JP4309196B2 - A simulated moving bed chromatographic separation method - Google Patents

A simulated moving bed chromatographic separation method

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JP4309196B2
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義基 上野
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    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • C13K1/04Purifying

Description

この発明は、擬似移動層クロマト分離によって分離されるエクストラクトの再利用により、資源の効率的な利用、プロセス全体のエネルギーの低減を計るものである。 The present invention, by recycling the extract to be separated by the simulated moving bed chromatographic separation, efficient utilization of resources, but to measure the reduction in the overall process energy. 例えば、木材、紙、繊維、食品などのセルロースまたはヘミセルロースを含む物質(以下、バイオマスと言う。)を硫酸などの酸によって糖化し、グルコースなどの糖を回収する方法において、糖化工程に用いられる硫酸などの酸の回収のためのエネルギーコストの低減を図ったものである。 For example, wood, paper, fiber, material containing cellulose or hemicellulose, such as food acid (hereinafter, referred to as biomass.) Was saccharified with an acid such as sulfuric acid, in a process for recovering sugars such as glucose, to be used in the saccharification step it is obtained thereby reducing the energy costs for the recovery acid, such as.

バイオマスを硫酸などの強酸で加水分解して、糖と酸を含む加水分解液とし、この加水分解液からグルコース、キシロースなどの糖を回収する技術は、周知である。 Biomass was hydrolyzed with strong acid such as sulfuric acid, a hydrolyzed solution containing a sugar and acid, glucose from the hydrolysis solution, technology for recovering sugars such as xylose, are well known.
特表平11−506934号公報や特表2001−511418号公報には、上記加水分解液を擬似移動層クロマト分離装置に送り、ここで糖を主体とする流出液と酸を主体とする流出液とに分離することが開示されている。 The Kohyo 11-506934 discloses or Kohyo 2001-511418 discloses sends the hydrolyzed solution in a simulated moving bed chromatographic separator, wherein the effluent mainly containing effluent and acid composed mainly of sugar separating is disclosed and.

ここで使用される擬似移動層クロマト分離装置とは、例えば図6に示されるように、陰イオン交換樹脂などの充填材を充填した複数のカラムC1、C2・・・C8を、直列に、かつ閉回路として管路で接続したものである。 Here, the simulated moving bed chromatographic separator to be used, for example, as shown in FIG. 6, a plurality of column C1, C2 · · · C8 filled with fillers such as anion exchange resins, in series, and which are connected in line as a closed circuit. この擬似移動層クロマト分離装置の初段のカラムC1に加水分解液を注入して、移動速度の速い糖を主体とする流出液(以下、ラフィネートと言う)を2段目のカラムC2から導出し、移動速度の遅い硫酸を主体とする流出液(以下、エクストラクトと言う)を溶離水の注入によって6段目のカラムC6から導出するもので、この移動速度の差によってラフィネートとエクストラクトとに分離するものである。 This first stage of the column C1 of a simulated moving bed chromatographic separator by injecting a hydrolyzed solution, the effluent consisting mainly of fast moving speed sugar (hereinafter referred to as raffinate) derived from the second stage of the column C2, effluent consisting mainly of slow moving speed sulfate intended to derive (hereinafter referred to as extract) from the column C6 of the sixth stage by injection of eluent water, separated into raffinate and extract the difference of the moving speed it is intended to.

そして、上記先行発明では、擬似移動層クロマト分離装置で分離されたエクストラクトを全量硫酸濃縮装置9に送って、エクストラクト中の硫酸濃度を高めたのち、これをバイオマスの糖化工程用の硫酸として再利用している。 Then, in the above prior invention, the separated extract in a simulated moving bed chromatographic separator is sent to the total amount sulfate concentrator 9, after increasing the concentration of sulfuric acid in extract, which as sulfuric acid for saccharification of biomass We are reusing.
しかしながら、エクストラクトには、擬似移動層クロマト分離装置での溶離水が含まれるので、エクストラクト中の硫酸濃度は糖化工程で使用される硫酸濃度に比べて大幅に低下しており、硫酸濃縮工程での濃縮に膨大な熱エネルギーが必要となる欠点がある。 However, the extract, because it contains eluent water in the simulated moving bed chromatographic separator, sulfuric acid concentration in the extract is significantly reduced as compared to the sulfuric acid concentration used in the saccharification step, sulfuric acid concentration step there is a drawback that requires a huge thermal energy to concentrate on.
特表平11−506934号公報 Kohyo 11-506934 JP 特表2001−511418号公報 JP-T 2001-511418 JP

本発明における課題は、擬似移動層クロマト分離方法において、資源を効率的に利用し、さらにはプロセス全体のエネルギーの低減、エネルギーコストを低減化することにある。 Object of the present invention, in a simulated moving bed chromatographic separation method, utilizes resources efficiently, further to reduce reduce the energy costs of the overall process energy.

