JP6648545B2 - Method for producing sugar liquid for furfural production raw material and method for producing furfural - Google Patents

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Description

本発明は、非可食バイオマス資源からフルフラール製造原料用糖液を製造する方法と、製造されたフルフラール製造原料用糖液からフルフラールを製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a furfural raw material sugar liquid from a non-edible biomass resource, and a method for producing furfural from the produced furfural production raw material sugar liquid.

非可食バイオマス資源から得ることのできるフルフラールは、フルフリルアルコール、テトラヒドロフランの製造原料に用いることができ、それぞれフラン樹脂やPTMG(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)といった植物由来のポリマー原料へ転換できる有用な化合物である。   Furfural, which can be obtained from non-edible biomass resources, can be used as a raw material for producing furfuryl alcohol and tetrahydrofuran, and can be converted into a plant-derived polymer material such as furan resin and PTMG (polytetramethylene ether glycol), respectively. Compound.

非可食バイオマス資源からフルフラールを製造するには、非可食バイオマス資源を溶媒中で酸触媒の存在下に反応させて、炭素数5の単糖(キシロース等)や炭素数5の単糖を構成成分とする多糖(キシラン)を含む糖液を得、下記式に示すように、この糖液中のキシランを加水分解してキシロースとし、キシロースの異性化で生成したキシルロースを脱水反応させてフルフラールに変換する。   To produce furfural from non-edible biomass resources, the non-edible biomass resources are reacted in a solvent in the presence of an acid catalyst to produce monosaccharides having 5 carbon atoms (such as xylose) or monosaccharides having 5 carbon atoms. A sugar solution containing a polysaccharide (xylan) as a constituent component is obtained, and as shown in the following formula, xylan in this sugar solution is hydrolyzed to xylose, and xylulose generated by isomerization of xylose is subjected to a dehydration reaction to furfural. Convert to

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酸触媒としては、硫酸を使用する方法(特許文献1)、イオン交換樹脂を使用する方法(特許文献2)、酢酸等の有機酸を使用する方法(特許文献3)が知られている。   As an acid catalyst, a method using sulfuric acid (Patent Document 1), a method using an ion exchange resin (Patent Document 2), and a method using an organic acid such as acetic acid (Patent Document 3) are known.

国際公開2013/101999号パンフレットWO 2013/101999 pamphlet 特開2013−253069号公報JP 2013-253069 A 特開昭54−039071号公報JP-A-54-039071

従来のフルフラールの製造方法では、安定して高収率でフルフラールを製造することができず、フルフラール収率の向上が望まれている。   In the conventional furfural production method, furfural cannot be stably produced at a high yield, and an improvement in the furfural yield is desired.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、非可食バイオマス資源から炭素数5の糖類を経由してフルフラールを製造する際、安定かつ効率的にフルフラールを高収率で製造することができるフルフラール製造原料用糖液の製造方法とフルフラールの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and when producing furfural from a non-edible biomass resource via a saccharide having 5 carbon atoms, furfural is produced stably and efficiently in high yield. An object of the present invention is to provide a method for producing a sugar liquid for furfural production raw material and a method for producing furfural.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、非可食バイオマス資源から得られる糖液中の炭素数5の単糖と炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖の重量平均分子量を一定範囲に制御することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の要旨は、以下の[1]〜[12]に存する。
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that the weight of a monosaccharide having 5 carbon atoms and a polysaccharide having a monosaccharide having 5 carbon atoms as constituent components in a sugar solution obtained from a non-edible biomass resource. By controlling the average molecular weight within a certain range, the inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention.
That is, the gist of the present invention resides in the following [1] to [12].

