reação de hidrólise após o processo de hidrólise será descrito abaixo (ver figura 3). Inicialmente, o sacarídeo produzido é precipitado na mistura de reação da hidrólise utilizando um solvente orgânico que dissolve pouco o sacarídeo como o primeiro solvente orgânico. Devido ao catalisador do ácido cluster ter sido dissolvido no primeiro solvente orgânico, uma fração sólida incluindo o sacarídeo produzido e uma fração líquida incluindo o catalisador do ácido cluster e o primeiro solvente orgânico podem ser separados através da separação sólido-líquida da hidrólise da mistura da reação. Com certos tipos de material de fibra vegetal utilizado, a fração sólida incluindo o sacarídeo produzido pode incluir também um resíduo. Um método de separação da mistura da reação da hidrólise na fração sólida e na fração líquida não é particularmente limitada, e um método de separação sólido-líquido típico, tal como decantação e filtração pode ser utilizado.

Onde a água, tal como água destilada, é adicionada à fração sólida obtida pela separação sólido-líquido e a agitação é realizada, o sacarídeo é dissolvido na água.

Logo, a solução de sacarídeo aquosa e a fração sólida incluindo o resíduo podem ser separadas através da separação sólido-líquida. A fração líquida obtida pela separação sólido-líquida pode ser utilizada novamente na forma de uma solução de solvente orgânico, onde o catalisador do ácido cluster é dissolvido no primeiro solvente orgânico como o solvente de reação e catalisador da hidrólise do material da fibra vegetal.

No processo de separação do sacarídeo, um segundo solvente orgânico que é compatível com o primeiro solvente orgânico, e que apresenta habilidade para dissolver o catalisador do ácido cluster que é maior, e que apresenta um ponto de ebulição menor do que os do primeiro solvente orgânico é adicionado à mistura da reação de hidrólise, e a separação sólido-líquida de uma fração líquida incluindo o catalisador do ácido cluster, o primeiro solvente orgânico, e segundo solvente orgânico e uma fração sólida incluindo o sacarídeo é realizada por agitação e filtração, ou semelhante. Como resultado, a proporção de recuperação do catalisador do ácido cluster pode ser aumentada e a pureza do sacarídeo obtido pode ser aumentada. Inicialmente, o segundo solvente orgânico, que é compatível com o primeiro solvente orgânico e apresenta a habilidade para dissolver o catalisador de ácido cluster que é maior do que o primeiro solvente orgânico, é adicionado, dessa forma tornando possível dissolver uma grande quantidade do catalisador do ácido cluster em uma fase orgânica (fase líquida), incluindo o primeiro e o segundo solventes orgânicos. Como resultado, a proporção de recuperação do catalisador do ácido cluster e a pureza do sacarídeo podem ser aumentadas. Além disso, devido ao ponto de ebulição do segundo solvente ser menor do que o do primeiro solvente orgânico, o segundo solvente orgânico e uma solução do solvente orgânico, onde o catalisador do ácido cluster é dissolvido no primeiro solvente orgânico, podem ser separadas através da destilação de uma fração líquida, incluindo o catalisador do ácido cluster e o solvente orgânico (primeiro e segundo solventes orgânicos) que foram separados e recuperados da mistura da reação da hidrólise. Nesse caso, um método típico, tal como destilação a vácuo e secagem a vácuo podem ser utilizados como um método de destilação. Entre eles, a destilação a vácuo realizada a uma temperatura i-gual ou menor do que 50°C é a de preferência. O segundo solvente orgânico não está particularmente limitado, mas o etanol é especialmente de preferência como o segundo solvente orgânico. O etanol apresenta habilidade extremamente alta para dissolver heteropoliácidos que são catalisadores típicos de ácido cluster e demonstram aumento na proporção de recuperação do heteropoliácido e aumento da pureza do sacarídeo. Além do etanol, outros solventes, por exemplo, alcoóis, tais como metanol e n-propanol, e éteres, tais como éter dietílico e diisopropílico podem ser utilizados como o segundo solvente orgânico. É de preferência que a fração sólida obtida pela separação sólido-líquida da mistura da reação de hidrólise onde o segundo solvente orgânico é adicionado, sendo separada no segundo solvente orgânico que apresenta o catalisador de ácido cluster contido na fração sólida e a fração sólida incluindo o sacarídeo, com o segundo solvente orgânico sendo adicionado à fração sólida obtida pela separação sólido-líquida da mistura da reação de hidrólise, mistura, lavagem da fração sólida, e realizando a separação sólido-líquida (ver fig. 3). Se necessário, a fração sólida pode ser lavada com o segundo solvente orgânico várias vezes. O segundo solvente orgânico recuperado incluindo o catalisador de ácido cluster dissolvido pode ser adicionado novamente e misturado com a mistura da reação da hidrólise e utilizado para lavar a mistura (ver figura 3). A quantidade do segundo solvente orgânico adicionada à mistura não está particularmente limitada, estabelecido que essa quantidade pode dissolver o catalisador do ácido cluster utilizado no processo de hidrólise e pode ser recuperado.

