JP2016079169A - Producing method of sugar alcohol, and sugar solution - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method producing sugar alcohol efficiently by using sugar solution provided with a simple and easy technique without high purifying cost from non-edible biomass, and to provide the sugar solution used as raw material.SOLUTION: A producing method of sugar alcohol includes: a saccharization step gaining saccharized liquid by saccharifying non-edible biomass; a removal step removing reaction inhibitors in the saccharized liquid and gaining processed saccharized liquid; and a hydrogenation step making the processed saccharized liquid contact with a metal catalyst in hydrogen atmosphere. Sugar alcohol is produced from sugar in the hydrogenation step.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非可食バイオマスを用いて糖アルコールを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a sugar alcohol using non-edible biomass.

糖アルコールは食品添加物、甘味料、蓄熱材などに使用されるほか、機能性ポリマーを構成するモノマーとして用いたり、その他モノマーへ変換する原料としても利用される有用な化合物である。一般的に用いられる糖アルコールとしては、ソルビトール、キシリトールが挙げられ、これらはそれぞれ、グルコース、キシロースを水素化して得られることが知られている。例えば、ソルビトールについては、通常、可食バイオマスであるでんぷん等から得られたグルコースを原料としている(非特許文献1)。   Sugar alcohol is a useful compound that is used not only as a food additive, sweetener, heat storage material, etc., but also as a monomer constituting a functional polymer, or as a raw material that is converted into another monomer. Commonly used sugar alcohols include sorbitol and xylitol, which are known to be obtained by hydrogenating glucose and xylose, respectively. For example, sorbitol usually uses glucose obtained from starch, which is edible biomass, as a raw material (Non-Patent Document 1).

しかし、これらの可食バイオマス由来の糖類を上記プロセスの原料として使用する場合、食料との競合が懸念されるため、非可食バイオマスの積極的な利用が求められている。   However, when these edible biomass-derived saccharides are used as raw materials for the above-described process, there is a concern about competition with food, and therefore active use of non-edible biomass is required.

非可食バイオマスから糖アルコールの原料となる糖類を得る方法として、非可食バイオマスに含まれるセルロースやヘミセルロースをグルコース等のヘキソースやキシロース等のペントースといった単糖に加水分解する方法が知られている。特許文献1には、バイオマス中のセルロースやヘミセルロースを濃硫酸を用いて加水分解し、ヘキソースやペントース等の糖を含む液体を生成することが開示されている。   As a method for obtaining a saccharide as a raw material for sugar alcohol from non-edible biomass, a method is known in which cellulose or hemicellulose contained in non-edible biomass is hydrolyzed to a monosaccharide such as hexose such as glucose or pentose such as xylose. . Patent Document 1 discloses that cellulose or hemicellulose in biomass is hydrolyzed using concentrated sulfuric acid to generate a liquid containing sugars such as hexose and pentose.

一方、特許文献2および3には糖から糖アルコールを得る方法として、セルロースを金属触媒の存在下で、加水分解、水素化する方法が開示されている。しかしながらこれらは、溶媒洗浄、塩素処理、水酸化ナトリウム水溶液洗浄等の多段階による精製を経た市販されている粉末状のセルロースを出発物質とした反応である。   On the other hand, Patent Documents 2 and 3 disclose a method for hydrolyzing and hydrogenating cellulose in the presence of a metal catalyst as a method for obtaining a sugar alcohol from sugar. However, these are reactions starting from commercially available powdered cellulose that has undergone purification in multiple stages such as solvent washing, chlorination, and aqueous sodium hydroxide washing.

特表平11−506934号公報Japanese National Patent Publication No. 11-506934 特開2012−41335号公報JP 2012-41335 A 特開2012−41336号公報JP 2012-41336 A

室井高城著「工業貴金属触媒」幸書房,2003年5月26日、p.283Muroi Takagi, "Industrial Precious Metal Catalysts" Koshobo, May 26, 2003, p. 283

特許文献2、3では、多段階による精製を経たα‐セルロースなどの高純度セルロースを原料として用いているが、バガス等の工業的に使用され得る非可食バイオマスを用いた場合と比べて精製コストが高く、実用的なものではない。そのため、非可食バイオマスから簡便な手法で得られる糖液を原料として用いる、糖アルコールの製造方法が求められている。   In Patent Documents 2 and 3, high-purity cellulose such as α-cellulose that has undergone multi-stage purification is used as a raw material, but purification is performed in comparison with the case of using non-edible biomass that can be used industrially such as bagasse. Cost is high and not practical. Therefore, there is a demand for a method for producing a sugar alcohol using a sugar solution obtained from non-edible biomass by a simple method as a raw material.

本発明者の検討に拠れば、非可食バイオマスを糖化して得られる糖化液を原料として、上記の特許文献2および3に記載されているような水素化触媒を用いて糖アルコールの製造を行った場合、触媒の活性が低下し、目的の糖アルコール収率が著しく低くなることがわかった。特許文献1に開示される非可食バイオマスを加水分解して単糖を含む液体を得
る工程では、糖分解物などの様々な不純物が含まれると考えられるので、糖類を糖アルコールやその他糖誘導体に化学変換する工程に問題が生じる場合がある。
According to the study of the present inventors, sugar alcohol is produced using a saccharified solution obtained by saccharification of non-edible biomass using a hydrogenation catalyst as described in Patent Documents 2 and 3 above. It was found that when done, the activity of the catalyst was reduced and the target sugar alcohol yield was significantly reduced. In the process of hydrolyzing the non-edible biomass disclosed in Patent Document 1 to obtain a liquid containing monosaccharides, it is considered that various impurities such as a sugar decomposition product are contained. Problems may occur in the chemical conversion process.

本発明の課題は、上記知見により見出されたものであり、非可食バイオマスから精製コストをかけることなく簡便な手法で得られる糖液を原料として用い、効率よく糖アルコールを製造する方法、および原料として用いられる糖液を提供することを課題とする。   The problem of the present invention has been found by the above knowledge, and a method for efficiently producing a sugar alcohol using a sugar solution obtained by a simple technique without incurring purification costs from non-edible biomass, Another object is to provide a sugar solution used as a raw material.

上記課題に対し、本発明者は、非可食バイオマスを糖化して得られた糖化液中の反応阻害物を除去する処理を行い、得られた糖液を原料として水素化反応を行うことで、効率よく糖アルコールを製造できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の要旨は以下に存する。
In response to the above problem, the present inventor performs a treatment for removing reaction inhibitors in a saccharified solution obtained by saccharifying non-edible biomass, and performs a hydrogenation reaction using the obtained saccharide solution as a raw material. The present inventors have found that sugar alcohol can be efficiently produced, and have completed the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 非可食バイオマスを糖化して糖化液を得る糖化工程と、
該糖化液中の反応阻害物を除去する処理を行って処理糖化液を得る除去工程と、
該処理糖化液を水素雰囲気下で金属触媒と接触させる水素化反応工程とを有し、
該水素化反応工程で糖から糖アルコールを製造することを特徴とする糖アルコールの製造方法。
[2] 前記糖化液がグルコースおよび/またはキシロースを含む、[1]に記載の糖アルコールの製造方法。
[3] 前記除去工程において、炭素系多孔質材料および/または金属酸化物を用いて糖化液の処理を行う、[1]または[2]に記載の糖アルコールの製造方法。
[4] 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子を0ppm超、10ppm以下の範囲で含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の糖アルコールの製造方法。
[5] 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、ギ酸を0ppm超、1500ppm以下の範囲で含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の糖アルコールの製造方法。
[6] 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、窒素(N)原子を0ppm超、350ppm以下の範囲で含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の糖アルコールの製造方法。[7] 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、塩素(Cl)原子を5ppm以上1000ppm以下の範囲で含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の糖アルコールの製造方法。
[8] 前記金属触媒が、周期表第8族、第9族、第10族および第11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の糖アルコールの製造方法。
[9] 前記金属触媒が、ルテニウムを含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の糖アルコールの製造方法。
[10] 前記糖アルコールが、ソルビトールおよび/またはキシリトールである、[1]〜[9]のいずれかに記載の糖アルコールの製造方法。
[11] 塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下の範囲で含み、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子を0ppm超、10ppm以下の範囲で含むことを特徴とする糖液。
[12] 塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下の範囲で含み、ギ酸を0ppm超、1500ppm以下の範囲で含むことを特徴とする糖液。
[13] 塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下の範囲で含み、窒素(N)原子を0ppm超、350ppm以下の範囲で含むことを特徴とする糖液。
[14] 塩素(Cl)原子と、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子、ギ酸、および窒素(N)原子の少なくとも1つと、を含む糖液であって、
前記塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下、前記硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子を0ppm超、10ppm以下、および前記ギ酸を0ppm超
、1500ppm以下、窒素(N)原子を0ppm超、350ppm以下のいずれかの範囲で含むことを特徴とする糖液。
[1] A saccharification step of saccharifying non-edible biomass to obtain a saccharified solution;
A removal step of obtaining a treated saccharified solution by performing a treatment for removing the reaction inhibitor in the saccharified solution;
A hydrogenation reaction step of bringing the treated saccharified solution into contact with a metal catalyst under a hydrogen atmosphere,
A method for producing a sugar alcohol, comprising producing a sugar alcohol from sugar in the hydrogenation reaction step.
[2] The method for producing a sugar alcohol according to [1], wherein the saccharified solution contains glucose and / or xylose.
[3] The method for producing a sugar alcohol according to [1] or [2], wherein in the removing step, the saccharified solution is treated with a carbon-based porous material and / or a metal oxide.
[4] The treated saccharified solution obtained after the removing step contains sulfur (S) atoms contained in the sulfur-containing organic compound in a range of more than 0 ppm and not more than 10 ppm, according to any one of [1] to [3]. A method for producing a sugar alcohol.
[5] The method for producing a sugar alcohol according to any one of [1] to [4], wherein the treated saccharified solution obtained after the removing step contains formic acid in a range of more than 0 ppm and 1500 ppm or less.
[6] The method for producing a sugar alcohol according to any one of [1] to [5], wherein the treated saccharified solution obtained after the removing step contains nitrogen (N) atoms in a range of more than 0 ppm and 350 ppm or less. [7] The method for producing a sugar alcohol according to any one of [1] to [6], wherein the treated saccharified solution obtained after the removing step contains chlorine (Cl) atoms in a range of 5 ppm to 1000 ppm.
[8] The metal catalyst according to any one of [1] to [7], wherein the metal catalyst includes at least one metal element selected from Group 8, Group 9, Group 10, and Group 11 of the periodic table. A method for producing a sugar alcohol.
[9] The method for producing a sugar alcohol according to any one of [1] to [8], wherein the metal catalyst contains ruthenium.
[10] The method for producing a sugar alcohol according to any one of [1] to [9], wherein the sugar alcohol is sorbitol and / or xylitol.
[11] A sugar solution comprising chlorine (Cl) atoms in a range of 5 ppm or more and 1000 ppm or less and containing sulfur (S) atoms contained in the sulfur-containing organic compound in a range of more than 0 ppm and 10 ppm or less.
[12] A sugar solution containing chlorine (Cl) atoms in a range of 5 ppm to 1000 ppm and formic acid in a range of more than 0 ppm and 1500 ppm or less.
[13] A sugar solution comprising chlorine (Cl) atoms in a range of 5 ppm or more and 1000 ppm or less, and nitrogen (N) atoms in a range of more than 0 ppm and 350 ppm or less.
[14] A sugar solution containing a chlorine (Cl) atom and at least one of a sulfur (S) atom, formic acid, and a nitrogen (N) atom contained in the sulfur-containing organic compound,
The chlorine (Cl) atom is 5 ppm or more and 1000 ppm or less, the sulfur (S) atom contained in the sulfur-containing organic compound is more than 0 ppm, 10 ppm or less, the formic acid is more than 0 ppm, 1500 ppm or less, and the nitrogen (N) atom is 0 ppm. A sugar solution characterized by containing in a range of more than 350 ppm.

本発明の糖アルコールの製造方法によれば、非可食バイオマスから簡便な手法で得られる糖液を原料として用い、低コストで、効率よく糖アルコールを製造することができる。
また、本発明の糖液は、水素化反応の原料に用いることで、触媒の活性を低下させることなく、高い収率で糖アルコールを製造することができる。
これらのことより、糖アルコールの製造において、生産効率に優れたプロセス設計が可能になる。
According to the method for producing a sugar alcohol of the present invention, a sugar alcohol can be efficiently produced at low cost by using a sugar solution obtained from non-edible biomass by a simple method as a raw material.
Moreover, the sugar liquid of this invention can manufacture sugar alcohol with a high yield, without reducing the activity of a catalyst by using it as the raw material of hydrogenation reaction.
From these facts, it is possible to design a process with excellent production efficiency in the production of sugar alcohol.