[1] 反応槽内で、非可食バイオマス資源を原料として、溶媒及び触媒の存在下に反応を行い、得られた反応液から糖液を抽出して、フルフラール製造原料用糖液を製造する方法において、該糖液が炭素数5の単糖と炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖とを含み、該単糖と多糖の重量平均分子量が200以上1000以下である、フルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[2] 前記抽出される糖液の炭素数5の単糖の含有量を、0.05重量%以上8重量%以下に制御する、[1]に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[3] 前記抽出される糖液中の前記多糖のうち2〜4糖類の含有量を、炭素数5の単糖の含有量に対して20重量%以上に制御する、[1]又は[2]に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[4] 前記抽出される糖液中の前記多糖のうち2糖類の含有量を、0.01重量%以上5重量%以下に制御する、[1]〜[3]のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[5] 前記抽出される糖液中の前記多糖のうち4糖類の含有量を、0.005重量%以上3重量%以下に制御する、[1]〜[4]のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[6] 前記非可食バイオマス資源がバガスである、[1]〜[5]のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[7] 前記触媒が有機酸である、[1]〜[6]のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[8] 前記有機酸が、蟻酸、酢酸、及び乳酸のいずれか1種又は2種以上である、[7]に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[9] 前記溶媒が水である、[1]〜[8]のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[10] 前記溶媒が水と有機溶媒の混合溶媒である、[1]〜[8]のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[11] 前記有機溶媒が炭化水素溶媒である、[10]に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。
[12] [1]〜[11]のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法で得られる糖液を用いてフルフラールを製造する、フルフラールの製造方法。
[1] In a reaction vessel, a non-edible biomass resource is used as a raw material, a reaction is performed in the presence of a solvent and a catalyst, and a sugar liquid is extracted from the obtained reaction liquid to produce a sugar liquid for furfural production raw material. The method for producing furfural, wherein the sugar solution comprises a monosaccharide having 5 carbon atoms and a polysaccharide having a monosaccharide having 5 carbon atoms as constituents, and the weight average molecular weight of the monosaccharide and the polysaccharide is 200 to 1,000. Method for producing sugar solution for use.
[2] The method for producing a sugar solution for furfural production raw materials according to [1], wherein the content of the monosaccharide having 5 carbon atoms in the sugar solution to be extracted is controlled to 0.05% by weight or more and 8% by weight or less. .
[3] controlling the content of 2 to 4 saccharides among the polysaccharides in the sugar solution to be extracted to 20% by weight or more based on the content of monosaccharide having 5 carbon atoms, [1] or [2] ] The method for producing a sugar liquid for furfural production raw materials according to [1] .
[4] The furfural according to any of [1] to [3], wherein the content of disaccharides among the polysaccharides in the sugar solution to be extracted is controlled to 0.01% by weight or more and 5% by weight or less. A method for producing a sugar liquid for production raw materials.
[5] The furfural according to any one of [1] to [4], wherein the content of tetrasaccharide among the polysaccharides in the sugar solution to be extracted is controlled to 0.005% by weight or more and 3% by weight or less. A method for producing a sugar liquid for a production raw material.
[6] The method for producing a sugar solution for furfural production raw materials according to any one of [1] to [5], wherein the non-edible biomass resource is bagasse.
[7] The method for producing a sugar liquid for furfural production raw materials according to any one of [1] to [6], wherein the catalyst is an organic acid.
[8] The method for producing a sugar solution for furfural as described in [7], wherein the organic acid is at least one of formic acid, acetic acid, and lactic acid.
[9] The method for producing a sugar solution for furfural production raw materials according to any one of [1] to [8], wherein the solvent is water.
[10] The method for producing a sugar liquid for furfural production raw materials according to any one of [1] to [8], wherein the solvent is a mixed solvent of water and an organic solvent.
[11] The method for producing a sugar liquid for furfural production raw materials according to [10], wherein the organic solvent is a hydrocarbon solvent.
[12] A method for producing furfural, using the sugar solution obtained by the method for producing a sugar solution for furfural production raw material according to any one of [1] to [11].

本発明によれば、非可食バイオマス資源から炭素数5の糖類を経由してフルフラールを製造する際、安定かつ効率的にフルフラールを高収率で製造することができる。   According to the present invention, when producing furfural from a non-edible biomass resource via a saccharide having 5 carbon atoms, furfural can be produced stably and efficiently in a high yield.

以下に本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist.

本発明のフルフラール製造原料用糖液の製造方法は、反応槽内で、非可食バイオマス資源を原料として、溶媒及び触媒の存在下に反応を行い、得られた反応液から糖液を抽出して、フルフラール製造原料用糖液を製造する方法において、該糖液が炭素数5の単糖と炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖(以下、これらを「C5糖類」と称す場合がある。)を含み、該単糖と多糖の重量平均分子量が200以上1000以下であることを特徴とする。   The method for producing a sugar liquid for a furfural production raw material of the present invention comprises, in a reaction vessel, using a non-edible biomass resource as a raw material, performing a reaction in the presence of a solvent and a catalyst, and extracting the sugar liquid from the obtained reaction liquid. In the method for producing a sugar solution for furfural production raw material, the sugar solution is a monosaccharide having 5 carbon atoms and a polysaccharide having a monosaccharide having 5 carbon atoms as constituents (hereinafter, these may be referred to as “C5 saccharides”. And the weight average molecular weight of the monosaccharide and polysaccharide is 200 or more and 1000 or less.