Dependendo da quantidade de água no processo de hidrólise e o tipo do primeiro solvente orgânico, uma solução aquosa incluindo o sacarídeo ou cluster do ácido dissolvido e/ou uma solução do solvente orgânico incluindo o sacarídeo dissolvido pode estar contida na mistura da reação de hidrólise. Em tal caso, por exemplo, é possível aquecer a mistura da reação, remover a água, dessa forma precipitando o sacarídeo, então realizando a separação sólido-líquida para separar a fração sólida incluindo o sacarídeo e o solvente orgânico incluindo o catalisador de ácido cluster dissolvido, ou aquecer a mistura da reação de hidrólise, remover o solvente orgânico, então adicionar um solvente que possa dissolver o catalisador de ácido cluster, mas dissolve pouco o sacarídeo, dissolve seletivamente o catalisador de ácido cluster no solvente, e realiza a separação na solução do catalisador do ácido cluster e a fração sólida incluindo o sacarídeo. É de preferência que a quantidade de água na mistura da reação de hidrólise seja ajustada de forma que a proporção da água de cristalização no catalisador do ácido cluster contido na mistura da reação de hidrólise seja menor do que 100%. Isto é feito para evitar que o sacarídeo, que é um produto, de se dissolver na água em excesso,. No caso onde o catalisador do ácido cluster apresenta uma grande quantidade de água de cristalização, geralmente a quantidade de água de cristalização é igual ou maior do que a quantidade padrão da água de cristalização aumenta a proporção de recuperação do sacarídeo.

Um método que pode diminuir a quantidade de umidade na mistura da reação de hidrólise pode ser utilizado para reduzir a proporção da água de cristalização no catalisador do ácido cluster contido na mistura da reação de hidrólise. Exemplos de tal método incluem um método no qual o estado hermético do sistema de reação é liberado, e o aquecimento é realizado para evaporar a umidade contida na mistura da hidrólise, e um método onde um dessecador ou semelhante é adicionado à mistura da hidrólise e umidade contida na mistura da hidrólise. A identificação e a determinação quantitativa do ácido cluster foram realizadas por plasma ligado (ICP) Exemplo 1. Uma solução de octanol do heteropoliácido (ácido fosfotungstíco) foi dissolvido em octanol (concentrações de heteropoliácido : 25% em volume). A água destilada foi colocada anteriormente em um recipiente hermético, com a temperatura aumentada para uma temperatura de reação pré-determinada (70°C), um estado de pressão a vapor saturado foi obtido dentro do recipiente, e o vapor d’água aderiu à superfície interna do recipiente. Então, a quantidade de 0,5 kg da celulose foi colocada no recipiente. Logo, a solução de octanol-heteropoliácido incluindo 250 g do heteropoliácido e a quantidade de água (55,6 g) necessárias para hidrolisar a celulose e obter a glicose foram carregadas no recipiente e agitadas sob aquecimento, conforme demonstrado na figura 2. Uma vez que a temperatura dentro do recipiente atingiu 70°C, a agitação foi continuada por 5 minutos. Então, a quantidade de 0,5 kg de celulose foi colocada (proporção de peso do heteropoliácido em relação à celulose foi de 1:2), a temperatura foi elevada para 70°C sob agitação, e então a agitação foi continuada por 2 h à temperatura de 70°C. O aquecimento foi interrompido, o recipiente foi aberto, e a mistura da reação de hidrólise foi resfriada até atingir a temperatura ambiente, enquanto eliminava vapor d'água extra.