以下、本発明について具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々に変更して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

<糖アルコールの製造方法>
本発明の製造方法は、非可食バイオマスを糖化して糖化液を得る糖化工程と、該糖化液中の反応阻害物を除去する処理を行って処理糖化液を得る除去工程と、該処理糖化液を金属触媒に接触させて水素雰囲気とする水素化反応工程とを有する。
以下、それぞれの工程に分けて詳細に説明する。
<Method for producing sugar alcohol>
The production method of the present invention includes a saccharification step for saccharifying non-edible biomass to obtain a saccharified solution, a removing step for obtaining a treated saccharified solution by removing a reaction inhibitor in the saccharified solution, and the treated saccharification A hydrogenation reaction step in which the liquid is brought into contact with a metal catalyst to form a hydrogen atmosphere.
Hereinafter, it will be described in detail for each process.

(糖化工程)
本発明の製造方法で行われる糖化工程は、非可食バイオマスに含まれる多糖類をその構成単位である糖類まで分解(糖化)してオリゴ糖や単糖を含む糖化液を得ることができればよく、糖化方法については特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
例えばセルロースやヘミセルロースを、濃硫酸を用いてグルコースに代表されるヘキソースや、キシロースに代表されるペントースといった単糖まで加水分解する方法や、多糖類の反応性を向上させる前処理を施した後に、酵素反応、亜臨界水、超臨界水等により加水分解する方法等が挙げられる。
(Saccharification process)
The saccharification step performed by the production method of the present invention is not limited as long as the polysaccharide contained in the non-edible biomass can be decomposed (saccharified) into its constituent unit saccharide to obtain a saccharified solution containing oligosaccharide or monosaccharide. The saccharification method is not particularly limited, and a known method can be used.
For example, cellulose or hemicellulose is hydrolyzed to a monosaccharide such as hexose typified by glucose or pentose typified by xylose using concentrated sulfuric acid, or after pretreatment to improve the reactivity of polysaccharides, Examples thereof include a hydrolysis method using an enzyme reaction, subcritical water, supercritical water, or the like.

(糖化液)
糖化液は、非可食バイオマスに含まれる多糖の少なくとも一部を糖化して生成する単糖を含む液である。糖化液は単糖以外の糖類を含んでいてもよく、多糖やオリゴ糖などを含んでいてもよい。
また、通常、ギ酸、乳酸、酢酸、酪酸、ピルビン酸、グルコン酸、アミノ酸などの有機酸;フルフラール、ヒドロキシメチルフルフラール、ホルムアルデヒド、ヒドロキシアルデヒドなどのアルデヒド類;硫酸イオン、硝酸イオンなどの無機酸イオン類;塩素、フッ素などのハロゲン元素;カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属元素;マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属元素;ケイ素元素;リグニン等の、非可食バイオマスに由来する糖類以外の化合物を含む。ここで、上記に示した元素は糖化液中でどのような形態で存在しているかは特に限定されず、たとえば、糖化液中の化合物やイオンを構成する元素の一部であってもよい。
(Saccharified solution)
A saccharification liquid is a liquid containing the monosaccharide produced | generated by saccharifying at least one part of the polysaccharide contained in non-edible biomass. The saccharified solution may contain saccharides other than monosaccharides, and may contain polysaccharides, oligosaccharides, and the like.
Usually, organic acids such as formic acid, lactic acid, acetic acid, butyric acid, pyruvic acid, gluconic acid and amino acids; aldehydes such as furfural, hydroxymethylfurfural, formaldehyde and hydroxyaldehyde; inorganic acid ions such as sulfate ion and nitrate ion A halogen element such as chlorine and fluorine; an alkali metal element such as potassium and sodium; an alkaline earth metal element such as magnesium and calcium; a silicon element; and compounds other than sugars derived from non-edible biomass such as lignin. Here, the form in which the above-described elements are present in the saccharified solution is not particularly limited, and may be, for example, a part of the elements constituting the compounds or ions in the saccharified solution.

(糖類)
本発明で用いる糖化液に含まれる糖類は、非可食バイオマス由来の単糖を含んでいれば特に限定はされず、いわゆる糖類一般を用いることができる。
具体的にはグリセルアルデヒド等の炭素数3の単糖(トリオース);エリトロース、トレオース、エリトルロース等の炭素数4の単糖(テトロース);リボース、リキソース、キシロース、アラビノース、デオキシリボース、キシルロース、リブロース等の炭素数5の単糖(ペントース);アロース、タロース、グロース、グルコース、アルトロース、マ
ンノース、ガラクトース、イドース、フコース、フクロース、ラムノース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース等の炭素数6の単糖(ヘキソース);セドヘプツロース等の炭素数7の単糖(ヘプトース)等が挙げられる。これらの単糖の中でも、ヘキソース、ペントースが好ましい。これらは自然界、植物の構成成分となっていることから豊富に存在し、原料の入手が容易であるためである。
本発明で用いる糖化液は、上記の単糖の1種類を単独で含有していてもよいし、2種類以上を含有していてもよい。
(Sugar)
The saccharide contained in the saccharified solution used in the present invention is not particularly limited as long as it contains a monosaccharide derived from non-edible biomass, and so-called saccharides in general can be used.
Specifically, monosaccharides having 3 carbon atoms (triose) such as glyceraldehyde; monosaccharides having 4 carbon atoms (tetrose) such as erythrose, threose, erythrulose; ribose, lyxose, xylose, arabinose, deoxyribose, xylulose, ribulose Monosaccharides having 5 carbon atoms (pentose) such as allose, talose, growth, glucose, altrose, mannose, galactose, idose, fucose, fucose, rhamnose, psicose, fructose, sorbose, tagatose, etc. (Hexose); monosaccharide having 7 carbon atoms (heptose) such as sedoheptulose. Among these monosaccharides, hexose and pentose are preferable. This is because they are abundant because they are constituents of nature and plants, and it is easy to obtain raw materials.
The saccharified solution used in the present invention may contain one kind of the above monosaccharides alone or may contain two or more kinds.

上記ヘキソースとしては、グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトースが好ましく、グルコースがより好ましい。ペントースとしてはキシロース、アラビノースが好ましく、キシロースがより好ましい。グルコース、キシロースは、自然界、植物の主な構成成分となっているため、原料の入手が容易である点が挙げられる。よって、糖化液はグルコースおよび/またはキシロースを含むことが特に好ましい。   As said hexose, glucose, fructose, mannose, and galactose are preferable, and glucose is more preferable. As pentose, xylose and arabinose are preferable, and xylose is more preferable. Since glucose and xylose are the main constituents of nature and plants, it is easy to obtain raw materials. Therefore, it is particularly preferable that the saccharified solution contains glucose and / or xylose.

また、糖化液には糖化工程で単糖まで加水分解されなかった糖類が含まれていてもよく、たとえばスクロース、ラクトース、マルトース、トレハノース、ツラノース、セロビオース等の二糖類;ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース等の三糖類;フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンナオリゴ糖などのオリゴ糖類;デンプン、デキストリン、セルロース、ヘミセルロース、グルカン、ペントサン等の多糖類を含んでいてもよい。   The saccharified solution may contain a saccharide that has not been hydrolyzed to a monosaccharide in the saccharification step. For example, disaccharides such as sucrose, lactose, maltose, trehanose, turanose, cellobiose; raffinose, melezitose, maltotriose Trisaccharides such as fructooligosaccharide, galactooligosaccharide, manna-oligosaccharide and the like; polysaccharides such as starch, dextrin, cellulose, hemicellulose, glucan and pentosan may be included.

(非可食バイオマス)
非可食バイオマスとしては、上記の糖類を構成成分とする多糖類を含んでいれば特に限定されないが、たとえば、セルロース、ヘミセルロースを含む植物等が挙げられる。
非可食バイオマスとしては、具体的には、バガス、スイッチグラス、ネピアグラス、エリアンサス、コーンストーバー、稲わら、麦わら、米ぬか、植物油カス、ササ、タケ、パルプ類、古紙、食品廃棄物、水産物残渣、家畜廃棄物等が挙げられる。また、砂糖の製造工程で発生する糖蜜から砂糖を回収した後に残る廃糖蜜も非可食バイオマスとして使用可能である。
上記の非可食バイオマスは、可食バイオマスと異なり、食用用途と競合せず、また通常であれば廃棄、焼却処理をされるものが多いため、安定的な供給、資源の有効利用が図れる点で好ましい。
(Non-edible biomass)
The non-edible biomass is not particularly limited as long as it contains a polysaccharide containing the above-mentioned saccharide as a constituent component, and examples thereof include plants containing cellulose and hemicellulose.
Specific examples of non-edible biomass include bagasse, switchgrass, napiergrass, Eliansus, corn stover, rice straw, straw, rice bran, vegetable oil residue, sasa, bamboo, pulp, waste paper, food waste, marine products Examples include residues and livestock waste. Moreover, the molasses remaining after recovering sugar from the molasses generated in the sugar production process can also be used as non-edible biomass.
Unlike the edible biomass, the non-edible biomass mentioned above does not compete with edible use, and is usually discarded or incinerated, so that stable supply and effective use of resources can be achieved. Is preferable.

これらの中でも、原料の集約が容易である観点から、草本系バイオマスが好ましく、なかでもイネ、ムギ、トウモロコシ、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、タケ、ササなどのイネ科植物や窒素固定能を有するマメ科植物に由来するバイオマスが好ましい。特に大量に集約されているサトウキビ由来のバガス、トウモロコシ由来のコーンストーバー、スイッチグラスが好ましい。   Among these, herbaceous biomass is preferable from the viewpoint of easy aggregation of raw materials. Among them, rice plants such as rice, wheat, corn, sorghum, sugar cane, switchgrass, bamboo, and sugar, and beans with nitrogen-fixing ability. Biomass derived from a family plant is preferred. Particularly preferred are sugarcane-derived bagasse, corn-derived corn stover, and switchgrass, which are concentrated in large quantities.

本発明で用いる糖化液中に含まれる糖類の合計濃度(以下、「糖濃度」という)は、糖化液の由来や、含有する糖の種類等によって大きく変動し、特に限定されないが、通常3質量%以上、好ましくは5質量%以上であり、通常60質量%以下、好ましくは50質量%以下である。下限値以上の糖濃度の糖化液を用いることで、水素化反応工程の生産性が向上するため好ましく、上限値以下の糖濃度とすることにより、糖化液の取り扱いが容易となるため好ましい。   The total concentration of saccharides contained in the saccharified solution used in the present invention (hereinafter referred to as “sugar concentration”) varies greatly depending on the origin of the saccharified solution, the type of sugar contained, and the like, and is not particularly limited, but usually 3 masses. % Or more, preferably 5% by mass or more, usually 60% by mass or less, preferably 50% by mass or less. It is preferable to use a saccharified solution having a saccharide concentration equal to or higher than the lower limit because the productivity of the hydrogenation reaction step is improved, and it is preferable to use a saccharified solution lower than the upper limit because the saccharified solution can be easily handled.

(除去工程)
本発明で行われる除去工程とは、糖化工程で得られた糖化液中の反応阻害物を除去する処理を行って処理糖化液を得る工程である。
上述の糖化工程で非可食バイオマスを糖化して得られる糖化液には、非可食バイオマス
に由来する糖類以外の種々の化合物を含んでいる。発明者の検討により、これらの化合物の一部が水素化反応を阻害し、糖アルコールの生成効率を低減させることを見出した。そのため、多段階による精製を経て高純度の糖類を得る工程を経ずとも、除去工程を実施して糖化液中の水素化反応を阻害する化合物を選択的に除去した処理糖化液を作製することによって、効率的に糖アルコールを製造し得る原料となる糖液を得ることに成功した。
(Removal process)
The removal step performed in the present invention is a step of obtaining a treated saccharified solution by performing a treatment for removing reaction inhibitors in the saccharified solution obtained in the saccharification step.
The saccharified solution obtained by saccharifying non-edible biomass in the above saccharification step contains various compounds other than saccharides derived from non-edible biomass. The inventors have found that some of these compounds inhibit the hydrogenation reaction and reduce the sugar alcohol production efficiency. Therefore, a processed saccharified solution in which a compound that inhibits the hydrogenation reaction in the saccharified solution is selectively removed by carrying out the removing step without going through a process of obtaining high-purity saccharides through multi-stage purification. As a result, the inventors succeeded in obtaining a sugar solution as a raw material capable of efficiently producing a sugar alcohol.

(反応阻害物)
反応阻害物とは、除去工程の後に続く水素化反応工程において、水素化反応を阻害する物質のことをいう。発明者が検討した結果、これらの反応阻害物は、水素化反応で用いられる金属触媒を被毒したり、触媒表面を覆ってしまったりすることにより触媒活性を低下させ、その結果、糖アルコールの収率を低減させることを見出した。
(Reaction inhibitor)
The reaction inhibitor refers to a substance that inhibits the hydrogenation reaction in the hydrogenation reaction step that follows the removal step. As a result of investigations by the inventors, these reaction inhibitors reduce the catalytic activity by poisoning the metal catalyst used in the hydrogenation reaction or covering the surface of the catalyst. It has been found that the yield is reduced.