かかる課題を解決するため、 In order to solve such a problem,
請求項1にかかる発明は、流入液が、セルロースおよび/またはヘミセルロースを含む原料を酸により糖化する糖化工程から排出される酸と糖を含み、 According to claim 1 invention, influent comprises an acid and sugar to be discharged from the saccharification step of saccharifying the acid material containing cellulose and / or hemicellulose,
この流入液を、糖を分画とする成分と酸を分画とする成分とに分離する擬似移動層クロマト分離方法であって、 The influent, a simulated moving bed chromatographic separation process for separating a component and an acid to fractionate the saccharide to the component to be fractionated,
酸を分画とする成分を高濃度分画液Aと低濃度分画液Bとに分画することを特徴とする擬似移動層クロマト分離方法である。 A simulated moving bed chromatographic separation method characterized by fractionating the components of the acid and fractional high concentration fraction solution A and the low density fraction solution B and binary.

請求項2にかかる発明は、分画された酸のうち高濃度分画液Aが、原料の糖化工程で再利用されることを特徴とする請求項1記載の擬似移動層クロマト分離方法である。 The invention according to claim 2, high density fraction solution A of fractionated acid, is a simulated moving bed chromatographic separation method according to claim 1, characterized in that it is reused in a raw material for saccharification step .
請求項3にかかる発明は、分画された酸のうち低濃度分画液Bが、擬似移動層クロマト分離装置の溶離水および/または原料の糖化工程で再利用されることを特徴とする請求項1または2記載の擬似移動層クロマト分離方法である。 Such invention in claim 3, the low density fraction solution B of fractionated acid, characterized in that it is reused in the saccharification step of eluent water and / or raw materials for a simulated moving bed chromatographic separator according a simulated moving bed chromatographic separation process of claim 1 or 2 wherein.

請求項4にかかる発明は、酸が硫酸であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の擬似移動層クロマト分離方法である。 The invention according to claim 4 wherein the acid is a simulated moving bed chromatographic separation method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that sulfuric acid.
請求項5にかかる発明は、高濃度分画液Aの硫酸濃度が20〜35wt%であり、低濃度分画液Bの硫酸濃度が1〜6wt%であることを特徴とする請求項4記載の擬似移動層クロマト分離方法である。 The invention according to claim 5, sulfuric acid concentration of the high concentration fraction solution A is 20~35Wt%, according to claim 4, wherein the sulfuric acid concentration of the low concentration fraction solution B is characterized in that it is a 1~6Wt% of a simulated moving bed chromatographic separation methods.

請求項6にかかる発明は、セルロースおよび/またはヘミセルロースを含む原料を酸により糖化する糖化装置と、 The invention according to claim 6, the saccharification apparatus for saccharification by acid material containing cellulose and / or hemicellulose,
この糖化装置からの酸と糖を含む液を流入し、糖を分画とする成分と酸を分画とする成分とに分離する擬似移動層クロマト分離装置本体と、 Flowing the liquid containing the acid and sugar from the saccharification device, a simulated moving bed chromatographic separator body for separation of components and an acid to fractionate the saccharide to the component to be fractionated,
この擬似移動層クロマト分離装置本体から分離された酸を分画とする成分を、酸濃度によって高濃度分画液Aと低濃度分画液Bとに分画する分画装置を備えたことを特徴とする糖化処理装置である。 That the components to fractionate acid isolated from a simulated moving bed chromatographic separator main body, comprising a fractionator for fractionating high density fraction solution A and the low density fraction solution B and half the acid concentration a saccharification treatment apparatus characterized.

請求項7にかかる発明は、高濃度分画液Aを濃縮する濃縮装置が設けられ、この濃縮装置で濃縮された酸が糖化装置に送られ、再利用されるようになっていることを特徴とする請求項6記載の糖化処理装置である。 Characterized in that the invention according to claim 7, concentrator is provided for concentrating a high density fraction solution A, concentrated acid in the concentrating apparatus is sent to the saccharification system, and is reused a saccharification treatment apparatus according to claim 6,.

請求項8にかかる発明は、低濃度分画液Bが擬似移動層クロマト分離装置に送られ、その溶離水として再利用されるようになっていることを特徴とする請求項6記載の糖化処理装置である。 According to claim 8 invention, low density fraction solution B is fed to a simulated moving bed chromatographic separator, that is adapted to be reused saccharification process according to claim 6, wherein as the eluent water it is a device.
請求項9にかかる発明は、低濃度分画液Bが糖化装置に送られ、再利用されるようになっていることを特徴とする請求項6記載の糖化処理装置である。 The invention according to claim 9, low density fraction solution B is sent to the saccharification system, it has become to be reused a saccharification treatment apparatus according to claim 6, wherein.

本発明によれば、酸を分画とする成分を、酸濃度が高い分画液Aと、酸濃度が低い分画液Bとに分画することで、酸濃度の高い分画液Aを回収でき、これの酸を濃縮することで濃縮に要する熱エネルギーを少なくすることができる。 According to the present invention, the components of the acid and fractionation, and the acid concentration is high fraction liquid A, by acid concentration demarcating lower fractionation solution B and binary, the higher acid concentration fraction solution A recovery can, it is possible to reduce the thermal energy required for the concentration by concentrating this acid. また、酸濃度が低い分画液Bは、擬似移動層クロマト分離装置の溶離水や加水分解用水として再利用することができ、無駄になることがない。 The acid concentration is low fraction solution B can be reused as eluent water and hydrolysis water of a simulated moving bed chromatographic separator, is not wasted.