Um total de 500 mL de etanol foi então adicionado à mistura da reação de hidrólise localizada dentro do recipiente, e a agitação foi realizada por 30 minutos, seguido por filtra-ção que produziu um filtrado 1, material 1, conforme demonstrado na fig. 3. O filtrado 1 (solução de octanol/etanol de heteropoliácido) foi recuperado. Um total de 500 mL de etanol foi adicionado ao material filtrado 1, e a agitação foi realizada por 30 minutos, seguido pela fil-tração e produção de um filtrado 2 e um material filtrado 2. Um total de 500 mL de etanol foi adicionado ao material filtrado 2 e a agitação foi realizada por 30 minutos, seguido pela fil-tração que produziu um filtrado 3 e um material filtrado 3. Os filtrados obtidos 2 e 3 foram recuperados juntos com o filtrado 1. A água destilada foi adicionada ao material filtrado obtido 3, e a agitação foi realizada por 10 minutos. A presença de nenhum resíduo foi confirmada na solução aquosa obtida, mas a solução ainda foi filtrada e uma solução de sacarídeo aquosa foi obtida. O rendimento dos monossacarídeos (uma soma total de glicose, xilose, arabinose, manose e galactose) foi calculado a partir da solução de sacarídeo aquosa obtida. O resultado foi de 72,5%. Os filtrados 1 a 3 recuperados na forma descrita acima foram submetidos à destilação a vácuo, à temperatura de 45 a 50°C, o etanol foi recuperado, a solução de octanol heteropoliácido e etanol foram separadas, e a solução de octanol do ácido heteropoliácido foi recuperada. A proporção de recuperação do heteropoliácido foi de 99,2%. O rendimento dos monossacarídeos e a taxa de recuperação do heteropoliácido foram calculados da seguinte forma: Rendimento de monossacarídeos (%): uma proporção (em peso) de uma soma total de monossacarídeos recuperados para uma quantidade teórica de monossacarídeos produzidos quando a quantidade total de celulose carregada é convertida em monossacarídeos.

Proporção de recuperação do heteropoliácido (%): uma proporção de heteropoliácido recuperada em relação ao heteropoliácido carregado.

Exemplo 2.

Uma solução de octanol do heteropoliácido foi preparada anteriormente onde o heteropoliácido (ácido fosfotungstíco) foi dissolvido em octanol (concentrações de heteropoliácido : 25% em volume). A água destilada foi colocada anteriormente em um recipiente hermético, com a temperatura aumentada para uma temperatura de reação pré-determinada (70°C), um estado de pressão a vapor saturado foi obtido dentro do recipiente, e o vapor d’água aderiu à superfície interna do recipiente. Então, a quantidade de 0,5 kg de celulose foi colocada no recipiente. A solução de octanol-heteropoliácido incluindo 250 g do heteropoliácido (proporção de peso do heteroácido em relação à celulose foi de 1:2), e a quantidade de água (55,6 g) necessária para hidrolisar a celulose e obter a glicose foram carregadas no recipiente, a temperatura foi aumentada para 70°C sob agitação, e então foi continuada por 2 h, à temperatura de 70°C. O aquecimento foi interrompido, o recipiente foi aberto, e a mistura da reação de hidrólise foi resfriada até atingir a temperatura ambiente, enquanto eliminava vapor d'água extra. A solução de sacarídeo aquosa e a solução de octanol do heteropoliácido foram então recuperadas da mesma forma que no exemplo 1. O rendimento dos monossacarídeos foi de 74,4% e a proporção de recuperação do heteropoliácido foi de 99,1%.