本発明のフルフラールの製造方法は、この方法で製造されたフルフラール製造原料用糖液を用いてフルフラールを製造することを特徴とする。   The method for producing furfural of the present invention is characterized in that furfural is produced using the sugar solution for furfural production raw materials produced by this method.

なお、非可食バイオマス資源からフルフラールを製造する方法は、非可食バイオマス資源からC5糖類を含む糖液を得る糖液製造工程と、この糖液中のC5糖類の脱水反応でフルフラールを得るフルフラール製造工程とがあるが、本発明において、糖液製造工程とフルフラール製造工程は一つの反応器内で行ってもよく、それぞれ別の反応器で行ってもよい。   The method for producing furfural from non-edible biomass resources is a method for producing a sugar solution containing C5 saccharides from non-edible biomass resources, and a method for producing furfural by dehydrating C5 saccharides in the sugar solution. Although there is a production step, in the present invention, the sugar liquid production step and the furfural production step may be performed in one reactor, or may be performed in separate reactors.

<作用機構>
本発明者らは、従来法では、フルフラールを安定して収率良く得ることができない原因について以下のような検討を行った。
即ち、従来法では非可食バイオマス資源から得られる炭素数5の単糖と炭素数5の単糖を構成成分とする多糖を含む糖液を得、この糖液中の炭素数5の単糖を構成成分とする多糖を炭素数5の単糖に加水分解した後、フルフラール製造原料用糖液としてフルフラールの製造工程に供している。
しかし、単糖は重合により高沸化合物を生成し易く、この高沸化の反応速度が速い。このため、フルフラール製造原料用糖液中に単糖の状態で含まれている糖類が多く、単糖の状態で保持されている時間が長いと、単糖の高沸化でフルフラールの原料となり得ず、この結果フルフラール収率の低下につながる。
<Action mechanism>
The present inventors have conducted the following investigations on the cause of the inability to obtain furfural stably with a high yield in the conventional method.
That is, in the conventional method, a sugar solution containing a monosaccharide having 5 carbon atoms and a polysaccharide having a monosaccharide having 5 carbon atoms obtained from a non-edible biomass resource is obtained, and the monosaccharide having 5 carbon atoms in the sugar solution is obtained. Is hydrolyzed to monosaccharide having 5 carbon atoms, and then subjected to a furfural production process as a furfural production raw material sugar liquid.
However, monosaccharides easily produce high-boiling compounds by polymerization, and the reaction rate of this high-boiling reaction is high. For this reason, there are many saccharides contained in the monosaccharide state in the sugar solution for furfural production raw materials, and if the saccharides are kept in the monosaccharide state for a long time, they can become a raw material of furfural due to the high boiling of the monosaccharides. However, this results in a decrease in the furfural yield.

糖液中の多糖の割合が多く、そのまま脱水反応でフルフラールに変換される単糖が少なくても、高沸化による単糖の消費が防止される一方で、オリゴ糖であれば単糖への加水分解速度が速いため、反応系内で単糖に加水分解され、オリゴ糖の加水分解で生じた単糖の脱水反応でフルフラールを得ることができる。
従って、糖液中の糖類として、単糖と多糖とをこれらの重量平均分子量が所定の範囲内となるように、適度な分子量のオリゴ糖を適度な割合で含むことにより、脱水反応時の副反応を抑制してフルフラールの選択率を上げ、結果としてフルフラールの収率を上げることができる。なお、糖類は高分子量の糖類が加水分解されて低分子量の糖類となるため、重量平均分子量を指標として用いると単糖と多糖の好ましいバランスをうまく表現することができる。
Even if the proportion of polysaccharide in the sugar solution is large and the amount of monosaccharide converted to furfural by the dehydration reaction is small, consumption of monosaccharide due to high boiling can be prevented, whereas if oligosaccharide is used, the conversion to monosaccharide is reduced. Since the hydrolysis rate is high, the monosaccharide is hydrolyzed in the reaction system, and furfural can be obtained by a dehydration reaction of the monosaccharide generated by hydrolysis of the oligosaccharide.
Therefore, monosaccharides and polysaccharides are contained as sugars in the sugar solution so that the weight-average molecular weight thereof is within a predetermined range. By suppressing the reaction, the selectivity of furfural can be increased, and as a result, the yield of furfural can be increased. In addition, since high-molecular-weight saccharides are hydrolyzed into low-molecular-weight saccharides, a preferable balance between monosaccharides and polysaccharides can be well expressed by using the weight-average molecular weight as an index.

