JP2012125174A - Method for producing glucose - Google Patents

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明彦 室田
Kaname Katsuraya
要 鬘谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing glucose having cellulose as a raw material and high usability, and capable of being put into practical use in an industrial level.SOLUTION: The method for producing the glucose by hydrolyzing the cellulose includes steps of: supplying an aqueous solution of a hydrolytic agent to the cellulose; hydrolyzing the cellulose; and recovering the glucose from a hydrolysate of the cellulose.

Description

本発明は、セルロースを加水分解してグルコースを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing glucose by hydrolyzing cellulose.

植物はセルロースを豊富に含み、セルロースは地球上で最も豊富なバイオマスであると言われている。そこで、セルロースの有効利用法が種々検討されており、なかでも加水分解によるグルコースの製造方法について、種々の技術が開示されている。グルコースは、さらに、発酵によるエタノールの製造原料ともなる。
これまでに開示されているセルロースの加水分解の方法は、生物的手法及び化学的手法の二種に大別できる。
Plants are rich in cellulose, which is said to be the most abundant biomass on earth. Therefore, various methods for effectively using cellulose have been studied, and various techniques for glucose production by hydrolysis are disclosed. Glucose is also a raw material for producing ethanol by fermentation.
The cellulose hydrolysis methods disclosed so far can be broadly classified into two types: biological methods and chemical methods.

生物的手法とは、加水分解酵素であるセルラーゼを使用する方法であり、これまでに高活性セルラーゼやセルラーゼ高生産菌(非特許文献1参照)の開発が活発に行われている。酵素には基質特異性があり、フルフラールや5−ヒドロキシメチル−2−フルフラール(HMF)等のグルコースの過分解による副生成物を生じないという利点がある。また、酸糖化とは異なり、酵母発酵の阻害剤となる生成物質の除去が不要である。そのため、リグノセルロースの糖化反応では、酵素の使用が好適であるとされている。   Biological techniques are methods that use cellulase, which is a hydrolase, and high-activity cellulase and cellulase-producing bacteria (see Non-Patent Document 1) have been actively developed so far. Enzymes have substrate specificity and have the advantage that no by-products are produced due to excessive decomposition of glucose such as furfural and 5-hydroxymethyl-2-furfural (HMF). In addition, unlike acid saccharification, it is not necessary to remove a product that becomes an inhibitor of yeast fermentation. For this reason, it is considered that the use of an enzyme is suitable in the saccharification reaction of lignocellulose.

一方、化学的手法としては、いわゆる酸糖化法が挙げられ、古くから種々検討されており、例えば、濃塩酸法(Prodor法)等が知られているが、現在実用化されているものとしては、Arkenol社の濃硫酸糖化法(Arkenol法)が知られている(特許文献1参照)。また、近年では、固体酸触媒を使用する方法(非特許文献2参照)、ルイス酸(金属塩化物)を使用する方法(非特許文献3参照)、ランタノイドイオンを使用する方法、超臨界流体を使用する方法(非特許文献4参照)等が開示されている。   On the other hand, as a chemical method, there is a so-called acid saccharification method, and various studies have been made for a long time. For example, a concentrated hydrochloric acid method (Prodor method) is known, but as a practical method at present, The concentrated sulfuric acid saccharification method (Arkenol method) of Arkenol is known (see Patent Document 1). In recent years, a method using a solid acid catalyst (see Non-Patent Document 2), a method using a Lewis acid (metal chloride) (see Non-Patent Document 3), a method using a lanthanoid ion, a supercritical fluid The method to use (refer nonpatent literature 4) etc. are disclosed.

特開平11−506934号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-506934

Yuko,I.;Hiroyuki,H.;Y,P.E.;Naoyuki,O.Biotechnol Prog.2007,23,333−338.Yuko, I. et al. Hiroyuki, H .; Y, P .; E. Naoyuki, O .; Biotechnol Prog. 2007, 23, 333-338. Masaaki,K.;Daizo,Y.;Michikazu,H.;Satoshi,S.;Kiyotaka,N.;Hideki,K.;Shigenobu,H.;Ibaraki;Jpn Langmuir 2009,25,5068−5075.Masaaki, K .; Daizo, Y .; Michikazu, H .; Satoshi, S .; Kiyotaka, N .; Hideki, K .; Shigenobu, H .; Ibaraki; Jpn Langmuir 2009, 25, 5068-5075. S,A.A.;C,E.C.Bioresour.Technol.2009,100,5301−5304.S, A. A. C, E .; C. Bioresource. Technol. 2009, 100, 5301-5304. アジアバイオマスハンドブック、−バイオマス利活用の手引き−、社団法人日本エネルギー学会Asian Biomass Handbook, Biomass Utilization Guide, Japan Institute of Energy

しかし、生物的手法では、酵素反応に時間を要し、非常に高コストであり、工業レベルでの実用化が困難であるという問題点があった。
また、化学的手法のうち、酸糖化法では、酸の使用量が膨大であり、しかもその回収も困難であるという問題点があった。特に濃硫酸は、再利用が困難であるため、膨大な産業廃棄物を生じてしまう。さらに、酸の回収が困難であるため、得られたグルコースは、引き続き酵母発酵によるエタノールの製造に利用できないなど、用途が大幅に限定されてしまうという問題点があった。そして、固体酸触媒を使用する方法、ルイス酸を使用する方法、ランタノイドイオンを使用する方法、超臨界流体を使用する方法では、いずれも高価な又は有害な化合物が必要であったり、反応性が著しく低かったり、厳しい反応条件が必要であったり、特殊な設備が必要であったりするなど、工業レベルでの実用化が困難であるという問題点があった。特に、超臨界流体を使用する方法は、エネルギーコスト的に非常に不利である。
このように従来は、セルロースを原料とするグルコースの製造方法として、工程が簡便で低コストであり、安全性が高いなど、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が可能なものは無いのが実情であった。
However, the biological method has a problem that it takes time for the enzyme reaction, is very expensive, and is difficult to put into practical use at an industrial level.
Further, among the chemical methods, the acid saccharification method has a problem that the amount of acid used is enormous and the recovery thereof is difficult. Concentrated sulfuric acid, in particular, is difficult to reuse, and thus produces a huge amount of industrial waste. Furthermore, since it is difficult to recover the acid, there is a problem in that the use of the obtained glucose is greatly limited, such that it cannot be used for subsequent ethanol production by yeast fermentation. In addition, the method using a solid acid catalyst, the method using a Lewis acid, the method using a lanthanoid ion, and the method using a supercritical fluid all require expensive or harmful compounds, or are reactive. There is a problem that it is difficult to put it to practical use at an industrial level, for example, it is extremely low, severe reaction conditions are required, and special equipment is required. In particular, the method using a supercritical fluid is very disadvantageous in terms of energy cost.
Thus, conventionally, as a method for producing glucose using cellulose as a raw material, there is no process that is simple and low-cost, highly versatile, such as high safety, and can be put to practical use at an industrial level. Was the actual situation.

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、セルロースを原料とし、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が可能なグルコースの製造方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method of glucose which uses cellulose as a raw material, has high versatility, and can be put into practical use on an industrial level.

上記課題を解決するため、
本発明は、セルロースを加水分解してグルコースを製造する方法であって、セルロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程、セルロースを加水分解する工程、及びセルロースの加水分解物からグルコースを回収する工程を有することを特徴とするグルコースの製造方法を提供する。
本発明のグルコースの製造方法においては、前記加水分解剤が塩化鉄(III)であることが好ましい。
本発明のグルコースの製造方法においては、前記セルロースが結晶性セルロースであることが好ましい。
本発明のグルコースの製造方法においては、前記セルロースを加水分解する工程において、190〜240℃で加熱しながら前記セルロースを加水分解することが好ましい。
本発明のグルコースの製造方法においては、前記セルロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程において、前記セルロースを入れたカラムの上流側から前記加水分解剤の水溶液を供給し、前記セルロースの加水分解物からグルコースを回収する工程において、前記カラム内のセルロースよりも下流側に、平均孔径4μm以下のフィルタを設け、前記フィルタよりも下流側からグルコースを回収することが好ましい。
To solve the above problem,
The present invention is a method for producing glucose by hydrolyzing cellulose, the step of supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to cellulose, the step of hydrolyzing cellulose, and the step of recovering glucose from the hydrolyzate of cellulose. A method for producing glucose is provided.
In the glucose production method of the present invention, the hydrolyzing agent is preferably iron (III) chloride.
In the glucose production method of the present invention, the cellulose is preferably crystalline cellulose.
In the glucose production method of the present invention, in the step of hydrolyzing the cellulose, it is preferable to hydrolyze the cellulose while heating at 190 to 240 ° C.
In the method for producing glucose of the present invention, in the step of supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to the cellulose, an aqueous solution of the hydrolyzing agent is supplied from the upstream side of the column containing the cellulose, and the hydrolyzate of the cellulose In the step of recovering glucose from the column, it is preferable to provide a filter having an average pore diameter of 4 μm or less downstream of the cellulose in the column and recover glucose from the downstream side of the filter.