Exemplo comparativo 1. Água destilada foi colocada anteriormente em um recipiente hermético, com a temperatura aumentada para uma temperatura de reação predeterminada (70°C), um estado de pressão a vapor saturado foi obtido dentro do recipiente, e o vapor d’água aderiu à superfície interna do recipiente. Então, a quantidade de 1 kg do heteropoliácido (ácido fosfotungstico), onde a quantidade de água de cristalização foi medida anteriormente, e água destilada (55,6 g) em uma quantidade (água de um componente de pressão a vapor saturada, à temperatura de 70°C foi excluída), com relação a soma total da quantidade necessária para obter a água de cristalização do heteropoliácido para 100%, e a quantidade de água (55,6 g) necessária para hidrolisar a celulose e obter a glicose foram carregadas no recipiente, e aquecidas e agitadas. Uma vez que a temperatura dentro do recipiente atingiu 70°C, a agitação foi continuada por 5 minutos. Então, a quantidade de 0,5 kg de celulose foi colocada (proporção de peso do heteropoliácido em relação à celulose foi de 2:1), e a mistura foi conduzida por 2 h à temperatura de 70°C. O aquecimento foi interrompido, o recipiente foi aberto, e a mistura da reação de hidrólise foi resfriada até atingir a temperatura ambiente, enquanto eliminava vapor d'água extra. Etanol foi então adicionado em três ciclos â mistura da reação de hidrólise, a agitação foi realizada, e o filtrado do material 3 (fração sólida incluindo sacarídeos), e a solução de etanol do ácido heteropoliácido foram separados e recuperados da mesma forma que no exemplo 1. A água destilada foi adicionada à fração sólida, incluindo os sacarídeos, e a agitação foi realizada por 10 minutos. A presença de nenhum resíduo pode ser confirmada na solução aquosa obtida, mas a solução ainda foi filtrada e uma solução de sacarídeo aquosa foi obtida. O rendimento dos monossacarídeos foi de 73,1% e a proporção de recuperação do heteropoliácido foi de 99,7%.

Exemplo comparativo 2. Água destilada foi colocada anteriormente em um recipiente hermético, com a temperatura aumentada para uma temperatura de reação pré-determinada (70°C), um estado de pressão a vapor saturado foi obtido dentro do recipiente, e o vapor d’água aderiu à superfície interna do recipiente. Então, a quantidade de 0,5 kg de celulose foi colocada no recipiente. Um total de 1 kg do heteropoliácido (ácido fosfotungstico) , onde a quantidade de água de cristalização foi medida anteriormente, água destilada (55,6 g) em uma quantidade (água de um componente de pressão a vapor saturada, à tem- peratura de 70°C foi excluída), com relação a soma total da quantidade necessária para obter a água de cristalização do heteropoliácido para 100%, e a quantidade de água (55,6 g) necessária para hidrolisar a celulose e obter a glicose, e o heteropoliácido convertido para o estado de pseudo-liquefeito por aquecimento até a temperatura de 70°C foram carregados no recipiente (proporção de peso do heteropoliácido em relação à celulose foi de 2:1), e a-quecidas e agitadas por 2 h, à temperatura de 70°C. Entretanto, a agitação no recipiente não ocorreu eficazmente, a temperatura do heteropoliácido caiu, o estado de pseudo-liquefação não foi mantido, e somente a porção inferior do recipiente foi aquecida e escurecida. O a-quecimento foi interrompido, o recipiente foi aberto, e a mistura da reação de hidrólise foi resfriada até atingir a temperatura ambiente, enquanto eliminava vapor d'água extra. Etanol foi então adicionado em três ciclos à mistura da reação de hidrólise, a agitação foi realizada, e o filtrado do material 3 (fração sólida incluindo sacarídeos), e a solução de etanol do ácido heteropoliácido foram separados e recuperados da mesma forma que no exemplo 1. Em virtude de ter sido confirmada a presença de resíduo (20% em peso do material filtrado) na solução aquosa obtida, a solução foi filtrada e uma solução de sacarídeo aquosa foi obtida. O rendimento dos monossacarídeos foi de 34,3% e a proporção de recuperação do heteropoliácido foi de 96,2%.

Resultados. A quantidade carregada de celulose, do heteropoliácido utilizado, o rendimento dos monossacarídeos e a taxa de recuperação do heteropoliácido obtido nos exemplos e exemplos comparativos estão demonstrados na tabela 1.

Tabela 1 Conforme demonstrado na tabela 1, comparando e exemplo 1 e o exemplo 2 com o exemplo comparativo 1, a proporção (de peso) da quantidade do heteropoliácido utilizado e a quantidade carregada de celulose foi (celulose:heteropoliácido = 2:1) nos exemplos 1 e 2 e (celulose:heteropoliácido = 1:1) no exemplo comparativo 1, mas o rendimento de monossacarídeos e proporção de recuperação foram os mesmos.