本発明者らは、このような重量平均分子量として200以上1000以下であれば、上記の作用機構でフルフラールを安定的に高収率で得ることができることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have found that furfural can be stably obtained at a high yield by the above-mentioned action mechanism when the weight average molecular weight is 200 or more and 1000 or less, and completed the present invention.

<非可食バイオマス資源>
本発明で用いる非可食バイオマス資源は、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、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、ミスカンサス、ケナフ、コーンストーバー、コーンコブ、ビートパルプ、パーム空果房、稲わら、麦わら、米ぬか、樹木、木材、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原料として使用可能である。この中で、原料入手性とコストの観点からバガス、コーンストーバー、コーンコブ、稲わらが好ましく、バガス、コーンコブがより好ましく、バガスが特に好ましい。非可食バイオマス資源は、可食バイオマス資源と異なり、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 resources>
The non-edible biomass resource used in the present invention is not particularly limited as long as it contains a polysaccharide having a saccharide as a component.Specifically, bagasse, switchgrass, napier grass, Elianthus, Miscanthus, kenaf, Corn stover, corn cob, beet pulp, palm empty fruit bun, rice straw, straw, rice bran, tree, wood, vegetable oil scum, sasa, bamboo, pulp, waste paper, food waste, marine products residue, livestock waste, etc. . Further, molasses remaining after collecting sugar from molasses generated in the process of producing sugar can also be used as a non-edible biomass raw material. Among these, bagasse, corn stover, corn cob, and rice straw are preferred from the viewpoint of raw material availability and cost, bagasse and corn cob are more preferred, and bagasse is particularly preferred. Non-edible biomass resources differ from edible biomass resources in that they do not compete with edible uses and are usually discarded or incinerated, so that stable supply and effective use of resources can be achieved. preferable.

これらの非可食バイオマス資源はそのまま使用することもできるし、酸処理や水熱処理等の前処理を行ってから使用することもできる。また、これらの非可食バイオマス資源は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、非可食バイオマス資源は固形物の状態で反応器に供給してもよいし、水等の溶媒と混合してスラリー状態にして供給しても構わない。   These non-edible biomass resources can be used as they are, or can be used after pretreatment such as acid treatment or hydrothermal treatment. These non-edible biomass resources may be used alone or in combination of two or more. The non-edible biomass resource may be supplied to the reactor in a solid state, or may be supplied in a slurry state by mixing with a solvent such as water.

非可食バイオマスの重量平均径は、取り扱い性と反応効率の面から、粒の最も長い部分の長さとして、0.5mm以上が好ましく、1mm以上がより好ましく、2mm以上が特に好ましい。また、50mm以下が好ましく、25mm以下がより好ましく、10mm以下が特に好ましい。   The weight-average diameter of the non-edible biomass is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more, and particularly preferably 2 mm or more, as the length of the longest part of the grains, from the viewpoint of handleability and reaction efficiency. Further, it is preferably 50 mm or less, more preferably 25 mm or less, and particularly preferably 10 mm or less.

<C5糖類>
本発明で製造するフルフラール製造原料用糖液に含まれるC5糖類は、非可食バイオマス資源由来であって、脱水反応によりフルフラールを製造することができるものであればよく、特に限定されない。
<C5 saccharide>
The C5 saccharide contained in the sugar solution for furfural production raw material produced in the present invention is not particularly limited as long as it is derived from a non-edible biomass resource and can produce furfural by a dehydration reaction.

炭素数5の単糖類(ペントース)としては、具体的にはリボース、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、リブロース等が挙げられる。これらの単糖の中でも、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、原料の入手容易性と収率の観点からキシロース、アラビノースが好ましく、キシロースがより好ましい。   Specific examples of the monosaccharide having 5 carbon atoms (pentose) include ribose, lyxose, xylose, arabinose, deoxyribose, xylulose, and ribulose. Among these monosaccharides, xylose and arabinose are preferable, and xylose is more preferable, from the viewpoints of availability of raw materials and yield, because these monosaccharides are abundant in natural and plant components.