本発明の製造方法において、糖化液中に含まれ反応阻害物となるものは、例えば非可食バイオマスに含まれるチオールやスルフィドに由来すると思われる硫黄含有有機化合物;アミノ酸などに由来する窒素(N)原子を含む化合物;ギ酸、乳酸、酪酸、酢酸といった有機酸が考えられる。さらに糖類由来の有機重合物が物理的に触媒表面を覆い、触媒の活性を低下させることもある。   In the production method of the present invention, what is contained in the saccharified solution and becomes a reaction inhibitor is, for example, a sulfur-containing organic compound that is thought to be derived from thiol or sulfide contained in non-edible biomass; nitrogen derived from amino acids (N ) Compounds containing atoms; organic acids such as formic acid, lactic acid, butyric acid and acetic acid are conceivable. Furthermore, the organic polymer derived from saccharide may physically cover the catalyst surface and reduce the activity of the catalyst.

上記、反応阻害物質のうち、特に硫黄含有有機化合物が糖化液中に存在すると、硫黄(S)原子が触媒の金属に配位し、著しく触媒活性が低下する。硫黄含有有機化合物とは、2価のS原子を有するチオール基、スルフィド基を持つ有機物や4価のS原子を有するスルホキシド基を持つ有機物などが挙げられる。非可食バイオマスに由来する糖化液中に含まれる硫黄含有有機化合物としては、主に2価のS原子を有するチオール基、スルフィド基を持つ有機物が多く、たとえば、アミノ酸であればシステイン、メチオニンが挙げられる。これらのアミノ酸そのものでなくても、システイン、メチオニンから誘導される有機物が存在する場合にも水素化反応阻害の影響がある。特に、2価と4価のS原子を有する硫黄含有有機化合物は、S原子が不対電子を有するため触媒の金属に配位しやすく、触媒の被毒を引き起こす反応阻害物質であると考えられる。   Among the reaction inhibitory substances, particularly when a sulfur-containing organic compound is present in the saccharified solution, the sulfur (S) atom is coordinated to the metal of the catalyst, and the catalytic activity is significantly reduced. Examples of the sulfur-containing organic compound include organic substances having a thiol group having a divalent S atom, a sulfide group, and a sulfoxide group having a tetravalent S atom. As sulfur-containing organic compounds contained in saccharified liquid derived from non-edible biomass, there are many organic substances mainly having thiol groups and sulfide groups having divalent S atoms. For example, cysteine and methionine are amino acids. Can be mentioned. Even if these amino acids themselves are not present, the hydrogenation reaction is also inhibited by the presence of organic substances derived from cysteine and methionine. In particular, sulfur-containing organic compounds having divalent and tetravalent S atoms are considered to be reaction inhibitory substances that easily coordinate to the catalyst metal because the S atoms have unpaired electrons and cause poisoning of the catalyst. .

一方で、糖化液中に、硫酸などの無機酸に含まれる6価のS原子が存在していても、不対電子を持たないため水素化反応には影響がない。
硫黄含有有機化合物に含まれるS原子の量については、燃焼吸収イオンクロマトグラフ分析で測定した全S原子の量から水溶解イオンクロマトグラフ分析で測定したS原子の量(6価のS原子の量に相当)を差し引くことで求められる。
ここで、硫黄含有有機化合物に含まれる2価や4価のS原子は糖化液中でどのような形態で存在しているかは特に限定されず、通常、糖化液中に存在する化合物を構成する元素の一部として存在する。
On the other hand, even if a hexavalent S atom contained in an inorganic acid such as sulfuric acid is present in the saccharified solution, the hydrogenation reaction is not affected because it has no unpaired electrons.
Regarding the amount of S atoms contained in the sulfur-containing organic compound, the amount of S atoms measured by water-soluble ion chromatography analysis from the amount of all S atoms measured by combustion absorption ion chromatography analysis (the amount of hexavalent S atoms) It is calculated by subtracting
Here, the form in which the divalent or tetravalent S atom contained in the sulfur-containing organic compound is present in the saccharified solution is not particularly limited, and usually constitutes a compound present in the saccharified solution. Present as part of the element.

除去工程を実施して得られる処理糖化液中の硫黄含有有機化合物に含まれるS原子量は、糖化液重量に対してS原子として1000ppm以下、好ましくは100ppm以下、より好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下、最も好ましくは1ppm以下とすることが望ましい。硫黄含有有機化合物に含まれる2価や4価のS原子の含有量は少ない方が好ましいと考えられるが、上述の範囲であれば、含有していても水素化反応工程を実施するうえで大きな問題とはならない。2価や4価のS原子を全く含まない糖化液を水素化反応工程で用いた場合では、糖の異性化が進行したり、触媒の反応性が高すぎて水素化分解が進行するなど、目的物以外の化合物が生成する場合があり、反応の選択率が低下する傾向がある。   The amount of S atom contained in the sulfur-containing organic compound in the treated saccharified liquid obtained by carrying out the removal step is 1000 ppm or less, preferably 100 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, more preferably as S atoms with respect to the weight of the saccharified liquid. It is desirable that the content be 5 ppm or less, most preferably 1 ppm or less. Although it is considered preferable that the content of divalent or tetravalent S atoms contained in the sulfur-containing organic compound is small, it is large in carrying out the hydrogenation reaction step even if it is contained within the above range. It doesn't matter. When a saccharified solution containing no divalent or tetravalent S atom is used in the hydrogenation reaction step, isomerization of the sugar proceeds, hydrogenolysis proceeds because the reactivity of the catalyst is too high, etc. A compound other than the target product may be produced, and the selectivity of the reaction tends to decrease.

糖化液中に含まれる窒素(N)原子も、触媒の金属に対して配位し、触媒活性を低下させることがある。糖化液中のN原子は、主に各種アミノ酸とその重合物から持ち込まれる
ものである。
除去工程を実施して得られる処理糖化液中のN原子量は、糖化液重量に対してN原子として2000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは400ppm以下、それより好ましくは350ppm以下、さらに好ましくは100ppm以下、最も好ましくは10ppm以下とすることが望ましい。N原子は全く含まれないことが特に好ましいが、上述の範囲であれば、含有していても水素化反応工程を実施するうえで大きな問題とはならない。
ここで、N原子は糖化液中でどのような形態で存在しているかは特に限定されず、通常、糖化液中に存在する化合物やイオンを構成する元素の一部として存在する。以下、N原子を含む化合物をN原子含有成分と称する場合がある。
Nitrogen (N) atoms contained in the saccharified solution may also coordinate with the metal of the catalyst, reducing the catalytic activity. N atoms in the saccharified solution are mainly brought from various amino acids and their polymers.
The amount of N atom in the treated saccharified solution obtained by carrying out the removing step is 2000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 400 ppm or less, more preferably 350 ppm or less, more preferably as N atoms based on the weight of the saccharified solution. It is desirable to set it to 100 ppm or less, most preferably 10 ppm or less. It is particularly preferable that no N atom is contained, but if it is within the above range, even if it is contained, it does not cause a big problem in carrying out the hydrogenation reaction step.
Here, the form in which the N atom is present in the saccharified solution is not particularly limited, and is usually present as a part of an element constituting a compound or ion present in the saccharified solution. Hereinafter, a compound containing an N atom may be referred to as an N atom-containing component.

糖化液中に含まれる有機酸は、水素化反応を阻害し得る。有機酸は非可食バイオマスを糖化する際に生成するもので、例えばギ酸、乳酸、酢酸、酪酸、ピルビン酸、グルコン酸等である。特にギ酸が存在すると、金属触媒に対して作用し、触媒活性を低下させる。
そのため、除去工程を実施して得られる処理糖化液中のギ酸量は、糖化液質量に対して30000ppm以下、好ましくは3000ppm以下、より好ましくは1500ppm以下、それより好ましくは1000ppm以下、さらに好ましくは500ppm、最も好ましくは100ppm以下とすることが望ましい。ギ酸は全く含まれないことが特に好ましいが、上述の範囲であれば、含有していても水素化反応工程を実施するうえで大きな問題とはならない。
The organic acid contained in the saccharified solution can inhibit the hydrogenation reaction. Organic acids are produced when saccharifying non-edible biomass, such as formic acid, lactic acid, acetic acid, butyric acid, pyruvic acid, and gluconic acid. In particular, when formic acid is present, it acts on the metal catalyst and reduces the catalytic activity.
Therefore, the amount of formic acid in the treated saccharified solution obtained by carrying out the removing step is 30000 ppm or less, preferably 3000 ppm or less, more preferably 1500 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less, and even more preferably 500 ppm with respect to the saccharified solution mass. Most preferably, the content is 100 ppm or less. It is particularly preferable that formic acid is not contained at all, but if it is within the above range, even if it is contained, it does not cause a big problem in carrying out the hydrogenation reaction step.

(処理糖化液)
処理糖化液は、反応阻害物を除去する処理を施されたものであり、上述の反応阻害物の少なくとも一部が除去されている糖液である。反応阻害物の含有量は、上述の通りである。処理糖化液は、生産効率のよい糖アルコール製造の原料となる糖液として有用である。
主に、単糖や二糖などの糖類を含み、その他非可食バイオマスに由来する糖以外の化合物を含んでいてもよい。たとえば、塩素、フッ素などのハロゲン元素;カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属元素;マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属元素;ケイ素元素;硫酸イオン、硝酸イオン等を含んでいてもよい。ここで、上記に示した元素は処理糖化液中でどのような形態で存在しているかは特に限定されず、たとえば、処理糖化液中の化合物やイオンを構成する元素の一部であってもよい。
(Processed saccharified solution)
The treated saccharified solution has been subjected to a treatment for removing the reaction inhibitor and is a sugar solution from which at least a part of the reaction inhibitor has been removed. The content of the reaction inhibitor is as described above. The treated saccharified solution is useful as a saccharide solution that is a raw material for producing a sugar alcohol with high production efficiency.
It mainly contains saccharides such as monosaccharides and disaccharides, and may contain other compounds than sugars derived from non-edible biomass. For example, halogen elements such as chlorine and fluorine; alkali metal elements such as potassium and sodium; alkaline earth metal elements such as magnesium and calcium; silicon elements; sulfate ions, nitrate ions, and the like may be included. Here, the form in which the above-described elements are present in the treated saccharified solution is not particularly limited. For example, even if a part of the elements constituting the compound or ion in the treated saccharified solution is used. Good.

通常、非可食バイオマス由来の糖化液に含まれ、除去処理で除かれないものとして、塩素(Cl)原子を含む化合物が挙げられる。発明者の検討に拠れば、Cl原子を含む糖化液であっても水素化反応への阻害影響は見られなかったため、Cl原子を処理糖化液中に含んでいてもよい。Cl原子は非可食バイオマスを糖化した糖化液に含まれるものであるが、特にこのCl原子を含む糖化液に対して、特定の反応阻害物の除去処理を組み合わせることで糖アルコール製造の効率が改善する傾向がみられる。
除去工程を実施して得られる処理糖化液中のCl原子量は、糖化液重量に対してCl原子として5ppm以上、場合によっては50ppm以上含んでいてもよく、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下とすることが望ましい。
ここで、Cl原子は糖化液中でどのような形態で存在しているかは特に限定されず、糖化液中に存在する化合物やイオンを構成する元素の一部として存在したり、単独でClイオンとして存在していてもよい。
A compound containing a chlorine (Cl) atom is usually included in a saccharified liquid derived from non-edible biomass and not removed by the removal treatment. According to the inventor's study, even a saccharified solution containing Cl atoms did not have an inhibitory effect on the hydrogenation reaction, and therefore Cl atoms may be included in the treated saccharified solution. Cl atoms are contained in a saccharified solution obtained by saccharification of non-edible biomass. In particular, the efficiency of sugar alcohol production can be improved by combining a specific reaction inhibitor removal process with the saccharified solution containing Cl atoms. There is a tendency to improve.
The amount of Cl atom in the treated saccharified solution obtained by carrying out the removing step may be 5 ppm or more, and in some cases 50 ppm or more, preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less as Cl atoms with respect to the weight of the saccharified solution. Is desirable.
Here, the form in which the Cl atom is present in the saccharified solution is not particularly limited. The Cl atom is present as a part of an element constituting a compound or ion present in the saccharified solution, or alone, Cl ions. May exist as

(除去処理方法)
本発明の製造方法の除去工程において、前記反応阻害物を除去する処理方法としては、炭素系多孔質材料や金属酸化物などの吸着剤に吸着させて除去する方法(以下、吸着処理ということがある)、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂に接触させて除去する方法、糖液から晶析でグルコースやキシロースを得る際に母液から除去する方法、還元剤などと
反応させて除去する方法、蒸留で物理的性質を利用して除去する方法等がある。特に吸着剤で吸着させる方法では、糖化液のpH糖濃度を大きく変化させることなく、操作も簡便であることから好ましい。より好ましくは、炭素系多孔質材料および/または金属酸化物を用いて糖化液の処理を行うことである。
(Removal processing method)
In the removal step of the production method of the present invention, as a treatment method for removing the reaction inhibitor, a method of removing it by adsorbing to an adsorbent such as a carbon-based porous material or metal oxide (hereinafter referred to as adsorption treatment). A) cation exchange resin, a method of removing by contacting with an anion exchange resin, a method of removing from a mother liquor when obtaining glucose or xylose by crystallization from a sugar solution, a method of removing by reacting with a reducing agent, etc. There is a method of removing physical properties by distillation. In particular, the method of adsorbing with an adsorbent is preferable because the operation is simple without greatly changing the pH sugar concentration of the saccharified solution. More preferably, the saccharified solution is treated using a carbon-based porous material and / or a metal oxide.