図1は、本発明の糖化処理装置の一例を示すもので、ここでは加水分解に硫酸を使用した例を示す。 Figure 1 shows an example of a saccharification treatment apparatus of the present invention, is shown here an example using sulfuric acid hydrolysis. この例での糖化処理装置は、糖化装置と擬似移動層クロマト分離装置と硫酸濃縮装置から概略構成されている。 Saccharification treatment apparatus in this example is schematically configured from the saccharification apparatus and simulated moving bed chromatographic separator and sulfuric acid concentrator.
糖化装置は、バイオマス中のセルロース、ヘミセルロースを非晶質・可溶化する非晶質化装置1と、これを硫酸で加水分解する加水分解装置2と、加水分解された溶液から固形分を固液分離する固液分離装置3と、固液分離された固形分を洗浄処理する洗浄装置4とから構成され、糖化工程とは、これら装置による一連のプロセスを言う。 Saccharification apparatus, cellulose in the biomass, the amorphization device 1 the hemicellulose amorphous-solubilizing, which the hydrolyzing hydrolysis device 2 with sulfuric acid, solid-liquid solids from the hydrolyzed solution a solid-liquid separator 3 for separating is configured from the washing device 4 for cleaning the solids is solid-liquid separation, and the saccharification process, refers to a series of processes by these devices.
また、擬似移動層クロマト分離装置は、糖化工程で得られた酸と糖を含む流入液をラフィネートとエクストラクトに分離する擬似移動層クロマト分離装置本体5と、この装置本体5からのエクストラクトをエクストラクト濃度によって高濃度分画液Aと低濃度分画液Bとに分画する分画装置21から構成されている。 Also, a simulated moving bed chromatographic separator includes a simulated moving bed chromatographic separator body 5 separating the influent containing an acid and a sugar obtained in the saccharification step in the raffinate and extract, the extract from the apparatus main body 5 and a high concentration fraction solution A and the low density fraction solution B and binary demarcating fractionator 21 by extract concentration.

以下、この糖化処理装置による処理方法の一例について説明する。 Hereinafter, an example of a processing method according to the saccharification system.
まず、原料となるバイオマスを用意する。 First, a biomass as a raw material. このバイオマスとしては、紙、木材、建材、草、わら、天然繊維、食品などのセルロースまたはヘミセルロースを含む物質が用いられ、これらは古紙、廃木材、廃建材、残飯などの産業廃棄物として排出されたものも使用できる。 As the biomass, paper, wood, building materials, grasses, straw, natural fibers, a substance containing cellulose or hemicellulose, such as food used, it is discharged paper, waste wood, waste building materials, as industrial waste such as leftover food It can also be used with. このバイオマスは、切断、粉砕されて適当な大きさとされ、必要に応じて水洗などによって異物を除去したものが好ましい。 This biomass is cut and milled is a suitable size, preferably one to remove foreign matter, such as by washing with water if necessary.

このバイオマスは、まず非晶質化装置1に送られ、濃度50〜80wt%の硫酸と、温度20〜70℃の条件で接触せしめられ、セルロースまたはヘミセルロースの分子間結合が解離され、非晶質・可溶化される。 The biomass is first sent to the amorphization apparatus 1, and the concentration 50~80Wt% sulfuric acid, is contacted at a temperature of 20 to 70 ° C., intermolecular bonds of cellulose or hemicellulose are dissociated, amorphous - is solubilized. この非晶質・可溶化により、次工程でのセルロースまたヘミセルロースの加水分解が容易に進行するようになされる。 By this amorphous-solubilized, is made as cellulose addition of hemicellulose hydrolysis in the next step proceeds easily.
この非晶質・可溶化工程を経た高粘度のゲル状の反応物は、加水分解装置2に送られ、別途供給される加水分解用水により濃度20〜50wt%の硫酸濃度の下で加水分解される。 This gel-like reaction product of amorphous, high-viscosity through the solubilization step is sent to a hydrolysis unit 2, is hydrolyzed under acid concentration of concentration 20 to 50 wt% by separately supplied is hydrolyzed water that. 加水分解時の温度は、70〜100℃、時間は0.5〜8時間程度とされる。 Temperature during hydrolysis, 70 to 100 ° C., the time is about 0.5 to 8 hours. この加水分解により、セルロース、ヘミセルロースはグルコース、キシロースなどの糖に転化し、糖と硫酸とからなる溶液が得られる。 The hydrolysis of cellulose, hemicellulose glucose, converted to sugars such as xylose, a solution consisting of sugar and sulfuric acid is obtained.