上記の炭素数5の単糖類を構成成分として有する多糖類としては、具体的には、キシロビオース、アラビノビオース等の2糖類;キシロトリオース、アラビノトリオース等の3糖類、上記2糖類や3糖類を含むキシロオリゴ糖、アラビノオリゴ糖等のオリゴ糖類、キシラン、アラバン、ヘミセルロースの多糖類が挙げられる。これらの多糖類の中でも、収率の観点からキシロオリゴ糖、キシラン、ヘミセルロースが好ましく、なかでもキシロオリゴ糖が特に好ましい。ここで、キシロオリゴ糖とは、2糖類、3糖類を主成分とし、更に4〜6糖類を含むものである。   Specific examples of the polysaccharide having the above-mentioned monosaccharide having 5 carbon atoms as a constituent include disaccharides such as xylobiose and arabinobiose; trisaccharides such as xylotriose and arabinotriose; Oligosaccharides such as xylo-oligosaccharides and arabino-oligosaccharides containing saccharides, and polysaccharides of xylan, araban, and hemicellulose are exemplified. Among these polysaccharides, xylo-oligosaccharides, xylan, and hemicellulose are preferable from the viewpoint of yield, and among them, xylo-oligosaccharides are particularly preferable. Here, the xylo-oligosaccharide has disaccharides and trisaccharides as main components, and further contains 4 to 6 saccharides.

本発明により、非可食バイオマス資源から製造されるフルフラール製造原料用糖液中には、これらの単糖類と、多糖類の1種又は2種以上とが含まれている。
なお、糖液中には、C5糖類とは炭素数の異なるグルコースなどの単糖やグルカンなどの多糖が共存していてもよい。
According to the present invention, the sugar liquid for furfural production raw materials produced from non-edible biomass resources contains these monosaccharides and one or more polysaccharides.
In the sugar solution, a monosaccharide such as glucose having a different carbon number from the C5 saccharide or a polysaccharide such as glucan may coexist.

<糖液の製造反応>
非可食バイオマス資源から上記のC5糖類を含む糖液を製造する反応は、非可食バイオマス資源中のヘミセルロース分を加水分解反応してC5糖類を生成させる反応である。この反応は、C5糖類の生産性向上、得られるC5糖類の純度向上の観点から、反応溶媒及び触媒を用いて行われる。
<Sugar liquid production reaction>
The reaction for producing a sugar liquid containing a C5 saccharide from the non-edible biomass resource is a reaction for producing a C5 saccharide by hydrolyzing a hemicellulose component in the non-edible biomass resource. This reaction is performed using a reaction solvent and a catalyst from the viewpoint of improving the productivity of the C5 saccharide and improving the purity of the obtained C5 saccharide.

以下に、この糖液の製造反応について説明する。   Hereinafter, the reaction for producing the sugar solution will be described.

(非可食バイオマス濃度)
非可食バイオマス資源からの糖液の製造反応において、反応溶媒中に含まれる非可食バイオマスの濃度は特に限定されないが、溶媒に対する非可食バイオマスの割合が0.1〜200重量%であることが好ましく、より好ましくは5〜40重量%であり、さらに好ましくは10〜30重量%である。溶媒に対する非可食バイオマスの割合が上記下限値以上であると、溶媒の分離に必要なエネルギーが低くなる傾向があり、更には、反応系の容量を低減して装置設備の建設費も低減できる傾向にある。溶媒に対する非可食バイオマスの割合が上記上限値以下であると、副反応を抑制でき、C5糖類、更にはフルフラールの収率が高くなる傾向があり好ましい。
(Non-edible biomass concentration)
In the reaction for producing a sugar liquid from a non-edible biomass resource, the concentration of the non-edible biomass contained in the reaction solvent is not particularly limited, but the ratio of the non-edible biomass to the solvent is 0.1 to 200% by weight. It is preferably 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight. When the ratio of the non-edible biomass to the solvent is equal to or more than the lower limit, the energy required for separating the solvent tends to be low, and further, the capacity of the reaction system can be reduced and the construction cost of the equipment can be reduced. There is a tendency. When the ratio of the non-edible biomass to the solvent is equal to or less than the upper limit, side reactions can be suppressed, and the yield of C5 saccharides and furfural tends to increase, which is preferable.