(吸着剤)
前述の吸着処理に使用できる吸着剤としては、反応阻害物質を吸着できるものであれば何でもよく、例えば活性炭、カーボンブラック、シリコンカーバイドなどの炭素系多孔質材料、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ニオビア、チタニア、セリア、珪藻土、ゼオライト、酸化亜鉛等の金属酸化物等が挙げられる。特に活性炭、アルミナ、酸化亜鉛が硫黄含有有機化合物の吸着能が高いので好ましい。
(Adsorbent)
As the adsorbent that can be used for the aforementioned adsorption treatment, any adsorbent that can adsorb reaction-inhibiting substances may be used. For example, carbon-based porous materials such as activated carbon, carbon black, silicon carbide, alumina, silica, zirconia, niobia, titania. , Metal oxides such as ceria, diatomaceous earth, zeolite, and zinc oxide. In particular, activated carbon, alumina, and zinc oxide are preferable because of their high adsorptive capacity for sulfur-containing organic compounds.

また、上記炭素系多孔質材料や金属酸化物に、周期表第8族、第9族、第10族および第11族から選ばれる少なくとも1種の金属成分を担持した水素化触媒と同様のものを使用してもよい。担持する金属触媒の成分としては、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、銅、パラジウム、金、白金、鉄、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム等が好ましく、水素化活性の観点からルテニウム、パラジウム元素を担持した金属触媒が特に好ましい。   The same as the hydrogenation catalyst in which the above carbon-based porous material or metal oxide carries at least one metal component selected from Group 8, Group 9, Group 10 and Group 11 of the periodic table. May be used. The component of the supported metal catalyst is preferably palladium, ruthenium, nickel, copper, palladium, gold, platinum, iron, osmium, cobalt, rhodium, iridium, etc., and a metal supporting ruthenium or palladium element from the viewpoint of hydrogenation activity A catalyst is particularly preferred.

上記の吸着剤は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。併用する場合は、同時に2種類の吸着剤を使用してもよいし、1種類ずつ順に使用してもよい。   The above adsorbents may be used alone or in combination of two or more. When used in combination, two types of adsorbents may be used at the same time, or one type may be used at a time.

吸着剤として用いる活性炭は、特に限定されるものではないが、例えば、泥炭、亜炭、褐炭、無煙炭、ピッチコークス等の石炭系、木材、おがくず、木炭、ヤシガラ炭、パーム炭等の植物質系、石油残渣、オイルカーボン等の石油系、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂系、パルプ廃液、有機廃棄物等の廃棄物系などを原料とする活性炭を用いることができる。また、これら各種原料活性炭を、ガス賦活法、水蒸気賦活法、塩化亜鉛およびリン酸などの薬品賦活法などの手法により賦活した活性炭を用いることができる。特に塩化亜鉛などの薬品賦活法により賦活した活性炭が、活性炭の細孔容積が大きく、平均細孔径も大きいことから阻害物を吸着除去しやすく好ましい。   The activated carbon used as the adsorbent is not particularly limited, but for example, peat, lignite, lignite, anthracite, pitch coke and other coal systems, wood, sawdust, charcoal, coconut shell charcoal, palm charcoal and other vegetable systems, Petroleum residues such as petroleum residues, oil carbon, etc., synthetic resins such as phenol resin, furan resin, polyvinyl chloride, polyimide, polyacrylonitrile, polyethylene, polypropylene, etc., and waste systems such as pulp waste liquid and organic waste are used as raw materials. Activated carbon can be used. In addition, activated carbons obtained by activating these various activated carbons by a method such as a gas activation method, a steam activation method, a chemical activation method such as zinc chloride and phosphoric acid, and the like can be used. In particular, activated carbon activated by a chemical activation method such as zinc chloride is preferable because the pore volume of the activated carbon is large and the average pore diameter is large, so that the inhibitor can be easily adsorbed and removed.

市販されている活性炭の具体例としては、カルゴンカーボンジャパン社製カルボンCPG、カルゴンCAL、カルゴンSGL、ダイアソープW、ダイアホープMS10、ダイアホープM010、ダイアホープMS16、ダイアホープ6MD、ダイアホープ6MW、ダイアホープ8ED、ダイアホープZGN4およびCENTUR、日本ノリット社製GAC、GAC PLUS、GCN PLUS、C GRAN、RO、ROX、DARCO、CN、SX、SX PLUS、SA、PKおよびW、クラレケミカル社製GW、GWH、GLC、4GC、KW、PWおよびPK、ツルミコール社製HC−30S、GL−30S、4G−3S、4GV、PAおよびPC、フタムラ化学社製P、W、CW、SG、SGP、S、GB、CAおよびK、日本エンバイロケミカルズ社製 白鷺KL、白鷺W2C、白鷺WH2C、白鷺W5C、白鷺WH5C、白鷺WH5X、白鷺XS7100H−3、カルボラフィン、白鷺A、白鷺Cおよび白鷺M、並びに味の素ファインテクノ社製ホクエツCL−K、ホクエツHSおよびホクエツKSなどが挙げられる。   Specific examples of commercially available activated carbon include Carvone Carbon Japan Co., Ltd. Carvone CPG, Calgon CAL, Calgon SGL, Diasoap W, Diahope MS10, Diahope M010, Diahope MS16, Diahope 6MD, Diahope 6MW, Diahope 8ED, Diahope ZGN4 and CENTUR, Nippon Norit GAC, GAC PLUS, GCN PLUS, C GRAN, RO, ROX, DARCO, CN, SX, SX PLUS, SA, PK and W, Kuraray Chemical GW, GWH, GLC, 4GC, KW, PW and PK, Tsurumi Coal HC-30S, GL-30S, 4G-3S, 4GV, PA and PC, Phutamura Chemical P, W, CW, SG, SGP, S, GB, CA and K, Nippon E White birch KL, white birch W2C, white birch WH2C, white birch WH5C, white birch WH5X, white birch XS7100H-3, carborafine, white birch A, white birch C and white birch M manufactured by Viro Chemicals, and Hokuetsu CL-K manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd. Examples include Hokuetsu HS and Hokuetsu KS.

(吸着処理)
上記吸着剤の形状については特に制約はないが、1μm程度の粉状のものから数mm程度の直径をもつ粒状のものでもよい。糖化液の吸着処理後に吸着剤と糖液を分離する上で、操作が簡便なため、工業規模の操作で用いる場合には、粒状のものが好ましい。
吸着処理の様式については、回分式でも連続式でもよく、効率上の観点からは連続式が
好ましい。
(Adsorption treatment)
The shape of the adsorbent is not particularly limited, but may be a powder having a diameter of about 1 μm or a granular having a diameter of about several mm. In order to separate the adsorbent and the sugar liquid after the adsorption treatment of the saccharified liquid, the operation is simple, and therefore, when used in an industrial scale operation, a granular form is preferable.
The mode of the adsorption treatment may be a batch type or a continuous type, and a continuous type is preferable from the viewpoint of efficiency.

吸着処理における吸着剤の使用量は、糖化液に含まれる反応阻害物が十分に吸着される量であれば特に限定されず、糖化液に含まれる反応阻害物の量によって適宜調整されるものであるが、糖化液に対して通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、10質量%以下、好ましくは1質量%以下である。下限値以上であれば反応阻害物を十分に除去することができ、上限値以下であれば、吸着剤に吸収される糖の量を抑えることができ、糖アルコールの回収率を高く維持することができるため好ましい。   The amount of the adsorbent used in the adsorption treatment is not particularly limited as long as the reaction inhibitor contained in the saccharified solution is sufficiently adsorbed, and is appropriately adjusted depending on the amount of the reaction inhibitor contained in the saccharified solution. However, it is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, preferably 1% by mass or less, based on the saccharified solution. If it is above the lower limit, reaction inhibitors can be removed sufficiently, and if it is below the upper limit, the amount of sugar absorbed by the adsorbent can be suppressed, and the sugar alcohol recovery rate can be kept high. Is preferable.

吸着処理における処理中の温度は、特に制約はないが、通常0℃以上、好ましくは10℃以上、100℃以下、好ましくは60℃以下である。通常、糖化液は水を含んでおり、前記範囲よりも温度が低いと凍結の恐れがあり、前記範囲よりも高いと沸騰する恐れがある。   The temperature during the treatment in the adsorption treatment is not particularly limited, but is usually 0 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher, 100 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or lower. Usually, the saccharified solution contains water, and if the temperature is lower than the above range, there is a fear of freezing, and if it is higher than the above range, it may boil.

吸着処理における処理時間は、特に制約はないが、通常10分以上、好ましくは30分以上であって、通常6時間以下、好ましくは2時間以下である。多孔質材料を使用するため、処理時間が短いと十分に内部まで糖化液が浸透しない可能性がある。処理時間が長いと生産性の面で不利となる。   The treatment time in the adsorption treatment is not particularly limited, but is usually 10 minutes or more, preferably 30 minutes or more, and is usually 6 hours or less, preferably 2 hours or less. Since the porous material is used, if the processing time is short, the saccharified solution may not sufficiently penetrate into the inside. Long processing times are disadvantageous in terms of productivity.

吸着処理における吸着剤と処理液の分離方法は特に制約はないが、通常、濾紙、濾布、メンブレンフィルターによる濾過;デカンテーション;遠心分離が用いられる。好ましくは濾過による分離である。濾過についてはどのような方法でもよく、ガードカラム方式の搭状のもの、セントルによるバッチ式のものなどが用いられる。   The separation method of the adsorbent and the treatment liquid in the adsorption treatment is not particularly limited, but usually filtration using filter paper, filter cloth, membrane filter; decantation; centrifugation is used. Separation by filtration is preferred. Any method may be used for filtration, such as a guard column type tower or a centle batch type.

吸着処理で用いる吸着剤は、吸着処理を行った後、再生処理を行ってもよい。再生処理としては水、有機溶媒による洗浄処理;硫酸、硝酸などによる酸処理;ギ酸、アルコールによる還元処理;窒素、酸素、水素ガス、スチーム存在下での加熱処理などが用いられる。特に炭素系多孔質材料に対して加熱処理を行う場合は、炭素質が焼失せず、かつ付着有機物が除去される温度範囲が望ましい。具体的には100℃以上、600℃以下、より好ましくは200℃以上、500℃以下である。   The adsorbent used in the adsorption process may be subjected to a regeneration process after the adsorption process. As the regeneration treatment, washing treatment with water or an organic solvent; acid treatment with sulfuric acid or nitric acid; reduction treatment with formic acid or alcohol; heat treatment in the presence of nitrogen, oxygen, hydrogen gas, steam, or the like is used. In particular, when the heat treatment is performed on the carbon-based porous material, a temperature range in which the carbonaceous material is not burned off and the attached organic substances are removed is desirable. Specifically, it is 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

(水素化反応工程)
本発明の製造方法で行われる水素化反応工程は、該処理糖化液を水素雰囲気下で金属触媒と接触させて、処理糖液中の糖を還元して糖アルコールにする工程である。糖を糖アルコールへ水素化することができれば、反応手順は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。以下に、好ましい態様を説明する。
(Hydrogenation reaction process)
The hydrogenation reaction step performed in the production method of the present invention is a step in which the treated saccharified solution is brought into contact with a metal catalyst in a hydrogen atmosphere to reduce sugar in the treated sugar solution to sugar alcohol. If the sugar can be hydrogenated to a sugar alcohol, the reaction procedure is not particularly limited, and a known method can be used. Hereinafter, preferred embodiments will be described.

(金属触媒)
本発明の製造方法の水素化反応工程において使用される金属触媒の金属成分は、糖類を糖アルコールに水素化できるものであれば特に限定されないが、通常ルテニウム、ニッケル、銅、パラジウム、金、白金、鉄、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム等の金属を用いることができる。なかでも、水素化能力を発揮するものとして、周期表第8族、第9族、第10族および第11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含むことが好ましく、特に水素化能力が高いことから、周期表第8族、第9族、および第10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含むことが好ましく、特に選択性が高いことからルテニウム、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金が好ましく、特にカルボニル基の水素化能力の高さからルテニウム、ニッケルがより好ましい。
(Metal catalyst)
The metal component of the metal catalyst used in the hydrogenation reaction step of the production method of the present invention is not particularly limited as long as it can hydrogenate a saccharide to a sugar alcohol, but usually ruthenium, nickel, copper, palladium, gold, platinum Further, metals such as iron, osmium, cobalt, rhodium and iridium can be used. Among them, it is preferable to include at least one metal element selected from Group 8, Group 9, Group 10 and Group 11 of the periodic table as a material that exhibits hydrogenation ability, and particularly has high hydrogenation ability. Therefore, it is preferable to contain at least one metal element selected from Group 8, Group 9 and Group 10 of the periodic table, and ruthenium, rhodium, nickel, palladium and platinum are particularly preferable because of high selectivity. In particular, ruthenium and nickel are more preferable because of their high hydrogenation ability of the carbonyl group.