本発明によれば、セルロースを原料とし、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が可能なグルコースの製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of glucose which uses cellulose as a raw material, has high versatility, and can be put into practical use at an industrial level can be provided.

本発明への適用に好適なグルコースの製造装置を例示する概略構成図である。It is a schematic block diagram which illustrates the manufacturing apparatus of glucose suitable for application to this invention. 実験例1におけるグルコースのHPLCによる分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result by HPLC of glucose in Experimental example 1. FIG.

本発明のグルコースの製造方法は、セルロースを加水分解してグルコースを製造する方法であって、セルロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程、セルロースを加水分解する工程、及びセルロースの加水分解物からグルコースを回収する工程を有することを特徴とする。   The glucose production method of the present invention is a method for producing glucose by hydrolyzing cellulose, comprising a step of supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to cellulose, a step of hydrolyzing cellulose, and a hydrolyzate of cellulose. It has the process of collect | recovering glucose, It is characterized by the above-mentioned.

本発明のグルコースの製造方法は、例えば、セルロースを加水分解するための加水分解剤の水溶液を連続的に供給すると共に、グルコースを回収する、いわゆるフロータイプ(連続式)とすることが好ましい。このようにすることで、目的物であるグルコースがさらに分解される過分解を抑制し、グルコースを効率良く得られる。
セルロースが加水分解されると、目的物である単糖類のグルコース以外に、フルクトース;セロビオース、セロトリオース、セロテトラオース、セロペンタオース等のセロオリゴ糖;グルコースの過分解物であるフルフラール、5−ヒドロキシメチル−2−フルフラール(HMF)等が生じる。本発明においては、上記の連続式とすることで、加水分解剤の水溶液によってグルコースが容易に生成すると共に、フルフラール、HMF等の副生が顕著に抑制され、グルコースが効率良く得られる。
The glucose production method of the present invention is preferably, for example, a so-called flow type (continuous type) that continuously supplies an aqueous solution of a hydrolyzing agent for hydrolyzing cellulose and collects glucose. By doing in this way, the excessive decomposition which the target glucose is further decomposed | degraded is suppressed, and glucose can be obtained efficiently.
When cellulose is hydrolyzed, in addition to the target monosaccharide glucose, fructose; cellooligosaccharides such as cellobiose, cellotriose, cellotetraose, cellopentaose; furfural, 5-hydroxymethyl -2-furfural (HMF) and the like are generated. In the present invention, by using the above-described continuous system, glucose is easily generated by the aqueous solution of the hydrolyzing agent, and by-products such as furfural and HMF are remarkably suppressed, and glucose is efficiently obtained.

本発明において、「セルロースに加水分解剤の水溶液を連続的に供給する」とは、必ずしも、セルロースに絶えず加水分解剤の水溶液を供給し続けることだけを意味しない。例えば、セルロースに間欠的に加水分解剤の水溶液を供給しても良く、この場合の供給停止時間は、30秒以内であることが好ましい。   In the present invention, “continuously supplying the aqueous solution of the hydrolyzing agent to the cellulose” does not necessarily mean that the aqueous solution of the hydrolyzing agent is continuously supplied to the cellulose. For example, an aqueous solution of a hydrolyzing agent may be intermittently supplied to cellulose. In this case, the supply stop time is preferably within 30 seconds.

本発明においては、まず、セルロースに加水分解剤の水溶液を供給し、セルロースを加水分解する。
前記セルロースは、セルロースのみからなるものでも良いし、ヘミセルロース、リグニン等のその他の成分が結合した複合体であっても良い。
In the present invention, first, an aqueous solution of a hydrolyzing agent is supplied to cellulose to hydrolyze the cellulose.
The cellulose may be composed only of cellulose, or may be a complex in which other components such as hemicellulose and lignin are bound.

原料となるセルロース源は特に限定されず、セルロースのみを使用しても良いし、セルロースとその他の成分との混合物を使用しても良く、セルロースを含有する植物又はその加工物を使用しても良い。ここで、植物の加工物とは、例えば、植物に対して、破砕、摩砕、切断、乾燥、溶解及び成分抽出からなる群から選択される一種以上の操作を行って得られたものを指す。   The cellulose source used as a raw material is not particularly limited, and only cellulose may be used, a mixture of cellulose and other components may be used, or a plant containing cellulose or a processed product thereof may be used. good. Here, the plant processed product refers to, for example, a plant obtained by performing one or more operations selected from the group consisting of crushing, grinding, cutting, drying, dissolution, and component extraction on plants. .

前記セルロースの好ましいものとしては、結晶性セルロース、麦わら、稲わら等が例示できる。特に結晶性セルロースは、加水分解時に最も分解し難い原料として知られているが、本発明においては、グルコースを効率良く得られる、好適な原料として使用できる。   Preferred examples of the cellulose include crystalline cellulose, wheat straw, rice straw and the like. In particular, crystalline cellulose is known as a raw material that is hardly decomposed during hydrolysis, but in the present invention, glucose can be used as a suitable raw material from which glucose can be obtained efficiently.

なお、本発明において、「結晶性セルロース」とは、X線回折(XRD)による解析で求められる「結晶化度」が70%以上であるものを指す。「結晶化度」は、セルロースにおける結晶領域とアモルファス(非晶)領域の割合で定義され、下記式(1)により算出でき、「結晶化度」が高いとは、結晶領域が多いことを意味する。
結晶化度[%]=(I002−Iam)/I002×100 ・・・・(1)
[式中、I002は2θ=22.8°におけるX線回折強度であり、Iamは2θ=18°におけるX線回折強度である。]
In the present invention, “crystalline cellulose” refers to those having a “crystallinity” of 70% or more determined by analysis by X-ray diffraction (XRD). “Crystallinity” is defined by the ratio of crystalline region to amorphous (amorphous) region in cellulose and can be calculated by the following formula (1). “High crystallinity” means that there are many crystalline regions. To do.
Crystallinity [%] = (I 002 −I am ) / I 002 × 100 (1)
[Wherein I 002 is the X-ray diffraction intensity at 2θ = 22.8 °, and I am is the X-ray diffraction intensity at 2θ = 18 °. ]

結晶性セルロースは、アルカリによる前処理や、ヘミセルロース又はリグニンを取り除く前処理を行うことで、結晶化度を低下させることができる。結晶化度を低下させることで、セルロースの加水分解が一層容易に進行することがある。アルカリによる前処理では、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリの水溶液が使用できる。   Crystalline cellulose can reduce crystallinity by performing pretreatment with alkali or pretreatment for removing hemicellulose or lignin. By reducing the crystallinity, the hydrolysis of cellulose may proceed more easily. In the pretreatment with alkali, for example, an aqueous solution of alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate or the like can be used.

前記セルロースは、粒状であることが好ましく、粒度が200Mesh(メッシュ)程度であることが好ましい。このようなセルロースを使用することで、セルロースの加水分解が一層容易に進行する。   The cellulose is preferably granular, and preferably has a particle size of about 200 Mesh (mesh). By using such cellulose, hydrolysis of cellulose proceeds more easily.

前記セルロースは、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。二種以上を併用する場合、その組み合わせは任意に選択できる。   The said cellulose may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When using 2 or more types together, the combination can be arbitrarily selected.

前記加水分解剤としては、金属の塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩等が例示でき、前記金属としては、アルカリ金属;アルカリ土類金属;遷移金属等のその他の金属が例示できる。これらのなかでも、前記加水分解剤としては、塩化鉄(III)(以下、FeClと略記する)が特に好ましい。
FeClは、無水物及び六水和物のいずれでも良く、鉄粉及び塩酸を用いて調製したものでも良い。
Examples of the hydrolyzing agent include metal hydrochlorides, sulfates, carbonates, trifluoromethanesulfonates, etc., and examples of the metals include alkali metals; alkaline earth metals; and other metals such as transition metals. it can. Of these, iron (III) chloride (hereinafter abbreviated as FeCl 3 ) is particularly preferable as the hydrolyzing agent.
FeCl 3 may be either an anhydride or hexahydrate, or may be prepared using iron powder and hydrochloric acid.