(触媒)
非可食バイオマス資源からの糖液の製造反応で用いられる触媒は、非可食バイオマスからC5糖類を製造可能な触媒であればよく、特に限定されないが、硫酸、燐酸、硝酸、塩酸等の無機酸、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸、ヘテロポリ酸といった酸触媒が挙げられる。これらの中でも、安定性、腐食性、廃棄物処理、単価の観点から有機酸が好ましく、特にカルボン酸が好ましい。
(catalyst)
The catalyst used in the production reaction of the sugar liquid from the non-edible biomass resource may be any catalyst capable of producing C5 saccharides from the non-edible biomass, and is not particularly limited, and may be an inorganic catalyst such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. Acid catalysts such as organic acids such as acids, carboxylic acids and sulfonic acids, and heteropolyacids are exemplified. Among these, organic acids are preferred from the viewpoints of stability, corrosiveness, waste treatment and unit price, and carboxylic acids are particularly preferred.

カルボン酸の具体例としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、レブリン酸、乳酸等の脂肪族カルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、アコニット酸、イタコン酸、オキサロ酢酸、フマル酸、cis−1,2−シクロペンタンジカルボン酸、trans−1,2−シクロペンタンジカルボン酸、cis−1,3−シクロペンタンジカルボン酸、trans−1,3−シクロペンタンジカルボン酸、cis−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、trans−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、cis−1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、trans−1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、cis−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、trans−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、ナフタレンカルボン酸等の芳香族カルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメシン酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、メロファン酸、プレニト酸、ピロメリト酸、ベンゼンペンタカルボン酸、メリト酸等の芳香族ポリカルボン酸;フランカルボン酸、フランジカルボン酸等の複素環カルボン酸;が挙げられる。また、これらの酸の少なくとも一部を中和した塩も用いることができる。
これらの中でも非可食バイオマスから得られる酸である蟻酸、酢酸、乳酸、レブリン酸が好ましく、とりわけ蟻酸、酢酸、乳酸が好ましい。
Specific examples of carboxylic acids include aliphatic carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, levulinic acid, and lactic acid. Acids: oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, aconitic acid, itaconic acid, oxaloacetic acid, fumaric acid, cis-1,2-cyclopentanedicarboxylic acid Acid, trans-1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, cis-1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, trans-1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, cis-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, trans-1,2 -Cyclohexanedicarboxylic acid, cis-1,3-cyclohexanedicarboxylic acid aliphatic dicarboxylic acids such as trans-1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, cis-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, and trans-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid; 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 1,3 Aliphatic tricarboxylic acids such as 5-cyclohexanetricarboxylic acid; aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and naphthalenecarboxylic acid; phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimesic acid, trimellitic acid, hemi-mellitic acid, melophanic acid, prenitic acid And aromatic polycarboxylic acids such as pyromellitic acid, benzenepentacarboxylic acid and melitic acid; and heterocyclic carboxylic acids such as furan carboxylic acid and furandicarboxylic acid. Also, salts obtained by neutralizing at least a part of these acids can be used.
Among these, formic acid, acetic acid, lactic acid, and levulinic acid, which are acids obtained from non-edible biomass, are preferable, and formic acid, acetic acid, and lactic acid are particularly preferable.

特にC5糖類の収率の観点から、上記のカルボン酸の中でも酸解離定数pKaが3以上5以下、特に3.0以上4.6以下であるものが好ましい。ここで酸解離定数pKaとは、解離段が1の場合の数値とする。すなわち、2個以上のカルボキシル基を有するカルボン酸の場合、2個以上のカルボキシル基のうち少なくとも1個の水素イオンが脱離する場合の酸解離定数pKaを意味する。例えば、カルボキシル基を2個有するコハク酸では、通常、pKaは解離段が1の4.19と解離段が2の5.48となるが、本明細書では解離段が1の4.19をコハク酸のpKaとする。   In particular, from the viewpoint of the yield of C5 saccharide, among the above carboxylic acids, those having an acid dissociation constant pKa of 3 or more and 5 or less, particularly 3.0 or more and 4.6 or less are preferable. Here, the acid dissociation constant pKa is a numerical value when the dissociation stage is 1. That is, in the case of a carboxylic acid having two or more carboxyl groups, it means an acid dissociation constant pKa when at least one hydrogen ion among the two or more carboxyl groups is eliminated. For example, in the case of succinic acid having two carboxyl groups, the pKa is usually 4.19 at a dissociation stage of 1.19 and 5.48 at a dissociation stage of 2. PKa of succinic acid.