水素化反応工程で用いる金属触媒は、金属を1種類用いても、2種類以上用いてもよい。
金属を2種類以上用いるときは、その組み合わせは特に限定されず、それぞれの金属が触媒活性を有するもの(共触媒)でも、1種類以上の金属の触媒活性を向上させるもの(助触媒)であってもよいが、これらのうち助触媒が好ましい。
The metal catalyst used in the hydrogenation reaction step may use one kind of metal or two or more kinds.
When two or more kinds of metals are used, the combination is not particularly limited. Even if each metal has catalytic activity (cocatalyst), it can improve the catalytic activity of one or more metals (cocatalyst). Of these, promoters are preferred.

水素化反応工程で用いる金属触媒としては、合金触媒や、担体に触媒活性種を担持させた担持金属触媒等が挙げられる。   Examples of the metal catalyst used in the hydrogenation reaction step include an alloy catalyst and a supported metal catalyst in which a catalytically active species is supported on a support.

前記合金触媒は、特に限定はされないが、ルテニウム、ニッケル、銅、パラジウム、金、白金等の金属の合金が用いられる。具体的には一般的に知られているラネー触媒や、銅クロム触媒などが挙げられる。   The alloy catalyst is not particularly limited, but an alloy of a metal such as ruthenium, nickel, copper, palladium, gold, or platinum is used. Specific examples include Raney catalysts that are generally known and copper chromium catalysts.

前記担持金属触媒は特に限定はされないが、活性金属種を後述する各種の担体に担持させた担持触媒を用いてもよく、反応液からの分離を容易にすること、触媒の再使用が容易であるという点から、担持触媒を用いることが好ましい。   The supported metal catalyst is not particularly limited, but a supported catalyst in which an active metal species is supported on various supports described later may be used, facilitating separation from the reaction solution, and easy reuse of the catalyst. From the point of view, it is preferable to use a supported catalyst.

前記担体としては特に限定はされないが、例えば活性炭、カーボンブラック、シリコンカーバイド等の炭素系担体;アルミナ、シリカ、ジルコニア、ニオビア、チタニア、セリア、珪藻土、ゼオライト等の金属酸化物担体等が挙げられる。中でも活性炭、シリカおよびアルミナから選ばれる少なくとも1種を担体として用いるのが、反応活性発現と触媒の
活性安定化の面で好ましい。
The carrier is not particularly limited, and examples thereof include carbon-based carriers such as activated carbon, carbon black, and silicon carbide; metal oxide carriers such as alumina, silica, zirconia, niobia, titania, ceria, diatomaceous earth, and zeolite. Among them, it is preferable to use at least one selected from activated carbon, silica and alumina as a carrier from the viewpoint of reaction activity expression and stabilization of catalyst activity.

水素化反応工程で使用される金属触媒における金属の含有量は、特に限定されないが、金属に換算した質量百分率で、通常、担体と金属の合計質量に対して0.5質量%以上、好ましくは1質量%以上であり、通常50質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。金属含有量を前記範囲内とすることにより、十分な触媒活性を得ることができる。なお、以下の触媒の記載において、質量%と記載されている値は、その触媒の担体と金属の合計質量に対する金属含有量を示す。   The content of the metal in the metal catalyst used in the hydrogenation reaction step is not particularly limited, but is usually a mass percentage in terms of metal, usually 0.5% by mass or more based on the total mass of the support and the metal, preferably It is 1 mass% or more, and is usually 50 mass% or less, preferably 20 mass% or less, more preferably 10 mass% or less. By setting the metal content within the above range, sufficient catalytic activity can be obtained. In the following description of the catalyst, the value described as mass% represents the metal content relative to the total mass of the catalyst support and metal.

金属触媒に用いられる担体の表面積は特に限定されないが、通常1〜2000m2/g
であり、好ましくは10〜1500m2/gである。前記下限値以上のものを用いること
で、金属を担体に高い分散度で担持することを可能とし、十分な触媒活性を得る上で好ましい。また前記上限値以下のものを用いることは、通常担体が有する細孔を有効に利用できる点で好ましい。特に担体として活性炭を用いる場合は、その表面積が500〜1500m2/gであることが、高い生産性を得る上でより好ましい。
The surface area of the support used for the metal catalyst is not particularly limited, but is usually 1 to 2000 m 2 / g.
Preferably, it is 10-1500 m < 2 > / g. Use of a material having the lower limit value or more is preferable in that the metal can be supported on the support with a high degree of dispersion, and sufficient catalytic activity is obtained. In addition, it is preferable to use a material having the upper limit value or less because the pores of the carrier can be effectively used. In particular, when activated carbon is used as the carrier, the surface area is more preferably 500 to 1500 m 2 / g in order to obtain high productivity.

水素化反応工程で用いる金属触媒の製造方法は、本発明において行なう還元反応の際に、活性成分が金属状態で触媒として機能していればよく、特に限定されないが、通常は用いる金属、又は金属化合物等を、還元処理して用いる。   The method for producing the metal catalyst used in the hydrogenation reaction step is not particularly limited as long as the active component functions as a catalyst in the metal state in the reduction reaction carried out in the present invention. A compound or the like is used after reduction treatment.

担持金属触媒を用いる場合、その製造方法は特に限定されず、一般的な方法を適宜組み合わせて製造することができる。通常、金属源となる金属化合物を担体に担持させ、乾燥、洗浄、焼成等の処理を行なった後、還元処理によって、金属状態に変換して用いる。   When using a supported metal catalyst, the manufacturing method is not specifically limited, It can manufacture by combining a general method suitably. Usually, a metal compound as a metal source is supported on a carrier, subjected to treatments such as drying, washing and firing, and then converted into a metal state by reduction treatment.

金属化合物の担体への担持方法は、特に限定されないが、例えば含浸法、イオン交換法、スプレー法、共沈法等の担持金属触媒の調製に常用されている既知の方法を用いることができる。前記金属化合物が担持された担体を還元処理することにより、担体に担持された金属化合物が金属に変換されることで、目的とする触媒が得られる。   The method for supporting the metal compound on the carrier is not particularly limited, and known methods commonly used for the preparation of a supported metal catalyst, such as an impregnation method, an ion exchange method, a spray method, and a coprecipitation method, can be used. By subjecting the carrier on which the metal compound is supported to a reduction treatment, the metal compound supported on the carrier is converted into a metal, whereby a target catalyst is obtained.

前記還元処理は、液相および気相のいずれでも行うことができるが、水素などの還元性ガスを用いて還元する気相還元やアルコール、ギ酸などを用いて還元する液相還元が好ま
しい。
The reduction treatment can be performed in either a liquid phase or a gas phase, but a gas phase reduction using a reducing gas such as hydrogen or a liquid phase reduction using an alcohol, formic acid or the like is preferable.

前記還元処理における還元温度は特に限定はされないが、通常20℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは250℃以上、通常600℃以下、好ましくは500℃以下で還元する。   The reduction temperature in the reduction treatment is not particularly limited, but the reduction is usually 20 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, usually 600 ° C. or lower, preferably 500 ° C. or lower.

水素化反応工程で用いられる金属触媒の形状は、特に限定はされず、該金属触媒を用いて行なう反応の形式に応じて、適宜選択して用いることができる。該金属触媒の具体的な形状としては、例えば粉末状、粒子状、ペレット状等の形状が挙げられるが、中でも操作性を向上する観点で粒状、ペレット状が好ましい。   The shape of the metal catalyst used in the hydrogenation reaction step is not particularly limited, and can be appropriately selected and used depending on the type of reaction performed using the metal catalyst. Specific examples of the shape of the metal catalyst include shapes such as powder, particles, and pellets. Among these, particles and pellets are preferable from the viewpoint of improving operability.

また水素化反応工程で用いられる金属触媒の粒子径等も特に限定はされず、該金属触媒を用いて行なう反応の形式に応じて、適宜選択して用いることができるが、通常、平均粒径100μm以上、20mm以下までの大きさの触媒が使用される。   Further, the particle diameter of the metal catalyst used in the hydrogenation reaction step is not particularly limited, and can be appropriately selected and used depending on the type of reaction performed using the metal catalyst. A catalyst having a size of 100 μm or more and 20 mm or less is used.

(水素化反応条件)
本発明において行なわれる還元反応は、水素雰囲気下で行われる。
本発明の実施態様における水素源としては特に限定はされないが、反応終了後に分離精製の必要がない気体の水素を用いることが望ましい。
(Hydrogenation reaction conditions)
The reduction reaction performed in the present invention is performed in a hydrogen atmosphere.
The hydrogen source in the embodiment of the present invention is not particularly limited, but it is desirable to use gaseous hydrogen that does not require separation and purification after completion of the reaction.

水素圧は、特に限定はされないが通常、水素存在下、加圧条件下で行われる。水素化反応の圧力は特に限定されないが、通常0.1MPa以上、好ましくは0.3MPa以上、より好ましくは0.4MPa以上、通常10MPa以下、好ましくは5MPa以下であり、より好ましくは3MPa以下である。
一般的には、反応圧力を上昇させると金属触媒への水素供給が促進され、反応速度が向上する。一方で、高い反応圧力で実施するには特別に耐圧性を高めた反応器等の設備が必要となるほか、水素化能力が上るため水素化分解が進行する可能性がある。
また水素雰囲気下における水素濃度は、特に限定はされないが、通常70体積%以上、好ましくは80体積%以上、より好ましくは90体積%以上であり、上限は通常100体積%であり、好ましくは95体積%以下である。
The hydrogen pressure is not particularly limited, but is usually carried out in the presence of hydrogen under pressurized conditions. The pressure of the hydrogenation reaction is not particularly limited, but is usually 0.1 MPa or more, preferably 0.3 MPa or more, more preferably 0.4 MPa or more, usually 10 MPa or less, preferably 5 MPa or less, more preferably 3 MPa or less. .
Generally, when the reaction pressure is increased, hydrogen supply to the metal catalyst is promoted, and the reaction rate is improved. On the other hand, in order to carry out at a high reaction pressure, equipment such as a reactor having a particularly high pressure resistance is required, and hydrocracking may proceed due to increased hydrogenation capacity.
The hydrogen concentration in the hydrogen atmosphere is not particularly limited, but is usually 70% by volume or more, preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and the upper limit is usually 100% by volume, preferably 95%. % By volume or less.

水素化反応工程において行われる還元反応で溶媒を用いる際、具体的な溶媒としては、特に限定されないが、通常、水;メタノールやエタノール、1,4ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブテンジオールなどのアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサンやジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;ヘキサン、デカリンなどの炭化水素;等である。これらの溶媒は、単独でも2種類以上の混合溶媒としても用いることができる。非可食バイオマスから得られる糖化液は水を含むことが多く、水をそのまま溶媒として用いることが効率上好ましい。   When the solvent is used in the reduction reaction performed in the hydrogenation reaction step, the specific solvent is not particularly limited, but usually water; methanol, ethanol, 1,4 butanediol, 2,3-butanediol, 1, Alcohols such as 2-butanediol and 1,3-butenediol; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether and triethylene glycol dimethyl ether; hydrocarbons such as hexane and decalin; These solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more. The saccharified solution obtained from non-edible biomass often contains water, and it is preferable in terms of efficiency to use water as a solvent as it is.

水素化反応工程で行なわれる還元反応の反応温度は、特に限定されないが、通常20℃以上、好ましくは50℃以上、より好ましくは90℃以上、通常350℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは120℃以下である。反応温度が前記範囲内であることにより、糖類の目的物以外への変換が抑制され、かつ還元反応が十分に進行し、収率が向上する。   The reaction temperature of the reduction reaction performed in the hydrogenation reaction step is not particularly limited, but is usually 20 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, usually 350 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, more preferably. Is 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower. When the reaction temperature is within the above range, the conversion of saccharides to other than the target product is suppressed, the reduction reaction proceeds sufficiently, and the yield is improved.

前記還元反応の反応時間については特に限定はされないが、使用する糖類が反応し、目的とする糖アルコールを十分に得ることができれば特に限定されない。通常30分以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは3時間以上、通常24時間以下、好ましくは12時間以下、より好ましくは5時間以下である。   The reaction time of the reduction reaction is not particularly limited, but is not particularly limited as long as the saccharide to be used reacts to sufficiently obtain the target sugar alcohol. Usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer, usually 24 hours or shorter, preferably 12 hours or shorter, more preferably 5 hours or shorter.