この溶液には、原料由来のシリカなどの無機物、リグニンなどの未加水分解物などの固形分が含まれているので、これを分離、除去するために、フィルタープレスなどの固液分離装置3に送り、固液分離を行う。 This solution, inorganic substances such as raw materials derived from silica, because it contains solids such as unhydrolyzed product, such as lignin, separating them, in order to remove solid-liquid separation device 3, such as a filter press feed, carrying out solid-liquid separation.
固液分離装置3において、分離されたケーキは、ついで洗浄装置4に送られ、水洗された後、系外に排出される。 In solid-liquid separator 3, the separated cake is then fed to the washing device 4, after being washed, is discharged out of the system. 水洗後の水は回収されて加水分解用水の一部として加水分解装置2に送られる。 Water after washing is fed to the hydrolysis unit 2 is recovered as part of the hydrolysis water.
固液分離装置3において分離された濾液は、ついで擬似移動層クロマト分離装置本体5に、流入液として送られ、ここでラフィネートとエクストラクトとに分離される。 The filtrate separated in the solid-liquid separator 3, then the simulated moving bed chromatographic separator body 5, sent as influent, where it is separated into raffinate and extract.

図2は、この擬似移動層クロマト分離装置本体5での分離の一例を示すもので、図中符号C1、C2・・・C8は、充填材として陽イオン交換樹脂または陰イオン交換樹脂のイオン交換樹脂を充填した8基のカラムを示す。 2, the simulated moving bed shows an example of a separation on a chromatographic separator main body 5, reference numeral C1, C2 · · · C8 ion exchange of the cation exchange resin or an anion exchange resin as a filler It shows a column of eight filled with resin. この8基のカラムC1、C2・・・C8は、管路で直列に接続され、かつカラムC8の出口はカラムC1の入口に接続されて閉回路となっており、液がカラムC1から順次カラムC2、C3・・・カラムC8に流れ、さらにカラムC8からカラムC1に流れるようになって、この例の擬似移動層クロマト分離装置本体5が構成されている。 Column C1, C2 · · · C8 of the eight are connected in series in the conduit and outlet of the column C8 are connected to the inlet of the column C1 is a closed circuit sequentially column liquid from the column C1 C2, flows into C3 · · · column C8, further comprise a column C8 to flow in the column C1, the simulated moving bed chromatographic separator body 5 in this embodiment is constructed.

そして、この例では、陰イオン交換樹脂が充填されたカラムC1、C2、C3・・・C8が用いられ、そのうち、1番目のカラムC1の入口に、流入液が注入されるようになっている。 And, in this example, column C1 to anion exchange resin is filled, C2, C3 · · · C8 are used, and of them, the inlet of the first column C1, so influent is injected . 流入液中の糖は、硫酸に比べて移動速度が速く、糖は2番目のカラムC2の出口からラフィネートの主成分として導出され、硫酸は、溶離水を5番目のカラムC5に注入することで、6番目のカラムC6の出口からエクストラクトの主成分として導出される。 Sugar in the influent liquid is, the shifting speed as compared with sulfuric acid, the sugar is derived as the main component of the raffinate from the outlet of the second column C2, sulfuric acid, to inject eluent water into the fifth column C5 It is derived from the outlet of the 6th column C6 as a main component of extract.
ラフィネートは、次工程に送られる。 Raffinate is sent to the next step.

擬似移動層クロマト分離装置本体5から導出されるエクストラクトは、その硫酸濃度が経時的に変化し、導出初期は硫酸濃度が高く、次第に硫酸濃度が低下する。 Extract derived from a simulated moving bed chromatographic separator body 5, the concentration of sulfuric acid change over time, derived initially high sulfuric acid concentration gradually decreased concentration of sulfuric acid. そこで、エクストラクトの硫酸濃度に応じて、硫酸濃度が高い分画液Aと硫酸濃度が低い分画液Bとに分画装置21によって分画する。 Therefore, depending on the concentration of sulfuric acid extract is fractionated by low fractionation solution B and binary image device 21 is higher fraction liquid A and the concentration of sulfuric acid sulfuric acid concentration.
具体的には、図1に示すように、擬似移動層クロマト分離装置本体5から導出されるエクストラクトを二分する管路6A、6Bを設け、この管路6A、6Bにそれぞれ自動弁7A、7Bを設ける。 Specifically, as shown in FIG. 1, line 6A bisecting the extract derived from the simulated moving bed chromatographic separator body 5, 6B provided, the conduits 6A, respectively 6B automatic valve 7A, 7B the provision. また、タイマー8を設けて、このタイマー8からの開閉信号によりそれぞれの自動弁7A、7Bの開閉操作を行うことで分画が行われる。 Further, a timer 8 is provided, each of the automatic valves 7A the switching signal from the timer 8, fractionation is performed by opening and closing operation of 7B. この例での分画装置21は、上記管路6A、6B、自動弁7A、7B、タイマー8から構成されている。 Fractionation apparatus 21 in this example, the pipe 6A, 6B, automatic valves 7A, 7B, and a timer 8.