前記水溶液中の加水分解剤の濃度は、適宜調節すれば良いが、0.5〜120mMであることが好ましく、0.5〜80mMであることがより好ましく、5〜20mMであることが特に好ましい。下限値以上とすることで、一層速やかに加水分解でき、上限値以下とすることで、グルコースの取り出しが一層容易となる。なお、本明細書において、単位「M」は「mol/l」を表す。   The concentration of the hydrolyzing agent in the aqueous solution may be appropriately adjusted, but is preferably 0.5 to 120 mM, more preferably 0.5 to 80 mM, and particularly preferably 5 to 20 mM. . By setting it to the lower limit value or more, it can be hydrolyzed more rapidly, and by setting it to the upper limit value or less, glucose can be taken out more easily. In the present specification, the unit “M” represents “mol / l”.

前記加水分解剤は、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。二種以上を併用する場合、その組み合わせ及び比率は、任意に選択できる。   The said hydrolyzing agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When using 2 or more types together, the combination and ratio can be selected arbitrarily.

加水分解は、加熱しながら行うことが好ましく、このようにすることで、一層速やかに加水分解できる。加熱時の温度は、120℃以上であることが好ましく、150〜240℃であることがより好ましく、190〜240℃であることが特に好ましい。上限値以下とすることで、グルコースの過分解が一層抑制できる。   Hydrolysis is preferably performed while heating, and in this way, hydrolysis can be performed more rapidly. The temperature during heating is preferably 120 ° C. or higher, more preferably 150 to 240 ° C., and particularly preferably 190 to 240 ° C. By setting it to the upper limit value or less, the excessive decomposition of glucose can be further suppressed.

加水分解の反応時間は、反応温度に応じて適宜調節すれば良く、特に限定されない。例えば、上記のように加熱する場合には、0.2〜10時間であることが好ましく、0.5〜4時間であることがより好ましい。   The reaction time for hydrolysis may be adjusted as appropriate according to the reaction temperature, and is not particularly limited. For example, in the case of heating as described above, it is preferably 0.2 to 10 hours, and more preferably 0.5 to 4 hours.

加水分解剤の水溶液の供給量(流量)は、前記水溶液の濃度、セルロースの量、グルコースの製造装置の形態に応じて、適宜調節すれば良い。   The supply amount (flow rate) of the aqueous solution of the hydrolyzing agent may be appropriately adjusted according to the concentration of the aqueous solution, the amount of cellulose, and the form of the glucose production apparatus.

加水分解剤の水溶液は、本発明の効果を妨げない範囲内で、加水分解剤以外のその他の成分を含有していても良い。   The aqueous solution of the hydrolyzing agent may contain other components other than the hydrolyzing agent as long as the effects of the present invention are not hindered.

セルロースは、加水分解反応の途中で新たに追加しても良い。このようにすることで、加水分解反応を停止させることなく、長時間連続して行い、グルコースの製造を継続して行うことができ、グルコースの製造効率を大幅に向上させることができる。セルロースを追加する具体的な方法としては、例えば、従来のショーラー法における、パーコレーター型反応器を使用する方法で適用される方法が例示できるが、これらに限定されるものではない。   Cellulose may be newly added during the hydrolysis reaction. By doing in this way, without stopping a hydrolysis reaction, it can carry out continuously for a long time, can manufacture glucose continuously, and can improve the manufacturing efficiency of glucose significantly. Specific examples of the method for adding cellulose include, but are not limited to, a method applied by a method using a percolator reactor in a conventional Scholar method.

セルロースは、例えば、カラム内に入れた状態で加水分解することにより、原料であるセルロースと目的物であるグルコースとを容易に分離できるので、グルコースを一層容易に回収できる。すなわち、本発明においては、セルロースを入れたカラムの上流側から前記加水分解剤の水溶液を供給し、前記カラムの又は前記カラムよりも下流側からグルコースを回収することが好ましい。   For example, cellulose is easily hydrolyzed in a state where it is placed in a column, whereby cellulose as a raw material and glucose as a target product can be easily separated, so that glucose can be recovered more easily. That is, in the present invention, it is preferable to supply the aqueous solution of the hydrolyzing agent from the upstream side of the column containing cellulose and collect glucose from the column or from the downstream side of the column.

本発明においては、セルロースを加水分解した後、その加水分解物からグルコースを回収する。
例えば、前記カラムを使用した場合、カラム内のセルロースよりも下流側に、分子サイズが大きい加水分解物を通過させないフィルタを設けて、該フィルタよりも下流側からグルコースを回収することが好ましい。
In this invention, after hydrolyzing a cellulose, glucose is collect | recovered from the hydrolyzate.
For example, when the column is used, it is preferable to provide a filter that does not allow a hydrolyzate having a large molecular size to pass downstream from the cellulose in the column and collect glucose from the downstream side of the filter.

前記フィルタは、水への溶解度が低い七糖(単糖が七個結合したオリゴ糖)以上のオリゴ糖をろ別できるものであることが好ましく、その平均孔径は4μm以下であることが好ましく、1〜3μmであることがより好ましい。4μm以下とすることで、不溶物のろ別効果が高まり、グルコースの収率が一層向上する。さらに、不溶物の目詰まりによる送液不良を抑制する一層高い効果が得られる。また、1μm以上とすることで、一層容易に送液を行うことができる。   The filter is preferably one that can filter out oligosaccharides having higher solubility in water than heptasaccharides (oligosaccharides with seven monosaccharides bonded), and the average pore diameter is preferably 4 μm or less, It is more preferable that it is 1-3 micrometers. By setting it to 4 μm or less, the insoluble matter filtering effect is enhanced, and the yield of glucose is further improved. Furthermore, a higher effect of suppressing liquid feeding failure due to clogging of insoluble matters can be obtained. Moreover, liquid feeding can be performed more easily by setting it as 1 micrometer or more.

図1に、本発明に好適な製造装置を例示する。
ここに示す製造装置1は、セルロース(図示略)を入れるカラム11と、カラム11の温度を調節するヒータ12と、加水分解剤の水溶液19をカラム11に供給するポンプ13とを備え、カラム11とポンプ13とは配管14で接続されている。さらに、ポンプ13は、供給用の加水分解剤の水溶液19を貯留する液体原料貯留部15と配管14で接続されている。そして、カラム11は、ここから送出された反応液9の圧力を調節するためのバックプレッシャーレギュレータ17と配管14で接続され、カラム11とバックプレッシャーレギュレータ17との間の配管14の一部は、送出された反応液9を冷却するための冷却部16に組み込まれている。バックプレッシャーレギュレータ17を通過した反応液9は、生成物貯留部18で貯留される。
FIG. 1 illustrates a manufacturing apparatus suitable for the present invention.
The production apparatus 1 shown here includes a column 11 for containing cellulose (not shown), a heater 12 for adjusting the temperature of the column 11, and a pump 13 for supplying an aqueous solution 19 of a hydrolyzing agent to the column 11. And the pump 13 are connected by a pipe 14. Further, the pump 13 is connected to a liquid raw material reservoir 15 for storing an aqueous solution 19 of a supply hydrolyzing agent and a pipe 14. The column 11 is connected by a back pressure regulator 17 and a pipe 14 for adjusting the pressure of the reaction solution 9 sent from here, and a part of the pipe 14 between the column 11 and the back pressure regulator 17 is It is incorporated in a cooling unit 16 for cooling the delivered reaction solution 9. The reaction liquid 9 that has passed through the back pressure regulator 17 is stored in the product storage unit 18.

ヒータ12としては、例えば、カラム11に直接接触して温度調節する温調部位を有するものが好適である。
冷却部16としては、例えば、配管14に直接接触して温度調節する温調部位を有するものでも良いし、ガスや液体等の媒体を温度調節する温調部位を有し、前記媒体を配管14に接触させるものでも良い。
As the heater 12, for example, a heater having a temperature adjustment part that directly contacts the column 11 and adjusts the temperature is suitable.
The cooling unit 16 may have, for example, a temperature adjustment part that directly adjusts the temperature by directly contacting the pipe 14, or a temperature adjustment part that adjusts the temperature of a medium such as gas or liquid, and the medium is connected to the pipe 14. It may be in contact with.