水素化反応工程で用いられる反応装置については、特に限定されないが、通常は高圧反応が可能なオートクレーブが使用される。連続反応器の使用も可能であり、触媒を反応器に充填し、原料液と水素を流通させ、反応を行うことも選択できる。連続反応器の場合は、触媒の分離工程が不要であり、大量生産を行なう場合は連続反応器の方が望ましい。   The reaction apparatus used in the hydrogenation reaction step is not particularly limited, but usually an autoclave capable of high pressure reaction is used. It is also possible to use a continuous reactor, and it is possible to select the reaction by filling the reactor with a catalyst and circulating the raw material liquid and hydrogen. In the case of a continuous reactor, a catalyst separation step is unnecessary, and a continuous reactor is more desirable for mass production.

水素化反応工程で用いる金属触媒は、再生処理を行い、リサイクル反応してもよい。再生処理としては水、有機溶媒による洗浄処理;硫酸、硝酸などによる酸処理;ギ酸、アルコールによる還元処理;窒素、酸素、水素、スチーム存在下での加熱処理などが用いられる。特に炭素系多孔質材料に対して加熱処理を行う場合は、炭素質が焼失せず、かつ付着有機物が除去される温度範囲が望ましい。具体的には100℃以上、600℃以下、より好ましくは200℃以上、500℃以下である。   The metal catalyst used in the hydrogenation reaction step may be regenerated and recycled. As the regeneration treatment, washing treatment with water or an organic solvent; acid treatment with sulfuric acid or nitric acid; reduction treatment with formic acid or alcohol; heat treatment in the presence of nitrogen, oxygen, hydrogen, steam, or the like is used. In particular, when the heat treatment is performed on the carbon-based porous material, a temperature range in which the carbonaceous material is not burned off and the attached organic substances are removed is desirable. Specifically, it is 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

本発明の製造方法で得られる糖アルコールの収率は、特に限定はされないが、通常50%以上であり、好ましくは80%以上であり、上限は特に限定されず、通常は100%以下である。
なお前記収率は、下記の通りの計算式で算出した。
収率(%) = (反応後の対応する糖アルコール(mol)/ 仕込原料糖類化合物(mol))×100
The yield of the sugar alcohol obtained by the production method of the present invention is not particularly limited, but is usually 50% or more, preferably 80% or more, and the upper limit is not particularly limited, and is usually 100% or less. .
The yield was calculated by the following calculation formula.
Yield (%) = (corresponding sugar alcohol after reaction (mol) / feed raw material sugar compound (mol)) × 100

水素化反応工程で行われる還元反応により得られた糖アルコールは、反応終了後、反応混合物から適宜、ろ過、濃縮、抽出、蒸留、昇華等の一般的な分離、精製操作を経て、分離され、適宜目的とする純度まで精製することができる。精製方法として、回分反応器の場合は触媒をろ別した後、一般的には晶析が選択される。高分子膜やゼオライト膜などを使用して、晶析工程を省く、もしくは簡便な条件にすることもできる。   The sugar alcohol obtained by the reduction reaction performed in the hydrogenation reaction step is separated from the reaction mixture through general separation and purification operations such as filtration, concentration, extraction, distillation, sublimation, and the like, as appropriate, after the completion of the reaction. It can refine | purify to the target purity suitably. As a purification method, in the case of a batch reactor, crystallization is generally selected after filtering the catalyst. By using a polymer film or a zeolite film, the crystallization step can be omitted or simple conditions can be used.

(糖アルコール)
本発明の製造方法によって得られた糖アルコールは、ソルビトールおよび/またはキシリトールであることが好ましい。
これらは食品添加物、蓄熱材、ポリマー原料として使用できる。ソルビトールについては続いて脱水反応を行えば、イソソルバイドまで誘導が可能である。イソソルバイドは2級のジオールで、光学特性に優れたポリカーボネートのモノマーとして使用できるため、その前駆体であるソルビトールも重要なモノマー原料である。
(Sugar alcohol)
The sugar alcohol obtained by the production method of the present invention is preferably sorbitol and / or xylitol.
These can be used as food additives, heat storage materials, and polymer materials. If sorbitol is subsequently subjected to a dehydration reaction, it can be induced to isosorbide. Isosorbide is a secondary diol and can be used as a polycarbonate monomer with excellent optical properties, so its precursor, sorbitol, is also an important monomer raw material.

<糖液>
本発明の糖液は、塩素(Cl)原子と、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子、ギ酸、および窒素(N)原子の少なくとも1つと、を含む糖液である。本発明の糖液は、塩素(Cl)原子のほか、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子、ギ酸、窒素(N)原子を単独または2種以上の成分を含んでいてもよい。
たとえば本発明の糖液は、塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下の範囲で含み、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子を0ppm超、10ppm以下の範囲で含む。
また、本発明の別の糖液は、塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下の範囲で含み、ギ酸を0ppm超、1500ppm以下の範囲で含む。
また、本発明の別の糖液は、塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下の範囲で含み、窒素(N)原子を0ppm超、350ppm以下の範囲で含む。
<Sugar solution>
The sugar liquid of the present invention is a sugar liquid containing chlorine (Cl) atoms and at least one of sulfur (S) atoms, formic acid, and nitrogen (N) atoms contained in the sulfur-containing organic compound. The sugar solution of the present invention may contain not only chlorine (Cl) atoms but also sulfur (S) atoms, formic acid and nitrogen (N) atoms contained in the sulfur-containing organic compound, or two or more components.
For example, the sugar solution of the present invention contains chlorine (Cl) atoms in the range of 5 ppm or more and 1000 ppm or less, and contains sulfur (S) atoms contained in the sulfur-containing organic compound in the range of more than 0 ppm and 10 ppm or less.
Another sugar solution of the present invention contains chlorine (Cl) atoms in a range of 5 ppm to 1000 ppm and formic acid in a range of more than 0 ppm and 1500 ppm or less.
Another sugar solution of the present invention contains chlorine (Cl) atoms in a range of 5 ppm to 1000 ppm and nitrogen (N) atoms in a range of more than 0 ppm and 350 ppm or less.

いずれの糖液も、上述の反応阻害物の含有量が低減されていることより、水素化反応工程に供すれば、高効率で糖アルコールを製造することができる原料となり得る。一方、バイオマスの糖化液に特徴的に含まれる塩素(Cl)原子を特定量含んでいることから、精
製した糖類を溶解した糖液とは明確に異なる。
本発明のいずれの糖液も、前述した本発明の製造方法の除去工程で得られる処理糖化液と同様にして、糖アルコールの原料として有用である。
Any sugar solution can be a raw material capable of producing a sugar alcohol with high efficiency if it is subjected to a hydrogenation reaction step because the content of the above-mentioned reaction inhibitor is reduced. On the other hand, since it contains a specific amount of chlorine (Cl) atoms that are characteristically contained in the biomass saccharified liquid, it is clearly different from the sugar liquid in which the purified saccharide is dissolved.
Any sugar solution of the present invention is useful as a raw material for sugar alcohol in the same manner as the treated saccharified solution obtained in the removing step of the production method of the present invention described above.

いずれの糖液も、糖液中のCl原子量は、糖液重量に対してCl原子として5ppm以上、場合によっては50ppm以上含んでいてもよく、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下であることが望ましい。   In any sugar solution, the amount of Cl atom in the sugar solution may contain 5 ppm or more, in some cases 50 ppm or more, preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, as Cl atoms with respect to the weight of the sugar solution. Is desirable.

糖液に含まれる硫黄含有有機化合物中のS原子量は、糖液重量に対してS原子として10ppm以下、好ましくは5ppm以下、より好ましくは1ppm以下である。とすることが望ましい。硫黄含有有機化合物に含まれる2価や4価のS原子の含有量は少ない方が好ましいと考えられるが、上述の範囲であれば、含有していても水素化反応工程を実施するうえで大きな問題とはならない。2価や4価のS原子を全く含まない糖化液を水素化反応工程で用いた場合では、糖の異性化が進行したり、触媒の反応性が高すぎて水素化分解が進行するなど、目的物以外の化合物が生成する場合があり、反応の選択率が低下する傾向がある。   The amount of S atom in the sulfur-containing organic compound contained in the sugar liquid is 10 ppm or less, preferably 5 ppm or less, more preferably 1 ppm or less as S atoms with respect to the weight of the sugar liquid. Is desirable. Although it is considered preferable that the content of divalent or tetravalent S atoms contained in the sulfur-containing organic compound is small, it is large in carrying out the hydrogenation reaction step even if it is contained within the above range. It doesn't matter. When a saccharified solution containing no divalent or tetravalent S atom is used in the hydrogenation reaction step, isomerization of the sugar proceeds, hydrogenolysis proceeds because the reactivity of the catalyst is too high, etc. A compound other than the target product may be produced, and the selectivity of the reaction tends to decrease.

糖液に含まれるギ酸量は、糖液重量に対して1500ppm以下、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下、さらに好ましくは100m以下とすることが望ましい。ギ酸は全く含まれないことが特に好ましいが、上述の範囲であれば、含有していても糖アルコールの製造のための原料として用いるうえで大きな問題とはならない。   The amount of formic acid contained in the sugar solution is desirably 1500 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, and even more preferably 100 m or less with respect to the weight of the sugar solution. It is particularly preferable that formic acid is not contained at all, but if it is within the above range, even if it is contained, it is not a big problem when used as a raw material for the production of sugar alcohol.

糖液に含まれるN原子量は、糖液重量に対してN原子として400ppm以下、好ましくは350ppm以下、より好ましくは50ppm以下、さらに好ましくは10m以下とすることが望ましい。N原子は全く含まれないことが特に好ましいが、上述の範囲であれば、含有していても糖アルコールの製造のための原料として用いるうえで大きな問題とはならない。   The amount of N atom contained in the sugar solution is desirably 400 ppm or less, preferably 350 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and even more preferably 10 m or less as N atoms with respect to the weight of the sugar solution. It is particularly preferable that no N atom is contained, but if it is within the above range, even if it is contained, it is not a big problem when used as a raw material for the production of sugar alcohol.

(糖液の製造方法)
本発明の糖液は、上記の組成をしていればどのように作製されていてもよいが、バイオマスを糖化して得られたものであることが好ましい。たとえば、前述の糖化工程と除去工程を実施することにより、製造し得る。
(Method for producing sugar solution)
The sugar liquid of the present invention may be produced in any manner as long as it has the above composition, but is preferably obtained by saccharifying biomass. For example, it can be produced by carrying out the saccharification step and the removal step described above.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
実施例で得られた反応混合物の高速液体クロマトグラフィー(以下、LC)測定条件およびイオンクロマトグラフィー測定条件は以下の通りである。
また、硫黄含有有機化合物に含まれるS原子の量を算出するための燃焼吸収イオンクロマトグラフィー測定条件および水溶解イオンクロマトグラフィー測定条件を以下に示す。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
The high-performance liquid chromatography (hereinafter, LC) measurement conditions and ion chromatography measurement conditions of the reaction mixtures obtained in the examples are as follows.
Moreover, the combustion absorption ion chromatography measurement conditions and water-soluble ion chromatography measurement conditions for calculating the amount of S atoms contained in the sulfur-containing organic compound are shown below.

(液相クロマトグラフ(LC)分析)
ポンプ :島津製作所社製 LC−20AD
カラムオーブン:島津製作所社製 CTO−10A
UV検出器 :島津製作所社製 SPD−10A
RI検出器 :島津製作所社製 RID−10A
カラム :信和化工社製 ULTRON PS−80H 8.0ID×300mm装置 :溶離液:0.11質量%過塩素酸溶液 1.0mL/分
検出方法 :UV(210nm),RI
注入量 :10μL
(Liquid phase chromatograph (LC) analysis)
Pump: LC-20AD manufactured by Shimadzu Corporation
Column oven: CTO-10A manufactured by Shimadzu Corporation
UV detector: Shimadzu Corporation SPD-10A
RI detector: Shimadzu Corporation RID-10A
Column: ULTRON PS-80H 8.0ID × 300 mm apparatus manufactured by Shinwa Chemical Industry Co., Ltd .: Eluent: 0.11 mass% perchloric acid solution 1.0 mL / min Detection method: UV (210 nm), RI
Injection volume: 10 μL

(イオンクロマトグラフ分析)
塩素(Cl)原子の量を測定するための方法は以下の通りである。
試料を磁製ボードに採取して、石英製管状炉で加熱し、燃焼ガス中のCl分を0.1%過酸化水素水で吸収した。吸収液中のClイオンをイオンクロマトグラフ装置で測定した。
石英製管状炉:三菱化学社製 AQF−2100H型
インクロマトグラフ装置:Dionex社製 ICS−1000型
(Ion chromatographic analysis)
The method for measuring the amount of chlorine (Cl) atoms is as follows.
A sample was collected on a magnetic board, heated in a quartz tube furnace, and the Cl content in the combustion gas was absorbed with 0.1% hydrogen peroxide. Cl ions in the absorbing solution were measured with an ion chromatograph.
Quartz tubular furnace: AQF-2100H type manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation In-chromatograph device: ICS-1000 type manufactured by Dionex