擬似移動層クロマト分離装置本体5からのエクストラクト中の硫酸濃度は、分離条件等の条件が一定であれば、導出開始からの時間によってほぼ定まるので、分画時点での硫酸濃度を定めておけば、タイマー8の開閉設定時間を適切に設定することで、所望の硫酸濃度の分画液Aと分画液Bとに分画できる。 Sulfuric acid concentration in the extract from the simulated moving bed chromatographic separator body 5, as long as conditions such as the separation conditions are constant, since substantially determined by the time from the derived start, Oke defines a sulfuric acid concentration in Fractions time if opening and closing the set time of the timer 8 are appropriately set, it can be fractionated solution a and fraction solution B and the secondary fraction of the desired sulfuric acid concentration.
タイマー8の開閉設定時間の設定は、ステップタイム(擬似移動層クロマト分離装置5への糖化液および溶離水の供給バルブと、ラフィネートおよびエクストラクトの導出バルブを流体移動と同じ方向に1カラム分移動させる切替時間間隔を言う。)に応じてなされ、例えばステップタイムが7分であれば、0〜4分の間では自動弁7Aを開とし、自動弁7Bを閉とし、4〜7分の間では自動弁7Aを閉とし、自動弁7Bを開とする。 Closing setting time setting of the timer 8 is moved one column and supply valve of sugar solution and eluant water into the step time (simulated moving bed chromatographic separator 5, the derivation valve raffinate and extract in the same direction as the fluid moves it is to say the switching time interval.) made according to, for example, if the step time is 7 minutes, between 0-4 minutes and the automatic valve 7A is opened, the automatic valve 7B is closed, between 4-7 minutes In the automatic valve 7A is closed, the automatic valve 7B opened.

これにより、硫酸濃度が高い分画液Aは、管路6Aから硫酸濃縮装置9に送られ、一方硫酸濃度が低い分画液Bは、管路6Bから水洗水、加水分解用水あるいは溶離水として、洗浄装置4、加水分解装置2あるいは擬似移動層クロマト分離装置本体5に送られる。 Thus, a high fraction solution A sulfuric acid concentration is sent from the line 6A in sulfuric acid concentrator 9, whereas the lower fractionation solution B sulfate concentration, washing water from the conduit 6B, as a hydrolysis water or eluent water , the cleaning apparatus 4, is sent to a hydrolysis unit 2 or the simulated moving bed chromatographic separator body 5. なお、管路6A、6Bには、必要に応じて、ブリックス濃度計などの硫酸濃度を計測する酸濃度計を設けて、各分画液A、Bの硫酸濃度を測定するようにしてもよい。 Incidentally, the conduit 6A, the 6B, if necessary, provided the acid concentration meter for measuring the concentration of sulfuric acid such as Brix concentration meter, each fraction solution A, may be measured the concentration of sulfuric acid B .

また、分画装置21の他の形態として、擬似移動層クロマト分離装置本体5からのエクストラクトを導出する管路に硫酸濃度を測定する酸濃度計を設置し、この酸濃度計からの硫酸濃度信号を受け、この濃度信号によって自動弁7A、7Bを開閉操作する制御装置を設けて、分画液Aと分画液Bとを分画するようにしてもよい。 As another embodiment of the fractionation apparatus 21, the acid concentration meter for measuring a sulfuric acid concentration in the conduit to derive the extract from the simulated moving bed chromatographic separator main body 5 is installed, the concentration of sulfuric acid from the acid concentration meter receiving a signal, automatic valves 7A this density signal, 7B and providing a control device for opening and closing operation may be fractionated and Bun'eeki a and fraction solution B.

分画液Aから分画液Bに分画する時点での硫酸濃度は、厳密に定められるものではなく、1〜15wt%の範囲で、処理条件等に応じて決められ、分画液A全体としての硫酸濃度が20〜35wt%に、分画液B全体としての硫酸濃度が1〜6wt%になるように分画することが望ましい。 Sulfuric acid concentration at the time of fractionating the Bun'eeki A fractionation solution B is not intended to be strictly defined, in the range of 1 to 15 wt%, determined in accordance with the processing conditions and the like, the entire Bun'eeki A the 20~35Wt% sulfuric acid concentration as, sulfuric acid concentration as a whole Bun'eeki B it is desirable to fractionate such that 1~6wt%. 分画液A全体の硫酸濃度を20〜35wt%とすることで、濃縮にかかる熱エネルギーを十分低減することが可能になる。 The Bun'eeki A total sulfuric acid concentration With 20~35wt%, it is possible to sufficiently reduce the thermal energy according to the concentration.

このように、分画液A全体としての硫酸濃度が20〜35wt%に、分画液B全体としての硫酸濃度が1〜6wt%になるように分画することは、換言するとエクストラクトの全量のうち、前半の約50〜80wt%が分画液Aとされ、後半の約20〜50wt%が分画液Bとされることになる。 Thus, the 20~35Wt% sulfuric acid concentration as a whole Bun'eeki A, the sulfuric acid concentration as a whole Bun'eeki B fractionated so as to 1~6Wt%, the total amount of extract in other words of about 50~80Wt% in the first half is a fractionated liquid a, so that about 20 to 50 wt% of the second half is a fractionated liquid B.
硫酸濃縮装置9に送られた分画液Aは、ここで硫酸が濃縮され、この濃縮硫酸は非晶質化装置1に送られ、再利用される。 Fractions liquid A sent to sulfate concentrator 9, wherein sulfuric acid is concentrated, the concentrated sulfuric acid is fed to the amorphous apparatus 1 is reused.