Quando os exemplos comparativos 1 e 2 são comparados, a diferença entre eles está no fato da celulose ser carregada no recipiente após o carregamento do heteropoliácido que foi convertido para o estado de pseudo-liquefação, através do aquecimento no exemplo comparativo 1, enquanto o heteropoliácido que foi convertido para o estado de pseudo-liquefação por aquecimento, foi carregado após o carregamento da celulose no recipiente no exemplo comparativo 2. Entretanto, no exemplo comparativo 2 onde a celulose foi a primeira a ser carregada, a temperatura do heteropoliácido foi reduzida pela celulose e o heteropoliá-cido assumiu um estado sólido. Como resultado, a celulose e o heteropoliácido não foram agitados suficientemente, e a celulose que não estava em contato com o heteropoliácido na porção inferior do recipiente foi simplesmente aquecida e queimada. Como resultado, a quantidade do resíduo foi grande, e o rendimento do monossacarídeo foi reduzido para 34,3%. Conforme descrito anteriormente, nos exemplos comparativos 1 e 2, onde o heteropoliácido é utilizado no estado de pseudo-liquefação, é importante manter o estado de pseudo-liquefação do heteropoliácido. Como resultado, ocorre uma limitação onde os materiais iniciais são carregados no recipiente e também na temperatura mantida dentro do recipiente.

Ao contrário, nos exemplos 1 e 2, o solvente orgânico é utilizado como um catalisador da reação e o heteropoliácido é dissolvido no solvente orgânico. Logo, o estado dissolvido do heteropoliácido é mantido e a miscibilidade do heteropoliácido e da celulose, e a reati-vidade da glicosilação da celulose não são afetadas mesmo se a ordem da carga da solução do solvente orgânico incluindo o heteropoliácido e a celulose for alterada. Logo, com o método onde o heteropoliácido é dissolvido em um solvente orgânico, ele é utilizado como o solvente da reação, não sendo necessário prestar atenção na ordem em que os materiais iniciais são carregados no recipiente e na temperatura dentro do recipiente. Além disso, o nível de liberdade no projeto do equipamento é grande.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Método para hidrólise de um material de fibra vegetal para produzir e separar um sacarídeo incluindo glicose, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: um processo cfe hidrólise para hidrolizar celulose contida no material da fibra vegetal e produção da glicose em solvente orgânico onde o poliácido é dissolvido, e o processo de separação do sacarídeo para separar uma mistura da reação após o processo de hidrólise em uma fração líquida incluir o poliácido e o primeiro solvente orgânico e a fração sólida incluir o sacarídeo, em que o primeiro solvente orgânico é um ãicooi que apresenta 6 a 10 átomos de carbono.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do solvente orgânico ser um solvente orgânico polar de alta ebulição que apresenta um ponto de ebulição maior do que a temperatura da reação no processo de hidrólise e dissolver pouco o sacarídeo.

3. Método, de acordo com as reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelo fato da soiubilidade do poliácido no solvente orgânico ser maior ou igual a 50 g/100 mL.

4. Método, de acordo com as reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato do ponto de ebulição do solvente orgânico ser maior ou igual a 90®C.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato da soiubilidade do sacarídeo no solvente orgânico ser menor ou igual a 1,0 g/100 mL,

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do solvente orgânico ser no mínimo um entre 1 -hexanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 1 -cctanol, 2-octanol, 1-decanol e 1-nonanoL

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato do processo de hidrólise é realizado em condições de reação comparativamente amenas de pressão normal a 1 MPa, e com uma temperatura igual ou menor a 140aC.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato do poliácido ser um heteropoliácido.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de no processo de separação do sacarídeo, um outro solvente orgânico ser compatível com o solvente orgânico e apresentar uma habilidade para dissolver o poliácido maior do que a do solvente orgânico, e um ponto de ebulição menor do que o do solvente orgânico, e ser adicionado à mistura da reação, após o processo de hidrólise, e a separação sólída-Iíquída ser realizada em uma fração líquida incluindo o poliácido, o solvente orgânico, e o outro solvente orgânico e uma fração sólida incluindo o sacarídeo.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato do outro solvente orgânico e da solução do solvente orgânico onde o poliácido é dissolvido no solvente orgânico serem separados por destilação da fração líquida.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato do outro solvente orgânico incluir no mínimo um entre etanol, metanol, n-propanol, éter dietílico e éter diisopropílico.