(燃焼吸収イオンクロマトグラフ分析)
S原子の量を測定するための方法は以下の通りである。
試料を助剤共存下で燃焼し、そのガスを水溶液に吸収させフィルターでろ過後、イオンクロマトグラフ装置にて測定を行う。
イオンクロマトグラフ装置:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製
ICS−2000、DX500
燃焼装置:三菱化学アナリテック社製 AQF−2100M
(Combustion absorption ion chromatography analysis)
The method for measuring the amount of S atoms is as follows.
The sample is burned in the presence of an auxiliary agent, the gas is absorbed in an aqueous solution, filtered through a filter, and then measured with an ion chromatograph.
Ion chromatograph: manufactured by Thermo Fisher Scientific
ICS-2000, DX500
Combustion device: AQF-2100M manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech

(水溶解イオンクロマトグラフ分析)
6価のS原子の量を測定するための方法は以下の通りである。
試料を水で100倍に希釈して、フィルターでろ過後、イオンクロマトグラフ装置にて測定を行う。
イオンクロマトグラフ装置:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製
ICS−2000、DX500
(Water-soluble ion chromatographic analysis)
The method for measuring the amount of hexavalent S atoms is as follows.
The sample is diluted 100 times with water, filtered with a filter, and then measured with an ion chromatograph.
Ion chromatograph: manufactured by Thermo Fisher Scientific
ICS-2000, DX500

(微量窒素分析)
N原子の量を測定するための方法は以下の通りである。
試料を酸素雰囲気下で燃焼させ、発生したガスを燃焼、減圧化学発光法を用いた微量窒素分析装置で測定した。その際、標準試料としては和光純薬工業製アンモニア系窒素標準液を使用した。
微量窒素分析計:三菱化学アナリテック社製 TN−05
(Trace nitrogen analysis)
The method for measuring the amount of N atoms is as follows.
The sample was burned in an oxygen atmosphere, and the generated gas was burned and measured with a trace nitrogen analyzer using a reduced pressure chemiluminescence method. At that time, an ammonia-based nitrogen standard solution manufactured by Wako Pure Chemical Industries was used as a standard sample.
Trace nitrogen analyzer: TN-05 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech

<合成例>
(糖化工程)
非可食バイオマスとして、バガスを使用した。前記バガス乾燥質量の2%質量分の硫酸および含水率が60%となる量の水を添加し、ドラムミキサー(杉山重工社製)で20分間混合した。得られた希硫酸処理物を加水分解装置(ヤスジマ社製)に投入して、蒸気を投入し、180℃にて15分間蒸煮処理した。得られた蒸煮処理物の含水率は64.6%であった。
前記蒸煮処理物を、乾燥重量200g/Lとなるように糖化装置に仕込み、10N NaOHを添加することでpHを6.0に調整した。そこに糖化酵素として15FPU分のCTec2(novozyme社製)を添加し、温度50℃、攪拌速度200rpmにて72時間攪拌しながら、加水分解を行った。その後、10000gで10分間遠心分離を行い、未分解セルロースあるいはリグニンを分離除去して、糖化液を作製した。イオンクロマトグラフで分析した結果、糖化液には160ppmのCl原子が含まれていたほか、硫黄含有有機化合物に含まれるS原子も含まれていた。
<Synthesis example>
(Saccharification process)
Bagasse was used as non-edible biomass. Sulfuric acid corresponding to 2% by mass of the bagasse dry mass and water in such an amount that the water content becomes 60% were added and mixed for 20 minutes with a drum mixer (Sugiyama Heavy Industries). The obtained dilute sulfuric acid treatment product was put into a hydrolysis apparatus (manufactured by Yasima Co., Ltd.), steam was put in, and steamed at 180 ° C. for 15 minutes. The water content of the obtained steamed product was 64.6%.
The steamed product was charged into a saccharification apparatus so as to have a dry weight of 200 g / L, and pH was adjusted to 6.0 by adding 10 N NaOH. To this, CTec2 (manufactured by Novozyme) for 15 FPU was added as a saccharifying enzyme, and hydrolysis was performed while stirring at a temperature of 50 ° C. and a stirring speed of 200 rpm for 72 hours. Thereafter, centrifugation was performed at 10,000 g for 10 minutes, and undegraded cellulose or lignin was separated and removed to prepare a saccharified solution. As a result of analysis by ion chromatography, the saccharified solution contained 160 ppm of Cl atoms and also contained S atoms contained in the sulfur-containing organic compound.

<実施例1>
前記合成例と同様の方法で糖化液Aを作製した。この糖化液AをLC分析したところ、グルコース7.33質量%、キシロースとフルクトースの合計が3.95質量%であった。また、その他の0.5質量%以上の糖類は検出されなかった。
(除去工程)
12gの糖化液Aに対して0.7gの粉状の活性炭(日本エンバイロケミカルズ社製 FP−1)を加え、室温で1時間攪拌した。得られた混合物は1μmのメンブレンフィルターを装着したアルゴン加圧濾過器でろ過し、処理糖化液1を得た。
<Example 1>
A saccharified solution A was prepared in the same manner as in the synthesis example. As a result of LC analysis of this saccharified liquid A, glucose was 7.33% by mass, and the total of xylose and fructose was 3.95% by mass. Further, other saccharides of 0.5% by mass or more were not detected.
(Removal process)
To 12 g of saccharified solution A, 0.7 g of powdered activated carbon (FP-1 manufactured by Nippon Enviro Chemicals) was added and stirred at room temperature for 1 hour. The obtained mixture was filtered with an argon pressure filter equipped with a 1 μm membrane filter to obtain a treated saccharified solution 1.

(水素化反応工程)
上記処理糖化液1を4g、および1.5質量%Ru/C触媒(エヌ・イーケムキャット社製)0.33gを、内容積70mLのオートクレーブ中でアルゴン雰囲気下、攪拌子を用いて混合した後、オートクレーブを密閉した。次いで、オートクレーブ内にバルブを介してH2圧力2MPaとなるようにH2を仕込んだ。前記オートクレーブを120℃に保持した電気炉内に設置し、そのまま15分間保持してオートクレーブ内を120℃まで昇温できた時点を反応開始とした。反応開始から1時間経過後、オートクレーブを電気炉から取り出し、室温まで放冷し、残圧をパージした後、オートクレーブ中の反応混合物を全量回収した。
回収した反応混合物は、上記条件によるLC分析を行なって、下記計算式によりソルビトール収率、キシリトール収率を求めた。結果を表1に示した。
なお、糖化液中のフルクトースの含量は極めて少ないため、キシロースとフルクトースの合計量はキシロース量を示すものとして用いた。
ソルビトール収率(%) = (反応後のソルビトール量(mol)/ 仕込グルコース量(mol))×100
キシリトール収率(%) = (反応後のキシリトール量(mol)/ 仕込キシロース量(mol))×100
(Hydrogenation reaction process)
After mixing 4 g of the above treated saccharified solution 1 and 0.33 g of 1.5% by mass Ru / C catalyst (manufactured by NP Chemcat) in an autoclave with an internal volume of 70 mL under an argon atmosphere using a stirrer The autoclave was sealed. Next, H 2 was charged into the autoclave through a valve so that the H 2 pressure was 2 MPa. The autoclave was placed in an electric furnace maintained at 120 ° C., held for 15 minutes as it was, and the time when the temperature inside the autoclave could be raised to 120 ° C. was set as the reaction start. After 1 hour from the start of the reaction, the autoclave was taken out of the electric furnace, allowed to cool to room temperature, purged with the residual pressure, and then the entire reaction mixture in the autoclave was recovered.
The recovered reaction mixture was subjected to LC analysis under the above conditions, and the sorbitol yield and xylitol yield were determined by the following formulas. The results are shown in Table 1.
Since the content of fructose in the saccharified solution is extremely small, the total amount of xylose and fructose was used to indicate the amount of xylose.
Sorbitol yield (%) = (Sorbitol amount after reaction (mol) / Glucose amount charged (mol)) × 100
Xylitol yield (%) = (xylitol amount after reaction (mol) / charged xylose amount (mol)) × 100

<実施例2>
実施例1において糖化液Aの除去処理を、粒径420μm以下の粉状となるように粉砕した活性炭(ツルミコール社製 4GV)を用いて行ったこと以外は、実施例1と同様に除去工程および水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Example 2>
Except that the removal treatment of the saccharified solution A in Example 1 was performed using activated carbon (4GV manufactured by Turumi Coal Co., Ltd.) pulverized so as to be a powder having a particle size of 420 μm or less, the removal step and A hydrogenation reaction step was performed. The results of LC analysis are shown in Table 1.

<実施例3>
実施例1において糖化液Aの除去処理を粉末状の5質量%Pd/C(エヌ・イーケムキャット社製)としたこと以外は、実施例1と同様に除去工程および水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Example 3>
The removal step and the hydrogenation reaction step were performed in the same manner as in Example 1 except that the removal treatment of the saccharified solution A in Example 1 was changed to powdery 5% by mass Pd / C (manufactured by NP Chemcat). . The results of LC analysis are shown in Table 1.

<実施例4>
実施例1において糖化液Aの除去処理をAl23(日揮触媒化成社製 N612)としたこと以外は、実施例1と同様に除去工程および水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Example 4>
The removal step and the hydrogenation reaction step were performed in the same manner as in Example 1 except that the removal treatment of the saccharified solution A in Example 1 was Al 2 O 3 (N612 made by JGC Catalysts & Chemicals). The results of LC analysis are shown in Table 1.

<実施例5>
実施例1において糖化液Aの除去処理を塩基性のAl23(WAKO社製 活性アルミナ)としたこと以外は、実施例1と同様に除去工程および水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Example 5>
The removal step and the hydrogenation reaction step were performed in the same manner as in Example 1 except that the removal treatment of the saccharified solution A was basic Al 2 O 3 (activated alumina manufactured by WAKO) in Example 1. The results of LC analysis are shown in Table 1.

<実施例6>
実施例1において糖化液Aの除去処理をアミノプロピル基修飾を行った塩基性のSiO2(関東化学社製)としたこと以外は、実施例1と同様に除去工程および水素化反応工程
を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Example 6>
The removal step and the hydrogenation reaction step were performed in the same manner as in Example 1 except that the removal treatment of the saccharified solution A in Example 1 was changed to basic SiO 2 modified by aminopropyl group (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). It was. The results of LC analysis are shown in Table 1.

<実施例7>
実施例1において処理糖液1を5.2g、水素化反応の触媒としてRu/C触媒に替え
て日興リカ社製 スポンジNi R−2311を(金属量として)0.104g使用したことと、反応温度を120℃から90℃に変更したこと以外は、実施例1と同様に除去工程および水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Example 7>
In Example 1, 5.2 g of treated sugar solution 1, 0.104 g of sponge Ni R-2311 (as metal amount) manufactured by Nikko Rica Co., Ltd. was used instead of the Ru / C catalyst as a catalyst for the hydrogenation reaction, and reaction The removal step and the hydrogenation reaction step were performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed from 120 ° C to 90 ° C. The results of LC analysis are shown in Table 1.

<比較例1>
実施例1において糖化液Aの除去処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様に水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Comparative Example 1>
A hydrogenation reaction step was performed in the same manner as in Example 1 except that the removal treatment of the saccharified solution A was not performed in Example 1. The results of LC analysis are shown in Table 1.

<比較例2>
実施例1において糖化液Aに対する除去工程を行わなかったこと、水素化反応の触媒としてRu/C触媒に替えて日興リカ社製 スポンジNi R−2311を(金属量として)0.08g使用したことと、反応温度を120℃から90℃に変更したこと以外は、実施例1と同様に水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表1に示した。
<Comparative Example 2>
The removal step for the saccharified liquid A in Example 1 was not performed, and 0.08 g of sponge Ni R-2311 (as a metal amount) manufactured by Nikko Rica Co., Ltd. was used instead of the Ru / C catalyst as a catalyst for the hydrogenation reaction. And the hydrogenation reaction process was performed like Example 1 except having changed reaction temperature from 120 degreeC to 90 degreeC. The results of LC analysis are shown in Table 1.

Figure 2016079169
Figure 2016079169

実施例1〜6と比較例1との比較により、糖化液を炭素系多孔質材料または金属酸化物で処理することにより、水素化反応の活性が大幅に向上していることがわかる。これは、糖化液中の反応阻害物質が、炭素系多孔質材料や金属酸化物の吸着剤によって低減化されたことに由来する。また、実施例7と比較例2との比較により、糖化液を炭素系多孔質材料で処理することにより、水素化反応の活性が大幅に向上していることがわかる。これはスポンジNiのような合金触媒においても、Ru/Cのような担持金属触媒と同様に、糖化液中の反応阻害物質を前処理によって低減化された効果が見られることを意味している。
本実施例では、草本系の非可食バイオマスであるバガスを出発原料として、糖化液を吸着剤で処理するという簡便な方法で、糖アルコールを高収率で得られることを示している。
Comparison between Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 shows that the activity of the hydrogenation reaction is greatly improved by treating the saccharified solution with a carbon-based porous material or metal oxide. This is because the reaction inhibitor in the saccharified solution is reduced by the carbon-based porous material or the metal oxide adsorbent. Moreover, it is understood from the comparison between Example 7 and Comparative Example 2 that the hydrogenation reaction activity is greatly improved by treating the saccharified solution with a carbon-based porous material. This means that the effect of reducing the reaction inhibitor in the saccharified solution by the pretreatment is also observed in the alloy catalyst such as sponge Ni, like the supported metal catalyst such as Ru / C. .
This example shows that sugar alcohol can be obtained in a high yield by a simple method of treating saccharified solution with an adsorbent using bagasse, which is a herbaceous non-edible biomass, as a starting material.