カラム11は、上流側の注入口11aの近傍と、下流側の送出口11bの近傍にそれぞれ第一のフィルタ111を備え、内部を加水分解剤の水溶液19が通過できると共に、カラム11内のセルロースが外部に漏出しないようになっている。そして、カラム11の下流側の送出口11bの近傍には、第一のフィルタ111よりもさらに下流側に第二のフィルタ112が設けられており、セルロースの加水分解で生じた分解物のうち、反応液に溶解し、所定のサイズよりも小さい分子サイズの分子のみを、カラム11内から下流側へ送出させるようになっている。第二のフィルタ112は、先に説明した、水への溶解度が低いオリゴ糖をろ別するものである。   The column 11 includes first filters 111 in the vicinity of the upstream inlet 11a and in the vicinity of the downstream outlet 11b, respectively, through which an aqueous solution 19 of the hydrolyzing agent can pass, and cellulose in the column 11 Does not leak to the outside. And in the vicinity of the outlet 11b on the downstream side of the column 11, a second filter 112 is provided further downstream than the first filter 111, and among the decomposition products generated by hydrolysis of cellulose, Only molecules having a molecular size smaller than a predetermined size dissolved in the reaction solution are sent from the column 11 to the downstream side. The second filter 112 filters the oligosaccharide having low solubility in water as described above.

セルロースの分解物のうち、単糖〜六糖(単糖が六個結合したオリゴ糖)は、通常、反応液に溶解している。したがって、これら糖類は、第二のフィルタ112でろ別されることなく通過して、下流側へ送出される。なかでも、グルコースは最も第二のフィルタ112を通過し易い。一方、七糖以上のオリゴ糖は、反応液への溶解が困難であり、不溶物として第二のフィルタ112でろ別され、カラム11からは送出されない。そして、六糖以下の糖類にまで分解されて、はじめて送出される。   Among the degradation products of cellulose, monosaccharide to hexasaccharide (oligosaccharide having 6 monosaccharides bonded) is usually dissolved in the reaction solution. Therefore, these saccharides pass through without being separated by the second filter 112 and are sent downstream. Among these, glucose is most likely to pass through the second filter 112. On the other hand, oligosaccharides higher than heptasaccharide are difficult to dissolve in the reaction solution and are filtered out by the second filter 112 as insoluble matter and are not sent out from the column 11. And it is sent only after it is decomposed into saccharides of hexasaccharide or less.

第一のフィルタ111の孔径は、セルロースの漏出が防止できるサイズであれば良く、送液を妨げない範囲で大きくすることが好ましい。   The pore diameter of the first filter 111 may be a size that can prevent leakage of cellulose, and is preferably increased within a range that does not hinder liquid feeding.

カラム11のサイズは、分解に供する前記セルロースの量に応じて適宜調節すれば良い。例えば、前記セルロースの量が10g以下程度である場合には、セルロース収容部の内径が2〜10cm、長さが5〜20cmであることが好ましい。   What is necessary is just to adjust the size of the column 11 suitably according to the quantity of the said cellulose with which it uses for a decomposition | disassembly. For example, when the amount of the cellulose is about 10 g or less, the inner diameter of the cellulose accommodating portion is preferably 2 to 10 cm and the length is 5 to 20 cm.

配管14の口径は、例えば、加水分解剤の水溶液19の流量が10ml/分以下である場合には、0.1〜2mmであることが好ましく、0.6〜1.4mmであることがより好ましい。このような範囲とすることで、詰まりを抑制しつつ、容易に前記水溶液19を送液できる一層高い効果が得られる。   For example, when the flow rate of the aqueous solution 19 of the hydrolyzing agent is 10 ml / min or less, the diameter of the pipe 14 is preferably 0.1 to 2 mm, and more preferably 0.6 to 1.4 mm. preferable. By setting it as such a range, the still higher effect which can supply the said aqueous solution 19 easily can be acquired, suppressing clogging.

製造装置1の上記各構成要素は、加水分解剤の水溶液又は反応液の接触する部位が、耐酸性を有する材質で構成されていることが好ましい。例えば、加水分解剤として特に好適なFeClを用いた場合を考えると、10mMのFeCl水溶液は、pHが2程度であり、酸性を示す。このような酸性度に対して耐酸性を有する材質としては、ガラス類;ステンレス等の合金類;ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂類が例示できるが、これらに限定されない。
さらに、カラム11の材質は、加水分解時の加熱温度に対して耐熱性を有するものが好ましい。
It is preferable that each component of the manufacturing apparatus 1 is made of a material having acid resistance at a site where the aqueous solution of the hydrolyzing agent or the reaction solution contacts. For example, considering the case of using FeCl 3 that is particularly suitable as a hydrolyzing agent, a 10 mM FeCl 3 aqueous solution has a pH of about 2 and exhibits acidity. Examples of materials having acid resistance against such acidity include glass; alloys such as stainless steel; resins such as polyether ether ketone resin (PEEK) and polytetrafluoroethylene. It is not limited to.
Furthermore, the column 11 is preferably made of a material having heat resistance with respect to the heating temperature during hydrolysis.

なお、製造装置1は、本発明の効果を妨げない範囲内において、一部構成が変更、追加又は削除されていても良い。
例えば、カラム11においては、第二のフィルタ112が設けられていれば、第一のフィルタ111は下流側の送出口11bの近傍に設けられていなくても良い。また、上流側の注入口11aの近傍にも第一のフィルタ111が設けられていなくても良い。
また、先に説明したように、セルロースを加水分解反応の途中で新たに追加できるように、例えば、カラム11にセルロースの投入口を別途設けても良い。さらに、加水分解後のセルロースの残留物を取り出せるように、カラム11に前記残留物の取り出し口を別途設けても良い。そして、前記投入口は前記取り出し口を兼ねるようにしても良い。
The manufacturing apparatus 1 may be partially changed, added, or deleted within a range that does not hinder the effects of the present invention.
For example, in the column 11, as long as the second filter 112 is provided, the first filter 111 may not be provided near the downstream outlet 11b. Further, the first filter 111 may not be provided in the vicinity of the inlet 11a on the upstream side.
Further, as described above, for example, a cellulose inlet may be separately provided in the column 11 so that cellulose can be newly added during the hydrolysis reaction. Further, a separate outlet for the residue may be provided in the column 11 so that the cellulose residue after hydrolysis can be removed. The input port may also serve as the extraction port.

製造装置1を使用することで、グルコースは以下のように製造できる。
すなわち、液体原料貯留部15内の加水分解剤の水溶液19は、ポンプ13によりカラム11内に連続的に供給される。この時、ヒータ12によりカラム11の温度を調節することで、加水分解の程度を調節できる。供給された加水分解剤の水溶液19により、カラム11内では、セルロースの加水分解が進行する。この時生成したグルコースは、カラム11の下流側の送出口11bから反応液9と共に送出され、この反応液9は冷却部16で冷却されて加水分解が停止された後、バックプレッシャーレギュレータ17を通過して、生成物貯留部18で貯留され、回収される。
By using the production apparatus 1, glucose can be produced as follows.
That is, the aqueous solution 19 of the hydrolyzing agent in the liquid raw material reservoir 15 is continuously supplied into the column 11 by the pump 13. At this time, the degree of hydrolysis can be adjusted by adjusting the temperature of the column 11 with the heater 12. The hydrolysis of cellulose proceeds in the column 11 by the aqueous solution 19 of the supplied hydrolyzing agent. The glucose produced at this time is sent out together with the reaction solution 9 from the outlet 11b on the downstream side of the column 11, and this reaction solution 9 is cooled by the cooling unit 16 to stop hydrolysis, and then passes through the back pressure regulator 17. Then, it is stored and recovered in the product storage unit 18.

カラム11内では、セルロースの分解と共にオリゴ糖が生成するが、概ね六糖以下の糖類になるまでは、カラム11内にとどまるため、グルコースへまで十分に分解される。また、生成したグルコースは、分解物の中でも第二のフィルタ112を最も通過し易いため、速やかにカラム11から送出され、さらに反応液9が冷却されて、加水分解が停止するので、グルコースの過分解が抑制される。このように、グルコースの生成効率が高く且つ過分解の抑制効果が高いので、従来の製造方法よりも温和な条件において、高収率でグルコースが得られる。   In the column 11, oligosaccharides are generated along with the decomposition of cellulose. However, since the sugar stays in the column 11 until the saccharide is approximately hexasaccharide or less, it is sufficiently decomposed into glucose. In addition, since the produced glucose is most likely to pass through the second filter 112 among the decomposed products, it is quickly sent out from the column 11, and the reaction liquid 9 is further cooled to stop the hydrolysis. Decomposition is suppressed. Thus, since the production efficiency of glucose is high and the effect of suppressing excessive decomposition is high, glucose can be obtained in a high yield under conditions milder than the conventional production method.