図3は、本発明での擬似移動層クロマト分離装置5本体での分離方法の他の例を示すもので、この例では、1番目のカラムC1の入口に流入液を注入し、2番目のカラムC1の出口からラフィネートを導出し、4番目のカラムC4の出口に溶離水を注入し、6番目のカラムC6の出口からエクストラクトを導出するものである。 Figure 3 shows another example of a method for separating at a simulated moving bed chromatographic separator 5 body of the present invention, in this example, by injecting the influent to the inlet of the first column C1, 2 th deriving a raffinate from the outlet of the column C1, the eluent water was injected to the outlet of the fourth column C4, it is to derive the extract from the outlet of the 6th column C6. ただし、分画液Bを擬似移動層クロマト分離装置本体5の溶離水として再利用する際、分画液Bと新たな溶離水とを混合して擬似移動層クロマト分離装置本体5に供給すると、分画液B中の硫酸がラフィネートに混入することがある。 However, when reusing the Bun'eeki B as eluent water in a simulated moving bed chromatographic separator main body 5, it is supplied to the simulated moving bed chromatographic separator main body 5 by mixing the new eluent water Bun'eeki B, sometimes sulfate in Bun'eeki B are mixed into the raffinate. このため、擬似移動層クロマト分離装置5本体には、初めに分画液Bを供給し、ついで新たな溶離水を供給するようにする必要があり、分画液Bおよび新たな溶離水の管路に自動弁10、11を設け、タイマー(図示せず)により設定された開閉信号に基づいて所定の流量を維持するように開閉操作を行うようになっている。 Therefore, the simulated moving bed chromatographic separator 5 body, the fraction solution B was supplied initially, then have to be supplied fresh eluent water, tubes Bun'eeki B and new eluent water the automatic valve 10, 11 provided on the road, and performs the opening and closing operation so as to maintain a predetermined flow rate based on the set-off signals by a timer (not shown).

図4は、擬似移動層クロマト分離装置5本体での分離方法の他の例を示すもので、この例では、1番目のカラムC1の入口に流入液を注入し、2番目のカラムC1の出口からラフィネートを導出し、4番目のカラムC4の出口に新たな溶離水を注入し、5番目のカラムC5の出口に低濃度分画液Bを注入し、6番目のカラムC6の出口からエクストラクトを導出するものである。 Figure 4 shows another example of a method for separating at a simulated moving bed chromatographic separator 5 body, in this example, by injecting the influent to the inlet of the first column C1, the second column C1 outlet deriving a raffinate from and to inject new eluent water to the outlet of the fourth column C4, injecting low density fraction liquid B at the outlet of the fifth column C5, extract from the outlet of the 6th column C6 it is intended to derive.

図5は、擬似移動層クロマト分離装置5本体での分離方法の他の例を示すもので、この例では、1番目のカラムC1の入口に流入液を注入し、2番目のカラムC1の出口からラフィネートを導出し、3番目のカラムC3の出口に新たな溶離水を注入し、4番目のカラムC4の出口に低濃度分画液Bを注入し、6番目のカラムC6の出口からエクストラクトを導出するものである。 Figure 5 shows another example of a method for separating at a simulated moving bed chromatographic separator 5 body, in this example, by injecting the influent to the inlet of the first column C1, the second column C1 outlet derived raffinate from injecting new eluent water to the outlet of the third column C3, injecting low density fraction liquid B at the outlet of the fourth column C4, extract from the outlet of the 6th column C6 it is intended to derive.

このような擬似移動層クロマト分離方法にあっては、擬似移動層クロマト分離装置本体5からのエクストラクトを硫酸濃度が高い分画液Aと硫酸濃度が低い分画液Bとに分画し、硫酸濃度が高い分画液Aのみを硫酸濃縮装置9に送って濃縮するようにしているので、硫酸濃縮に要する熱エネルギーが少なくて済み、エネルギーコストを低廉化でき、かつ硫酸濃縮装置9を小型化できる。 Such In the simulated moving bed chromatographic separation method, the extract from the simulated moving bed chromatographic separator body 5 sulfate concentration fractionated high fraction solution A and sulfuric acid concentration is low fractionation solution B and binary, since only the sulfuric acid concentration is higher fraction liquid a so that concentrate is sent to sulfuric acid concentrator 9, it requires less heat energy required for sulphate concentration, can cost reduction of energy costs, and small sulfate concentrator 9 possible reduction.

また、硫酸濃度の低い分画液Bを洗浄装置4の水洗水、加水分解装置2の加水分解用水あるいは擬似移動層クロマト分離装置本体5の溶離水として再利用しているので、これらの用水として新たに系外から補給する水を節約できる。 Further, since the reused as eluent water of the washing water, the hydrolysis apparatus 2 hydrolysis water or simulated moving bed chromatographic separator body 5 of the washing device 4 with a low sulfuric acid concentration fractions liquid B, as these water You can save water to be newly supplied from outside of the system.