非可食バイオマス由来の糖化液に対する除去工程の実施により、糖化液中の硫黄(S)原子を含む反応阻害物質が除去される可能性が示唆されため、モデル糖液を用いてこれを確認する実験を行った。   It is suggested that the reaction inhibitory substance containing sulfur (S) atoms in the saccharified liquid may be removed by performing the removal process on the saccharified liquid derived from non-edible biomass. The experiment was conducted.

<参考合成例>
(モデル糖液の作製)
超純水72.8mLにグルコース27g、メチオニン0.06g(糖液に対してメチオニン600ppm;硫黄含有有機化合物に含まれるSとして129ppm)を溶解させモ
デル糖液Bを作製した。上記条件によるモデル糖液BのLC分析を行ったところ、グルコース26.8質量%であった。
超純水72.8mLにグルコース27g、メチオニン0.006g(糖液に対してメチオニン60ppm:硫黄含有有機化合物に含まれるSとして13ppm)を溶解させモデル糖液Cを作製した。上記条件によるモデル糖液CのLC分析を行ったところ、グルコース26.8質量%であった。
<Reference synthesis example>
(Production of model sugar solution)
A model sugar solution B was prepared by dissolving 27 g of glucose and 0.06 g of methionine (600 ppm of methionine with respect to the sugar solution; 129 ppm as S contained in the sulfur-containing organic compound) in 72.8 mL of ultrapure water. When the LC analysis of the model sugar solution B under the above conditions was performed, it was 26.8% by mass of glucose.
Glucose 27 g and methionine 0.006 g (60 ppm methionine: 13 ppm as S contained in the sulfur-containing organic compound) were dissolved in 72.8 mL of ultrapure water to prepare a model sugar solution C. When LC analysis of the model sugar liquid C under the above conditions was performed, it was 26.8% by mass of glucose.

<参考実験例1>
(除去工程)
12gのモデル糖液Bに対して0.7gの活性炭(ツルミコール社製 4GV)を加え、室温で1時間攪拌した。得られた混合物は1μmのメンブレンフィルターを装着したアルゴン加圧濾過器でろ過し、処理糖液2を得た。
(水素化反応工程)
実施例1において処理糖液2を使用し、反応温度を90℃とした以外は、実施例1と同様に水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表2に示した。
<Reference Experimental Example 1>
(Removal process)
To 12 g of model sugar solution B, 0.7 g of activated carbon (4 GV manufactured by Tsurumi Coal) was added and stirred at room temperature for 1 hour. The obtained mixture was filtered with an argon pressure filter equipped with a 1 μm membrane filter to obtain treated sugar solution 2.
(Hydrogenation reaction process)
A hydrogenation reaction step was performed in the same manner as in Example 1 except that the treated sugar solution 2 was used in Example 1 and the reaction temperature was 90 ° C. The results of LC analysis are shown in Table 2.

<参考比較例1>
実施例1において糖液の処理を行わずモデル糖液Bを使用し、反応温度を90℃としたこと以外は、実施例1と同様に水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表2に示した。
<Reference Comparative Example 1>
The hydrogenation reaction step was performed in the same manner as in Example 1 except that the model sugar solution B was used without treating the sugar solution in Example 1 and the reaction temperature was 90 ° C. The results of LC analysis are shown in Table 2.

<参考実験例2>
12gのモデル糖液Cに対して0.02gの酸化亜鉛(関東化学社製)を加え、室温で1時間攪拌した。得られた混合物は1μmのメンブレンフィルターを装着したアルゴン加圧濾過器でろ過し、処理糖液3を得た。
実施例1において処理糖液3を使用し、反応温度を90℃とした以外は、実施例1と同様に水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表2に示した。
<Reference Experiment Example 2>
0.02 g of zinc oxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 12 g of model sugar solution C, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The obtained mixture was filtered with an argon pressure filter equipped with a 1 μm membrane filter to obtain treated sugar solution 3.
A hydrogenation reaction step was performed in the same manner as in Example 1 except that the treated sugar solution 3 was used in Example 1 and the reaction temperature was 90 ° C. The results of LC analysis are shown in Table 2.

<参考比較例2>
実施例1において糖液の処理を行わずモデル糖液Cを使用し、反応温度を90℃としたこと以外は、実施例1と同様に水素化反応工程を行った。LC分析の結果を表2に示した。
<Reference Comparative Example 2>
The hydrogenation reaction step was performed in the same manner as in Example 1 except that the model sugar solution C was used without treating the sugar solution in Example 1 and the reaction temperature was 90 ° C. The results of LC analysis are shown in Table 2.

Figure 2016079169
Figure 2016079169

参考実験例1、2と参考比較例1、2との比較により、硫黄含有有機化合物を含む糖液を炭素系多孔質材料または金属酸化物で処理することにより、水素化反応の活性が大幅に向上していることがわかる。これにより、硫黄含有有機化合物が反応阻害物質であることが確認され、炭素系多孔質材料や金属酸化物の吸着剤によって低減化されたことに由来することを示している。   By comparing Reference Experimental Examples 1 and 2 with Reference Comparative Examples 1 and 2, a sugar solution containing a sulfur-containing organic compound is treated with a carbon-based porous material or a metal oxide, thereby greatly increasing the activity of the hydrogenation reaction. It can be seen that it has improved. This confirms that the sulfur-containing organic compound is a reaction inhibitor and is derived from being reduced by a carbon-based porous material or a metal oxide adsorbent.

<実施例1−2、実施例3−2、比較例1−2>
実施例1の除去工程および実施例3の除去工程で得られたそれぞれの処理糖化液、ならびに比較例1で用いた糖化液Aについて、前述の方法により窒素(N)原子の含有量を測定した。また、ギ酸の含有量を前述の液相クロマトグラフ(LC)分析にて測定した。結果を表3に示す。
<Example 1-2, Example 3-2, Comparative Example 1-2>
About each processing saccharified liquid obtained by the removal process of Example 1, and the removal process of Example 3, and the saccharified liquid A used by the comparative example 1, content of nitrogen (N) atom was measured by the above-mentioned method. . Further, the content of formic acid was measured by the above-mentioned liquid phase chromatograph (LC) analysis. The results are shown in Table 3.

Figure 2016079169
Figure 2016079169

実施例1−2、3−2と比較例1−2との比較により、N原子含有成分、およびギ酸を含む糖化液を炭素系多孔質材料または担持金属触媒で処理することにより、糖化液中のN原子量、ギ酸量が減少したことがわかる。これにより炭素系多孔質材料や担持金属触媒が阻害物質吸着の効果を示すことが明らかとなり、さらに、実施例1および3の結果を鑑みると、N原子含有成分やギ酸は、触媒に対する阻害物質である可能性が示されると共に、炭素系多孔質材料または担持金属触媒での処理が水素化反応の阻害要因を低減することも示している。   By comparing the saccharified solution containing the N-atom-containing component and formic acid with the carbon-based porous material or the supported metal catalyst by comparing Examples 1-2 and 3-2 with Comparative Example 1-2, It can be seen that the amount of N atom and the amount of formic acid decreased. As a result, it became clear that the carbon-based porous material and the supported metal catalyst show the effect of inhibiting substance adsorption. Further, in view of the results of Examples 1 and 3, N atom-containing components and formic acid are inhibitors to the catalyst. A possibility has been shown, and it has also been shown that treatment with a carbon-based porous material or a supported metal catalyst reduces the inhibition factor of the hydrogenation reaction.

本発明の糖アルコールの製造方法によれば、非可食バイオマス由来の糖化液中の特定の物質を簡便な手法で除去することにより、得られた処理糖化液を糖アルコール製造の原料として用いることができ、これにより低コストで、効率よく糖アルコールを製造することができる。
また、本発明の糖液は、水素化反応の原料に用いることで、触媒の活性を低下させることなく、高い収率で糖アルコールを製造することができる。
これらのことより、糖アルコールの製造において、生産効率に優れたプロセス設計が可能になる。
According to the method for producing a sugar alcohol of the present invention, by removing a specific substance in a saccharified solution derived from non-edible biomass by a simple method, the obtained treated saccharified solution is used as a raw material for sugar alcohol production. As a result, sugar alcohol can be produced efficiently at low cost.
Moreover, the sugar liquid of this invention can manufacture sugar alcohol with a high yield, without reducing the activity of a catalyst by using it as the raw material of hydrogenation reaction.
From these facts, it is possible to design a process with excellent production efficiency in the production of sugar alcohol.

Claims (11)

非可食バイオマスを糖化して糖化液を得る糖化工程と、
該糖化液中の反応阻害物を除去する処理を行って処理糖化液を得る除去工程と、
該処理糖化液を水素雰囲気下で金属触媒と接触させる水素化反応工程とを有し、
該水素化反応工程で糖から糖アルコールを製造する糖アルコールの製造方法。
A saccharification step of saccharifying non-edible biomass to obtain a saccharified solution;
A removal step of obtaining a treated saccharified solution by performing a treatment for removing the reaction inhibitor in the saccharified solution;
A hydrogenation reaction step of bringing the treated saccharified solution into contact with a metal catalyst under a hydrogen atmosphere,
A method for producing a sugar alcohol, wherein sugar alcohol is produced from sugar in the hydrogenation reaction step.
前記糖化液がグルコースおよび/またはキシロースを含む、請求項1に記載の糖アルコールの製造方法。   The method for producing a sugar alcohol according to claim 1, wherein the saccharified solution contains glucose and / or xylose. 前記除去工程において、炭素系多孔質材料および/または金属酸化物を用いて糖化液の処理を行う、請求項1または2に記載の糖アルコールの製造方法。   The method for producing a sugar alcohol according to claim 1 or 2, wherein in the removing step, the saccharified solution is treated with a carbon-based porous material and / or a metal oxide. 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子を0ppm超、10ppm以下の範囲で含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の糖アルコールの製造方法。   The processed saccharified solution obtained after the removing step contains the sulfur (S) atom contained in the sulfur-containing organic compound in a range of more than 0 ppm and not more than 10 ppm. Production method. 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、ギ酸を0ppm超、1500ppm以下の範囲で含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の糖アルコールの製造方法。   The method for producing a sugar alcohol according to any one of claims 1 to 4, wherein the treated saccharified solution obtained after the removing step contains formic acid in a range of more than 0 ppm and 1500 ppm or less. 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、窒素(N)原子を0ppm超、350ppm以下の範囲で含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の糖アルコールの製造方法。   The manufacturing method of the sugar alcohol of any one of Claims 1-5 in which the process saccharified liquid obtained after the said removal process contains nitrogen (N) atom in the range of more than 0 ppm and 350 ppm or less. 前記除去工程後に得られる処理糖化液が、塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下の範囲で含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の糖アルコールの製造方法。   The manufacturing method of the sugar alcohol of any one of Claims 1-6 in which the process saccharified liquid obtained after the said removal process contains a chlorine (Cl) atom in 5 ppm or more and 1000 ppm or less. 前記金属触媒が、周期表第8族、第9族、第10族および第11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の糖アルコールの製造方法。   The sugar alcohol according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal catalyst contains at least one metal element selected from Group 8, Group 9, Group 10 and Group 11 of the Periodic Table. Production method. 前記金属触媒が、ルテニウムまたはニッケルを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の糖アルコールの製造方法。   The method for producing a sugar alcohol according to any one of claims 1 to 8, wherein the metal catalyst contains ruthenium or nickel. 前記糖アルコールが、ソルビトールおよび/またはキシリトールである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の糖アルコールの製造方法。   The method for producing a sugar alcohol according to any one of claims 1 to 9, wherein the sugar alcohol is sorbitol and / or xylitol. 塩素(Cl)原子と、硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子、ギ酸、および窒素(N)原子の少なくとも1つと、を含む糖液であって、
前記塩素(Cl)原子を5ppm以上、1000ppm以下、前記硫黄含有有機化合物に含まれる硫黄(S)原子を0ppm超、10ppm以下、および前記ギ酸を0ppm超、1500ppm以下、窒素(N)原子を0ppm超、350ppm以下のいずれかの範囲で含むことを特徴とする糖液。
A sugar solution comprising a chlorine (Cl) atom and at least one of a sulfur (S) atom, formic acid, and a nitrogen (N) atom contained in the sulfur-containing organic compound,
The chlorine (Cl) atom is 5 ppm or more and 1000 ppm or less, the sulfur (S) atom contained in the sulfur-containing organic compound is more than 0 ppm, 10 ppm or less, the formic acid is more than 0 ppm, 1500 ppm or less, and the nitrogen (N) atom is 0 ppm. A sugar solution characterized by containing in a range of more than 350 ppm.
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