製造装置1を使用して、例えば、セルロース収容部の内径が2〜10cm、長さが5〜20cmであるカラム11を用いて、10g以下、好ましくは1〜10gのセルロースを分解する場合には、加水分解剤の水溶液の供給量(流量)は、10ml/分以下であることが好ましく、0.4〜10ml/分であることがより好ましく、0.7〜6ml/分であることが特に好ましい。下限値以上とすることで、セルロースを一層効率良く分解でき、上限値以下とすることで、グルコースを一層選択的にカラム11から送出させることができる。特に、加水分解剤の水溶液をセルロースに絶えず供給し続けて加水分解を行う場合に、上記条件は好適である。   When the production apparatus 1 is used to decompose, for example, 10 g or less, preferably 1 to 10 g of cellulose using a column 11 having an inner diameter of 2 to 10 cm and a length of 5 to 20 cm. The supply amount (flow rate) of the aqueous solution of the hydrolyzing agent is preferably 10 ml / min or less, more preferably 0.4 to 10 ml / min, and particularly preferably 0.7 to 6 ml / min. preferable. By setting it to the lower limit or higher, cellulose can be decomposed more efficiently, and by setting it to the upper limit or lower, glucose can be more selectively sent out from the column 11. In particular, the above conditions are suitable when hydrolysis is performed by continuously supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to cellulose.

回収した反応液は、目的物であるグルコース以外にその他の分解物や、FeCl等を含んでいることが多い。そこで、このような場合には、回収した反応液は、抽出、濃縮、活性炭処理、脱塩処理、ゲルろ過、カラムクロマトグラフィー等の公知の精製操作を一種以上行い、さらに、濃縮や凍結乾燥等を行うことで、グルコースを取り出すことが好ましい。 The recovered reaction liquid often contains other decomposition products, FeCl 3 and the like in addition to the target glucose. Therefore, in such a case, the recovered reaction solution is subjected to one or more known purification operations such as extraction, concentration, activated carbon treatment, desalting treatment, gel filtration, column chromatography, and further, concentration, freeze drying, etc. It is preferable to take out glucose by performing.

得られたグルコースは、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、核磁気共鳴(H−NMR、13C−NMR等)、質量分析法(MS)等、公知の手法を単独で又は二種以上組み合わせて適用することで同定できる。 The obtained glucose may be a known technique such as high performance liquid chromatography (HPLC), nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR, 13 C-NMR, etc.), mass spectrometry (MS) or the like alone or in combination of two or more. It can be identified by applying in combination.

本発明によれば、セルロースを十分にグルコースにまで加水分解し、さらに生成したグルコースを回収しながらセルロースを加水分解できるので、グルコースの生成量が向上すると共に、グルコースの過分解が抑制され、高収率でグルコースが得られる。さらに、セルロースを高い効率で加水分解する加水分解剤として、FeClを使用することによって、一層高収率でグルコースが得られる。そして、反応温度、加水分解剤の水溶液の供給量、第二のフィルタの平均孔径等を調節することで、グルコースの収率を一層向上させることができる。また、使用原料はすべて安全面及び入手性に優れており、反応条件が穏やかで、特殊な製造条件が不要であるなど、工程が簡便で低コストでグルコースを製造できる。このように本発明は、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が容易である。
一方で、従来の製造方法では、先に説明したように、汎用性が低く、工業レベルでの実用化も困難である。そして、特にバッチ法では、原料であるセルロースと生成物であるグルコースが反応液中で常に共存するため、セルロースを十分に加水分解しようとすると、グルコースの過分解が避けられず、グルコースの過分解を抑制しようとすると、セルロースの加水分解が不十分となってしまい、その結果、グルコースを高収率では得られない。
According to the present invention, cellulose can be sufficiently hydrolyzed to glucose, and further cellulose can be hydrolyzed while collecting the produced glucose. Therefore, the amount of glucose produced is improved, and the excessive decomposition of glucose is suppressed. Glucose is obtained in a yield. Furthermore, by using FeCl 3 as a hydrolyzing agent that hydrolyzes cellulose with high efficiency, glucose can be obtained at a higher yield. And the yield of glucose can be further improved by adjusting the reaction temperature, the supply amount of the aqueous solution of the hydrolyzing agent, the average pore size of the second filter, and the like. In addition, all the raw materials used are excellent in safety and availability, the reaction conditions are mild, and no special production conditions are required. Thus, glucose can be produced at a low cost with a simple process. As described above, the present invention has high versatility and can be easily put to practical use at an industrial level.
On the other hand, in the conventional manufacturing method, as described above, the versatility is low and it is difficult to put it to practical use at an industrial level. In particular, in the batch method, since cellulose as a raw material and glucose as a product always coexist in the reaction solution, excessive hydrolysis of glucose is unavoidable when trying to fully hydrolyze cellulose. When it is going to suppress, hydrolysis of a cellulose will become inadequate and as a result, glucose cannot be obtained with a high yield.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
なお、以下に示す「グルコース収率(%)」は、すべて単離収率である。また、以下の実験例では、FeCl水溶液等の金属塩水溶液や塩酸等の酸水溶液を、セルロースに絶えず供給し続けて、加水分解反応を行っている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
The “glucose yield (%)” shown below is all isolated yield. In the following experimental examples, a hydrolysis reaction is carried out by continuously supplying an aqueous metal salt solution such as an FeCl 3 aqueous solution or an acid aqueous solution such as hydrochloric acid to cellulose.

[実験例1]
図1に示す製造装置1を使用して、下記手順によりグルコースを製造した。なお、カラム11としては、分取カラム(GLSciences社製、A型分取カラム(内径2cm、長さ5cm)、Cat.No.6010−15020)を使用し、第二のフィルタ112の平均孔径は2μmとした。この分取カラムは、上流側の注入口11aの近傍、下流側の送出口11bの近傍のいずれにも、第一のフィルタ111が設けられていない。配管14はステンレス製でその口径が1mmであるものを使用した。ヒータ12としては、ガスクロマトグラフィー用オーブン(SHIMADZU社製、GC−14A)を、冷却部16としては、ウオーターバスを、バックプレッシャーレギュレータ17としては、JASCO 880−81(日本分光社製)を、それぞれ使用した。
[Experimental Example 1]
Using the production apparatus 1 shown in FIG. 1, glucose was produced by the following procedure. As the column 11, a preparative column (manufactured by GL Sciences, A-type preparative column (inner diameter 2 cm, length 5 cm), Cat. No. 6010-15020) is used, and the average pore diameter of the second filter 112 is The thickness was 2 μm. In the preparative column, the first filter 111 is not provided in the vicinity of the upstream inlet 11a or the downstream outlet 11b. The pipe 14 is made of stainless steel and has a diameter of 1 mm. As the heater 12, an oven for gas chromatography (manufactured by SHIMADZU, GC-14A), as the cooling unit 16, a water bath, as the back pressure regulator 17, JASCO 880-81 (manufactured by JASCO Corporation), Each was used.