以下、具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples, the present invention is not limited thereto.
(1)糖化液(硫酸30wt%、グルコース10wt%、キシロース2wt%を含む)を、陰イオン交換樹脂を用いた擬似移動層クロマト分離装置本体により、ラフィネートとエクストラクトとに分離した。 (1) sugar solution (the sulfuric acid 30 wt%, glucose 10 wt%, including xylose 2 wt%), the simulated moving bed chromatographic separator body using an anion exchange resin, was separated into raffinate and extract. このエクストラクト100kgを分画1から分画10まで各10kgづつに分画した。 The extract 100kg was fractionated into each 10kg increments from Fraction 1 to Fraction 10. 各分画での硫酸濃度は以下の通りである。 The concentration of sulfuric acid in each fraction is as follows.

分画 硫酸濃度(wt%) Fractions sulfuric acid concentration (wt%)
1 31.1 1 31.1
2 31.1 2 31.1
3 31.1 3 31.1
4 29.4 4 29.4
5 22.6 5 22.6
6 11.2 6 11.2
7 6.05 7 6.05
8 3.80 8 3.80
9 3.28 9 3.28
10 3.28 10 3.28

分画1〜10までの全量をまとめて回収すると、その硫酸濃度は17.3wt%となる。 When recovered together a total amount of up to fractionation 10, the sulfuric acid concentration becomes 17.3 wt%.
分画1〜6までを硫酸濃度が高い分画液Aとして回収すると、分画液A(60kg)の硫酸濃度は26.1wt%となる。 When recovering to fractions 1-6 as a higher fraction liquid A sulfuric acid concentration, the concentration of sulfuric acid Bun'eeki A (60 kg) becomes 26.1wt%. また、分画7〜10までを硫酸濃度が低い分画液Bとして回収すると、分画液B(40kg)の硫酸濃度は4.1wt%となる。 Also, when recovering to fractions 7-10 as low fractionation solution B concentration of sulfuric acid, sulfuric acid concentration of Bun'eeki B (40 kg) becomes 4.1 wt%.

分画1〜10までの全量100kg(硫酸濃度17.3wt%)を回収して硫酸濃度80wt%まで濃縮しようとすると、78.4kgの水分を蒸発させる必要がある。 When the total amount of up to fractions 1 to 10 100 kg (sulfuric acid concentration 17.3 wt%) was collected for attempts concentrated to a sulfuric acid concentration of 80 wt%, it is necessary to evaporate the water content of 78.4Kg.
一方、分画1〜6までを回収して得られた分画液A60kg(硫酸濃度26.1wt%)を硫酸濃度80wt%まで濃縮しようとすると、40.4kgの水分を蒸発させればよく、濃縮に要する熱エネルギーを51.6%節約できる。 On the other hand, when the fractionation solution A60kg obtained by recovering to fractions 1-6 (the sulfuric acid concentration 26.1wt%) tries to concentrate to a sulfuric acid concentration of 80 wt%, it is sufficient to evaporate the water content of 40.4 kg, the thermal energy required for concentrating saving 51.6%.

(2)糖化液を擬似移動層クロマト分離装置本体でラフィネートとエクストラクトとに分離する際に、流入液に対して重量基準で1.5倍の溶離水を供給し、ラフィネートとエクストラクトとの抜き出し比率を1:1.6とし、流入液を100kgとしたとき、ラフィネートが95kg、エクストラクトが155kg回収される。 (2) when separating the sugar solution in the raffinate and extract in a simulated moving bed chromatographic separator body, to supply 1.5 times the eluent water by weight relative to the influent, the raffinate and extract withdrawal ratio 1: 1.6 and, when the influent was 100 kg, raffinate 95 kg, extract is 155kg recovered. エクストラクト155kgのうち、硫酸濃度の低い分画液B62kg(重量基準でエクストラクト全体の40wt%)を擬似移動層クロマト分離装置本体の溶離水として再利用すると、溶離水として使用する水を41.3%節約できる。 Of extract 155 kg, to reuse lower fractionation solution B62kg of sulfuric acid concentration (40 wt% of the total extract by weight) as eluent water in a simulated moving bed chromatographic separator body, water 41 to be used as the eluting water. You can save 3 percent.

本発明の分離方法は、バイオマスから糖を回収し、この糖を発酵してエタノールを製造する新エネルギー開発などの分野に利用できる。 Separation method of the present invention, a sugar is recovered from the biomass, it can be utilized in the field of new energy sources developed for the production of ethanol by fermentation of the sugar.

本発明の処理装置を示す概略構成図である。 It is a schematic diagram showing a treatment apparatus of the present invention. 本発明の処理方法における擬似移動層クロマト分離装置本体での分離の一例を示す概略構成図である。 An example of separation in a simulated moving bed chromatographic separator main body in the processing method of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の処理方法における擬似移動層クロマト分離装置本体での分離の他の例を示す概略構成図である。 Another example of separation in a simulated moving bed chromatographic separator main body in the processing method of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の処理方法における擬似移動層クロマト分離装置本体での分離の他の例を示す概略構成図である。 Another example of separation in a simulated moving bed chromatographic separator main body in the processing method of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の処理方法における擬似移動層クロマト分離装置本体での分離の他の例を示す概略構成図である。 Another example of separation in a simulated moving bed chromatographic separator main body in the processing method of the present invention is a schematic diagram showing. 従来の処理方法における擬似移動層クロマト分離装置を示す概略構成図である。 It is a schematic diagram illustrating a simulated moving bed chromatographic separator in a conventional processing method.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

2・・・加水分解装置、5・・・擬似移動層クロマト分離装置本体、6A、6B・・・管路、7A、7B・・・自動弁、8・・・タイマー、9・・・硫酸濃縮装置、21・・・分画装置 2 ... hydrolysis device, 5 ... a simulated moving bed chromatographic separator body, 6A, 6B ... pipe, 7A, 7B ... automatic valve, 8 ... timer, 9 ... sulfate and concentrated apparatus, 21 ... fractionator

Claims (9)

  1. 流入液が、セルロースおよび/またはヘミセルロースを含む原料を酸により糖化する糖化工程から排出される酸と糖を含み、 Influent comprises an acid and sugar to be discharged from the saccharification step of saccharifying the acid material containing cellulose and / or hemicellulose,
    この流入液を、糖を分画とする成分と酸を分画とする成分とに分離する擬似移動層クロマト分離方法であって、 The influent, a simulated moving bed chromatographic separation process for separating a component and an acid to fractionate the saccharide to the component to be fractionated,
    酸を分画とする成分を高濃度分画液Aと低濃度分画液Bとに分画することを特徴とする擬似移動層クロマト分離方法。 A simulated moving bed chromatographic separation method characterized by fractionating the components of the acid and fractional high concentration fraction solution A and the low density fraction solution B and binary.
  2. 分画された酸のうち高濃度分画液Aが、原料の糖化工程で再利用されることを特徴とする請求項1記載の擬似移動層クロマト分離方法。 High concentration fraction solution A of the fractionated acids, a simulated moving bed chromatographic separation method according to claim 1, characterized in that it is reused in a raw material for saccharification step.
  3. 分画された酸のうち低濃度分画液Bが、擬似移動層クロマト分離装置の溶離水および/または原料の糖化工程で再利用されることを特徴とする請求項1または2記載の擬似移動層クロマト分離方法。 Low density fraction solution B of fractionated acid, simulated moving according to claim 1, wherein to be reused in the saccharification step of eluent water and / or raw materials for a simulated moving bed chromatographic separator layer chromatographic separation methods.
  4. 酸が硫酸であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の擬似移動層クロマト分離方法。 A simulated moving bed chromatographic separation method according to any one of claims 1 to 3 acid, characterized in that sulfuric acid.
  5. 高濃度分画液Aの硫酸濃度が20〜35wt%であり、低濃度分画液Bの硫酸濃度が1〜6wt%であることを特徴とする請求項4記載の擬似移動層クロマト分離方法。 High concentration of sulfuric acid concentration fractionation solution A is 20~35wt%, a simulated moving bed chromatographic separation process according to claim 4, wherein the sulfuric acid concentration of the low concentration fraction solution B is 1~6wt%.
  6. セルロースおよび/またはヘミセルロースを含む原料を酸により糖化する糖化装置と、 And saccharification device for saccharification by acid material containing cellulose and / or hemicellulose,
    この糖化装置からの酸と糖を含む液を流入し、糖を分画とする成分と酸を分画とする成分とに分離する擬似移動層クロマト分離装置本体と、 Flowing the liquid containing the acid and sugar from the saccharification device, a simulated moving bed chromatographic separator body for separation of components and an acid to fractionate the saccharide to the component to be fractionated,
    この擬似移動層クロマト分離装置本体から分離された酸を分画とする成分を、酸濃度によって高濃度分画液Aと低濃度分画液Bとに分画する分画装置を備えたことを特徴とする糖化処理装置。 That the components to fractionate acid isolated from a simulated moving bed chromatographic separator main body, comprising a fractionator for fractionating high density fraction solution A and the low density fraction solution B and half the acid concentration saccharification treatment apparatus according to claim.
  7. 高濃度分画液Aを濃縮する濃縮装置が設けられ、この濃縮装置で濃縮された酸が糖化装置に送られ、再利用されるようになっていることを特徴とする請求項6記載の糖化処理装置。 Provided concentrator for concentrating a high density fraction solution A, concentrated acid in the concentrating apparatus is sent to the saccharification system, saccharification of claim 6, wherein the adapted to be reused processing apparatus.
  8. 低濃度分画液Bが擬似移動層クロマト分離装置に送られ、その溶離水として再利用されるようになっていることを特徴とする請求項6記載の糖化処理装置。 Low density fraction solution B is fed to a simulated moving bed chromatographic separator, that is adapted to be reused saccharification processing apparatus according to claim 6, wherein as the eluent water.
  9. 低濃度分画液Bが糖化装置に送られ、再利用されるようになっていることを特徴とする請求項6記載の糖化処理装置。 Low density fraction solution B is sent to the saccharification system, that is adapted to be reused saccharification processing apparatus according to claim 6, wherein.
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