結晶化度が85%である5.00gの結晶性セルロース(Aldrich社製、cellulose,microcrystalline,powder Cat.No.435236−250G)(粒度200Mesh)をカラム11に入れ、これに室温において流量2ml/分で30分間超純水を流して、粒径2μm以下のセルロース粒子を除去するとともに、結晶性セルロースを懸濁させた。
次いで、表1に示すように、ヒータ12の温度を220℃(反応温度)に設定してカラム11を加熱し、流量2ml/分で濃度が10mMのFeCl水溶液19を2時間(反応時間)カラム11に流すことで、結晶性セルロースの加水分解反応を行い、送出された反応液9を回収した。
次いで、回収した反応液9に対して活性炭処理及び脱塩処理を行い、溶媒を減圧留去した後、凍結乾燥して、可溶化分を4.53g(収率91%)得た。この可溶化分をイオン交換クロマトグラフィー(強酸性陽イオン交換樹脂:ダウエックス ファインメッシュ50WX2(100−200Mesh)Ca2+型))に供し、分離及び精製を行い、最終的にグルコースを3.74g(収率75%)得た。
5.00 g of crystalline cellulose (Aldrich, cellulose, microcrystalline, powder Cat. No. 435236-250G) (particle size 200 Mesh) having a crystallinity of 85% (particle size 200 Mesh) was placed in the column 11, and the flow rate was 2 ml / ml at room temperature. The ultrapure water was allowed to flow for 30 minutes to remove cellulose particles having a particle size of 2 μm or less, and the crystalline cellulose was suspended.
Then, as shown in Table 1, the column 11 is heated by setting the temperature of the heater 12 to 220 ° C. (reaction temperature), and the FeCl 3 aqueous solution 19 having a concentration of 10 mM is flowed for 2 hours (reaction time) at a flow rate of 2 ml / min. By flowing through the column 11, the hydrolysis reaction of crystalline cellulose was performed, and the sent reaction liquid 9 was recovered.
Next, the recovered reaction solution 9 was subjected to activated carbon treatment and desalting treatment, and the solvent was distilled off under reduced pressure, followed by lyophilization to obtain 4.53 g (91% yield) of the solubilized component. This solubilized portion was subjected to ion exchange chromatography (strongly acidic cation exchange resin: Dowex Finemesh 50WX2 (100-200 Mesh) Ca 2+ type)), followed by separation and purification. Finally, 3.74 g of glucose ( Yield 75%).

得られたグルコースは、HPLC分析により同定した。分析条件は以下の通りである。また、得られた分析結果(HPLCチャート)を図2に示す。図2から明らかなように、高純度なグルコースが得られた。
(HPLC分析条件)
カラム:Shodex SB−G + SB−802HQ + SB−802.5HQ
流速:0.7ml/分
温度:70℃
移動相:0.1M NaNO水溶液
The resulting glucose was identified by HPLC analysis. The analysis conditions are as follows. Moreover, the obtained analysis result (HPLC chart) is shown in FIG. As is clear from FIG. 2, high-purity glucose was obtained.
(HPLC analysis conditions)
Column: Shodex SB-G + SB-802HQ + SB-802.5HQ
Flow rate: 0.7 ml / min Temperature: 70 ° C
Mobile phase: 0.1 M NaNO 3 aqueous solution

[実験例2]
表1に示すように、FeCl水溶液の濃度を10mMに代えて1mMとしたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を1.19g(収率24%)、グルコースを0.73g(収率15%)得た。
[Experiment 2]
As shown in Table 1, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the concentration of the FeCl 3 aqueous solution was changed to 10 mM instead of 10 mM. As a result, 1.19 g (yield 24%) of the solubilized component and 0.73 g (yield 15%) of glucose were obtained.

[実験例3]
表1に示すように、FeCl水溶液の濃度を10mMに代えて100mMとしたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応を行い、可溶化分を1.57g(収率31%)得たが、この可溶化分はカラメル化した。
[Experiment 3]
As shown in Table 1, a hydrolysis reaction was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the concentration of the FeCl 3 aqueous solution was changed to 100 mM instead of 10 mM, and 1.57 g (yield 31%) of a solubilized component was obtained. However, this solubilized component was caramelized.

[実験例4]
表1に示すように、反応温度を220℃に代えて200℃としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を2.55g(収率51%)、グルコースを1.68g(収率34%)得た。
[Experimental Example 4]
As shown in Table 1, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was changed to 200 ° C. instead of 220 ° C. As a result, 2.55 g (51% yield) of the solubilized component and 1.68 g (34% yield) of glucose were obtained.

[実験例5]
表1に示すように、反応温度を220℃に代えて180℃としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応を行った。その結果、可溶化分を0.43g(収率9%)得たが、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experimental Example 5]
As shown in Table 1, the hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was changed to 180 ° C. instead of 220 ° C. As a result, 0.43 g (yield 9%) of a solubilized component was obtained, but glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例6]
表1に示すように、FeCl水溶液の流量を2ml/分に代えて1ml/分としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応を試みたが、流量を下げると配管の目詰まりを起こし、加水分解反応を行えなかった。
[Experimental Example 6]
As shown in Table 1, the hydrolysis reaction was attempted in the same manner as in Experimental Example 1 except that the flow rate of the FeCl 3 aqueous solution was changed to 1 ml / min instead of 2 ml / min. The hydrolysis reaction could not be performed.

[実験例7]
表1に示すように、FeCl水溶液の流量を2ml/分に代えて3ml/分としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を2.28g(収率45%)、グルコース1.83g(収率37%)得た。
[Experimental Example 7]
As shown in Table 1, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the flow rate of the FeCl 3 aqueous solution was changed to 3 ml / min instead of 2 ml / min. As a result, 2.28 g (yield 45%) and 1.83 g (37% yield) of glucose were obtained.

[実験例8]
表1に示すように、FeCl水溶液の流量を2ml/分に代えて4ml/分としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を2.55g(収率51%)、グルコースを1.68g(収率34%)得た。
[Experimental Example 8]
As shown in Table 1, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the flow rate of the FeCl 3 aqueous solution was changed to 4 ml / min instead of 2 ml / min. As a result, 2.55 g (51% yield) of the solubilized component and 1.68 g (34% yield) of glucose were obtained.

Figure 2012125174
Figure 2012125174

本発明の製造方法(特に、実験例1〜2、4、7、8)により、高純度なグルコースが得られた。
また、実験例1に示すように、加水分解の条件を調節することで、グルコースの収率を75%にまで向上させることができた。これは、従来法として知られている濃塩酸法(Prodor法)で報告されている60%を超えるものであり、濃硫酸法(Arkenol法)で報告されている80%に匹敵する高収率である。
本発明の製造方法は、これら従来法に比べて汎用性が高く、工業レベルでの実用化も容易である。
High-purity glucose was obtained by the production method of the present invention (particularly Experimental Examples 1-2, 4, 7, 8).
Moreover, as shown in Experimental Example 1, the yield of glucose could be improved to 75% by adjusting the hydrolysis conditions. This is more than 60% reported in the concentrated hydrochloric acid method (Prodor method) known as a conventional method, and a high yield comparable to 80% reported in the concentrated sulfuric acid method (Arkenol method). It is.
The production method of the present invention has higher versatility than these conventional methods, and can be easily put into practical use at an industrial level.

[実験例9]
結晶化度が85%である5.00gの結晶性セルロース(Aldrich社製、cellulose,microcrystalline,powder Cat.No.435236−250G)(粒度200Mesh程度)をカラム11に入れ、これに室温において流量5ml/分で30分間超純水を流して、粒径2μm以下のセルロース粒子を除去するとともに、結晶性セルロースを懸濁させた。
次いで、表2に示すように、ヒータ12の温度を220℃(反応温度)に設定してカラム11を加熱し、流量2ml/分でpH2の塩酸を2時間(反応時間)カラム11に流すことで、結晶性セルロースの加水分解反応を行い、送出された反応液を回収した。
次いで、回収した反応液に対して活性炭処理及び脱塩処理を行い、溶媒を減圧留去した後、凍結乾燥して、可溶化分を3.55g(収率71%)得た。この可溶化分をイオン交換クロマトグラフィー(強酸性陽イオン交換樹脂:ダウエックス ファインメッシュ50WX2(100−200mesh)Ca2+型))に供し、分離及び精製を行い、最終的にグルコースを2.72g(収率54%)得た。
[Experimental Example 9]
5.00 g of crystalline cellulose having a crystallinity of 85% (manufactured by Aldrich, cellulose, microcrystalline, powder Cat. No. 435236-250G) (particle size of about 200 Mesh) is placed in the column 11, and the flow rate is 5 ml at room temperature. Ultra pure water was allowed to flow for 30 minutes per minute to remove cellulose particles having a particle size of 2 μm or less and to suspend crystalline cellulose.
Next, as shown in Table 2, the column 12 is heated by setting the temperature of the heater 12 to 220 ° C. (reaction temperature), and pH 2 hydrochloric acid is allowed to flow through the column 11 for 2 hours (reaction time) at a flow rate of 2 ml / min. Then, the hydrolysis reaction of crystalline cellulose was performed, and the delivered reaction solution was recovered.
Subsequently, the recovered reaction solution was subjected to activated carbon treatment and desalting treatment, and the solvent was distilled off under reduced pressure, followed by lyophilization to obtain 3.55 g (yield 71%) of a solubilized component. This solubilized portion was subjected to ion exchange chromatography (strongly acidic cation exchange resin: Dowex Finemesh 50WX2 (100-200 mesh) Ca 2+ type)), followed by separation and purification. Finally, 2.72 g of glucose ( Yield 54%).

[実験例10]
表2に示すように、pH2の塩酸に代えてpH2の硫酸水溶液を使用したこと以外は、実験例9と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を3.33g(収率67%)、グルコースを2.30g(収率46%)得た。
[Experimental Example 10]
As shown in Table 2, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 9 except that a pH 2 sulfuric acid aqueous solution was used instead of pH 2 hydrochloric acid. As a result, 3.33 g (yield 67%) of the solubilized component and 2.30 g (yield 46%) of glucose were obtained.

[実験例11]
表2に示すように、pH2の塩酸に代えてpH2のギ酸水溶液を使用したこと以外は、実験例9と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を1.94g(収率39%)、グルコースを1.22g(収率24%)得た。
[Experimental Example 11]
As shown in Table 2, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 9, except that a pH 2 formic acid aqueous solution was used instead of pH 2 hydrochloric acid. As a result, 1.94 g (yield 39%) of the solubilized component and 1.22 g (yield 24%) of glucose were obtained.

Figure 2012125174
Figure 2012125174

実験例9〜11は、従来の酸糖化法に該当するが、FeCl水溶液を使用した場合よりも、特にグルコースの分離及び精製が煩雑であり、酸の回収が困難であった。 Experimental Examples 9 to 11 correspond to the conventional acid saccharification method, but the separation and purification of glucose is particularly complicated and the recovery of the acid is difficult compared to the case of using an FeCl 3 aqueous solution.

[実験例12]
3.00gの麦わら(粉末状)をカラム11に入れ、これに室温において流量5ml/分で30分間超純水を流して、粒径2μm以下の物質を除去するとともに、麦わらを懸濁させた。
次いで、表3に示すように、ヒータ12の温度を220℃(反応温度)に設定してカラム11を加熱し、流量2ml/分で濃度が10mMのFeCl水溶液19を2時間(反応時間)カラム11に流すことで、麦わらを加水分解反応に供し、送出された反応液9を回収した。
次いで、回収した反応液9に対して活性炭処理及び脱塩処理を行い、溶媒を減圧留去した後、凍結乾燥して、可溶化分を1.19g(収率40%)得た。この可溶化分をイオン交換クロマトグラフィー(強酸性陽イオン交換樹脂:ダウエックス ファインメッシュ50WX2(100−200Mesh)Ca2+型))に供し、分離及び精製を行い、最終的にグルコースを0.64g(収率21%)得た。
[Experimental example 12]
3.00 g of straw (powder) was placed in the column 11, and ultrapure water was allowed to flow at room temperature at a flow rate of 5 ml / min for 30 minutes to remove substances having a particle size of 2 μm or less, and the straw was suspended. .
Next, as shown in Table 3, the temperature of the heater 12 was set to 220 ° C. (reaction temperature), the column 11 was heated, and the FeCl 3 aqueous solution 19 having a concentration of 10 mM at a flow rate of 2 ml / min was added for 2 hours (reaction time). By flowing it through the column 11, the straw was subjected to a hydrolysis reaction, and the sent reaction liquid 9 was recovered.
Next, the recovered reaction solution 9 was subjected to activated carbon treatment and desalting treatment, and the solvent was distilled off under reduced pressure, followed by lyophilization to obtain 1.19 g (yield 40%) of a solubilized component. This solubilized portion was subjected to ion exchange chromatography (strongly acidic cation exchange resin: Dowex Finemesh 50WX2 (100-200 Mesh) Ca 2+ type)), followed by separation and purification. Finally, 0.64 g of glucose ( Yield 21%).

[実験例13]
表3に示すように、麦わらに代えて稲わらを使用したこと以外は、実験例12と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を1.94g(収率39%)、グルコースを1.22g(収率24%)得た。
[Experimental Example 13]
As shown in Table 3, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 12 except that rice straw was used instead of wheat straw. As a result, 1.94 g (yield 39%) of the solubilized component and 1.22 g (yield 24%) of glucose were obtained.

Figure 2012125174
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実験例12〜13から明らかなように、従来の製造方法で使用されているセルロースを原料として使用した場合でも、良好な収率でグルコースが得られた。実験例12〜13の方法も、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が容易である。   As apparent from Experimental Examples 12 to 13, glucose was obtained in a good yield even when cellulose used in the conventional production method was used as a raw material. The methods of Experimental Examples 12 to 13 are also highly versatile and easy to put into practical use at an industrial level.

[実験例14]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの硫酸鉄(III)(Fe(SO)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率56%で、グルコースを収率29%で得た。
[Experimental Example 14]
As shown in Table 4, in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM iron (III) (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution, hydrolysis reaction and Glucose separation and purification were performed. As a result, the solubilized component was obtained in a yield of 56% and glucose was obtained in a yield of 29%.

[実験例15]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの硫酸アルミニウム(Al(SO)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率40%で、グルコースを収率19%で得た。
[Experimental Example 15]
As shown in Table 4, hydrolysis reaction and glucose separation were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. And purification was performed. As a result, a solubilized component was obtained with a yield of 40% and glucose was obtained with a yield of 19%.

[実験例16]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化アルミニウム(AlCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率49%で、グルコースを収率17%で得た。
[Experimental Example 16]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1, except that a 10 mM aluminum chloride (AlCl 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. . As a result, the solubilized component was obtained with a yield of 49% and glucose with a yield of 17%.

[実験例17]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化鉄(II)(FeCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率36%で、グルコースを収率15%で得た。
[Experimental Example 17]
As shown in Table 4, hydrolysis reaction and separation and purification of glucose were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM iron (II) chloride (FeCl 2 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. Went. As a result, the solubilized component was obtained in a yield of 36% and glucose was obtained in a yield of 15%.

[実験例18]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMのイッテルビウム(III)トリフラート(Yb(OTf))水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率28%で、グルコースを収率9%で得た。なお、ここで「トリフラート(OTf)」とは、トリフルオロメタンスルホン酸のことを指す。
[Experiment 18]
As shown in Table 4, in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM ytterbium (III) triflate (Yb (OTf) 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution, hydrolysis reaction and glucose Separation and purification were performed. As a result, the solubilized component was obtained in a yield of 28% and glucose was obtained in a yield of 9%. Here, “triflate (OTf)” refers to trifluoromethanesulfonic acid.

[実験例19]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化ランタン(LaCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率16%で、グルコースを収率8%で得た。
[Experimental Example 19]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM lanthanum chloride (LaCl 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. . As a result, the solubilized component was obtained in a yield of 16% and glucose was obtained in a yield of 8%.

[実験例20]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの炭酸ランタン(La(CO)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率11%で、グルコースを収率4%で得た。
[Experiment 20]
As shown in Table 4, hydrolysis reaction and glucose separation were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM lanthanum carbonate (La 2 (CO 3 ) 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. And purification was performed. As a result, a solubilized component was obtained at a yield of 11% and glucose was obtained at a yield of 4%.

[実験例21]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化マンガン(MnCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率10%で、グルコースを収率4%で得た。
[Experimental example 21]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM manganese chloride (MnCl 2 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. . As a result, a solubilized component was obtained at a yield of 10% and glucose was obtained at a yield of 4%.

[実験例22]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化リチウム(LiCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は4%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量しか得られなかった。
[Experimental example 22]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1, except that a 10 mM lithium chloride (LiCl) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. As a result, the yield of the solubilized component was 4%, and only a trace amount of glucose could be obtained only by confirming the presence by HPLC.

[実験例23]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は4%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experimental example 23]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM sodium chloride (NaCl) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. As a result, the yield of the solubilized component was 4%, and glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例24]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化カリウム(KCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は3%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experimental Example 24]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM potassium chloride (KCl) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. As a result, the yield of the solubilized component was 3%, and glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例25]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの硫酸マグネシウム(MgSO)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は3%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experiment 25]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and the separation and purification of glucose were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. . As a result, the yield of the solubilized component was 3%, and glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例26]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの炭酸リチウム(LiCO)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は2%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experiment 26]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and the separation and purification of glucose were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. went. As a result, the yield of the solubilized component was 2%, and glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例27]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの硫酸鉄(II)(FeSO)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は2%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experiment 27]
As shown in Table 4, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a 10 mM iron (II) sulfate (FeSO 4 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. Went. As a result, the yield of the solubilized component was 2%, and glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例28]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化カルシウム(CaCl)水溶液を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は2%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experiment 28]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1, except that a 10 mM calcium chloride (CaCl 2 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. . As a result, the yield of the solubilized component was 2%, and glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例29]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、超純水を使用したこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分の収率は6%であり、グルコースはHPLCで存在を確認できるのみで微量(trace)しか得られなかった。
[Experimental example 29]
As shown in Table 4, the hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that ultrapure water was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution. As a result, the yield of the solubilized portion was 6%, and glucose could only be confirmed by HPLC, and only a trace amount was obtained.

[実験例30]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの硫酸鉄(III)(Fe(SO)水溶液を使用し、反応温度を220℃に代えて200℃としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率18%で、グルコースを収率11%で得た。
[Experiment 30]
As shown in Table 4, instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution, a 10 mM iron (III) sulfate (III) (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) aqueous solution was used, and the reaction temperature was set to 200 ° C. instead of 220 ° C. Except for the above, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, the solubilized component was obtained in a yield of 18% and glucose was obtained in a yield of 11%.

[実験例31]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの硫酸アルミニウム(Al(SO)水溶液を使用し、反応温度を220℃に代えて200℃としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率28%で、グルコースを収率14%で得た。
[Experimental example 31]
As shown in Table 4, a 10 mM aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) aqueous solution was used instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution, and the reaction temperature was changed to 200 ° C. instead of 220 ° C. In the same manner as in Experimental Example 1, hydrolysis reaction and separation and purification of glucose were performed. As a result, the solubilized component was obtained in a yield of 28% and glucose was obtained in a yield of 14%.

[実験例32]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化アルミニウム(AlCl)水溶液を使用し、反応温度を220℃に代えて200℃としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率21%で、グルコースを収率7%で得た。
[Experimental example 32]
As shown in Table 4, in place of 10 mM FeCl 3 aqueous solution, 10 mM aluminum chloride (AlCl 3 ) aqueous solution was used, and the reaction temperature was changed to 220 ° C. to 200 ° C. Then, hydrolysis reaction and glucose separation and purification were performed. As a result, the solubilized component was obtained in a yield of 21% and glucose was obtained in a yield of 7%.

[実験例33]
表4に示すように、10mMのFeCl水溶液に代えて、10mMの塩化鉄(II)(FeCl)水溶液を使用し、反応温度を220℃に代えて200℃としたこと以外は、実験例1と同様に加水分解反応並びにグルコースの分離及び精製を行った。その結果、可溶化分を収率5%で、グルコースを収率2%で得た。
[Experimental Example 33]
As shown in Table 4, instead of the 10 mM FeCl 3 aqueous solution, a 10 mM iron (II) chloride (FeCl 2 ) aqueous solution was used, except that the reaction temperature was changed to 200 ° C. instead of 220 ° C. In the same manner as in No. 1, hydrolysis reaction and separation and purification of glucose were performed. As a result, the solubilized component was obtained at a yield of 5% and glucose was obtained at a yield of 2%.

Figure 2012125174
Figure 2012125174

実験例18〜29では、グルコースの収率が著しく低かった。そのうち、実験例18〜19では、セルロースの残存率が低かったものの、副生成物が多数生じていた。また、実験例20〜29では、セルロースの残存率がいずれも70%を越えており、加水分解反応の進行が著しく不十分であった。さらに、実験例18〜20では、金属塩として高価なランタノイド含有物を使用しており、汎用性が低い。
一方、実験例14〜17では、良好な収率でグルコースが得られたものの、実験例30〜33から明らかなように、これらにおけるルイス酸を使用した反応系では、温度のわずかな低下によってグルコースの収率が大きく低下していた。これらのうち、実験例32では、セルロースの残存率が低かったものの、副生成物が多数生じていた。また、実験例30、31及び33では、セルロースの残存率がいずれも60%を越えており、加水分解反応の進行が不十分であった。このように、実験例14〜17、30〜33における金属塩(ルイス酸)を使用した場合には、FeClを使用した場合(例えば、実験例1、4)とは対照的に、加水分解工程での反応性が非常に不安定であった。
In Experimental Examples 18 to 29, the yield of glucose was extremely low. Among them, in Experimental Examples 18 to 19, although the residual ratio of cellulose was low, many by-products were generated. Moreover, in Experimental Examples 20 to 29, the residual ratio of cellulose exceeded 70%, and the progress of the hydrolysis reaction was extremely insufficient. Furthermore, in Experimental Examples 18 to 20, an expensive lanthanoid-containing material is used as a metal salt, and versatility is low.
On the other hand, in Experimental Examples 14 to 17, although glucose was obtained in a good yield, as is clear from Experimental Examples 30 to 33, in the reaction system using the Lewis acid in these, glucose was slightly decreased due to a slight decrease in temperature. The yield of was greatly reduced. Among these, in Experimental Example 32, although the residual ratio of cellulose was low, many by-products were generated. In Experimental Examples 30, 31, and 33, the residual ratio of cellulose exceeded 60%, and the hydrolysis reaction was not sufficiently progressed. Thus, when the metal salt (Lewis acid) in Experimental Examples 14-17 and 30-33 is used, in contrast to the case where FeCl 3 is used (for example, Experimental Examples 1 and 4), hydrolysis is performed. The reactivity in the process was very unstable.

本発明は、グルコースやエタノールの製造に利用可能である。   The present invention can be used for the production of glucose and ethanol.

1・・・製造装置、9・・・反応液、11・・・カラム、11a・・・上流側の注入口、11b・・・下流側の送出口、111・・・第一のフィルタ、112・・・第二のフィルタ、12・・・ヒータ、13・・・ポンプ、14・・・配管、15・・・液体原料貯留部、16・・・冷却部、17・・・バックプレッシャーレギュレータ、18・・・生成物貯留部、19・・・塩化鉄(III)水溶液   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Manufacturing apparatus, 9 ... Reaction liquid, 11 ... Column, 11a ... Upstream inlet, 11b ... Downstream delivery port, 111 ... First filter, 112 ... Second filter, 12 ... Heater, 13 ... Pump, 14 ... Piping, 15 ... Liquid source reservoir, 16 ... Cooling part, 17 ... Back pressure regulator, 18 ... product reservoir, 19 ... iron (III) chloride aqueous solution

Claims (5)

セルロースを加水分解してグルコースを製造する方法であって、
セルロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程、
セルロースを加水分解する工程、及び
セルロースの加水分解物からグルコースを回収する工程
を有することを特徴とするグルコースの製造方法。
A method for producing glucose by hydrolyzing cellulose,
Supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to cellulose;
A method for producing glucose, comprising: a step of hydrolyzing cellulose; and a step of recovering glucose from a hydrolyzate of cellulose.
前記加水分解剤が塩化鉄(III)であることを特徴とする請求項1に記載のグルコースの製造方法。   The method for producing glucose according to claim 1, wherein the hydrolyzing agent is iron (III) chloride. 前記セルロースが結晶性セルロースであることを特徴とする請求項1又は2に記載のグルコースの製造方法。   The method for producing glucose according to claim 1 or 2, wherein the cellulose is crystalline cellulose. 前記セルロースを加水分解する工程において、190〜240℃で加熱しながら前記セルロースを加水分解することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のグルコースの製造方法。   The method for producing glucose according to any one of claims 1 to 3, wherein in the step of hydrolyzing the cellulose, the cellulose is hydrolyzed while being heated at 190 to 240 ° C. 前記セルロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程において、前記セルロースを入れたカラムの上流側から前記加水分解剤の水溶液を供給し、
前記セルロースの加水分解物からグルコースを回収する工程において、前記カラム内のセルロースよりも下流側に、平均孔径4μm以下のフィルタを設け、前記フィルタよりも下流側からグルコースを回収することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のグルコースの製造方法。
In the step of supplying the aqueous solution of the hydrolyzing agent to the cellulose, the aqueous solution of the hydrolyzing agent is supplied from the upstream side of the column containing the cellulose,
In the step of recovering glucose from the hydrolyzate of cellulose, a filter having an average pore diameter of 4 μm or less is provided on the downstream side of cellulose in the column, and glucose is recovered from the downstream side of the filter. The manufacturing method of glucose as described in any one of Claims 1-4.
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