上記のカルボン酸は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   One of the above carboxylic acids may be used alone, or two or more may be used in combination.

スルホン酸の具体例としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等が挙げられる。また、これらの酸の少なくとも一部を中和した塩も用いることができる。
上記のスルホン酸は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, pentanesulfonic acid, hexanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, and naphthalenesulfonic acid. Also, salts obtained by neutralizing at least a part of these acids can be used.
One of the above sulfonic acids may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

ヘテロポリ酸の具体例としては、リンタングステン酸、ケイタングステン酸、リンモリブデン酸、ケイモリブデン酸、リンバナドモリブデン酸、ケイバナドモリブデン酸等が挙げられる。また、これらの酸の少なくとも一部を中和した塩も用いることができる。
上記のヘテロポリ酸は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the heteropolyacid include phosphotungstic acid, silicotungstic acid, phosphomolybdic acid, silicomolybdic acid, phosphanadomolybdic acid, and cisvanadomolybdic acid. Also, salts obtained by neutralizing at least a part of these acids can be used.
One of the above heteropoly acids may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

また、上記カルボン酸、スルホン酸、ヘテロポリ酸は、2種類以上を任意の割合で混合して使用してもよい。また、触媒はプロセス内で分離してリサイクル使用することが好ましい。   Further, two or more of the above carboxylic acids, sulfonic acids, and heteropoly acids may be used as a mixture at an arbitrary ratio. Further, it is preferable that the catalyst be separated and recycled in the process.

糖液製造反応において用いる触媒の量は、触媒の種類や反応条件等に基づき適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、好ましくは溶液量に対し0.01〜50重量%であり、より好ましくは0.5〜30重量%であり、特に好ましくは1〜20重量%である。なお、ここで、「溶液」とは、後述の反応溶媒、非可食バイオマス原料及び触媒を含む反応溶液をさす。触媒量が上記下限値以上であると、反応速度が速くなりC5糖類の生産性が向上する傾向がある。触媒量が上記上限値以下であると、副反応が抑えられてC5糖類の選択率が向上する傾向があり好ましい。   The amount of the catalyst used in the sugar liquid production reaction can be appropriately set based on the type of the catalyst, the reaction conditions and the like, and is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 50% by weight based on the solution amount. Yes, more preferably 0.5 to 30% by weight, particularly preferably 1 to 20% by weight. Here, the “solution” refers to a reaction solution containing a reaction solvent, a non-edible biomass raw material, and a catalyst described below. When the amount of the catalyst is equal to or more than the lower limit, the reaction rate tends to be high, and the productivity of C5 saccharide tends to be improved. When the amount of the catalyst is equal to or less than the upper limit, side reactions are suppressed, and the selectivity of C5 saccharide tends to be improved.

(反応溶媒)
非可食バイオマス資源からの糖液の製造反応において用いる反応溶媒は、水、或いは、水と有機溶媒との混合溶媒である。即ち、水のみで反応を行うことが可能であるが、有機溶媒を添加して反応を行うこともできる。有機溶媒を用いる場合均一混合溶媒で反応を行うことができるが、水相と有機相の2相系となる有機溶媒も用いることができる。用いる有機溶媒の量は本発明の趣旨を損ねない限り、特に限定されないが、水に対して10〜5000重量%であることが好ましく、特に10〜1000重量%であることが好ましい。
(Reaction solvent)
The reaction solvent used in the production reaction of the sugar liquid from the non-edible biomass resources is water or a mixed solvent of water and an organic solvent. That is, the reaction can be performed using only water, but the reaction can also be performed by adding an organic solvent. When an organic solvent is used, the reaction can be carried out with a homogeneous mixed solvent, but an organic solvent which is a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase can also be used. The amount of the organic solvent to be used is not particularly limited as long as the purpose of the present invention is not impaired, but is preferably from 10 to 5,000% by weight, particularly preferably from 10 to 1,000% by weight, based on water.

前記有機溶媒は、特に限定されるものではないが、例えば、テトラヒドロフラン等の炭素数4〜20のエーテル類;1−プロパノール、2−プロパノール等の炭素数3〜20のアルコール類;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、イソドデカンなどの炭素数3〜12の飽和脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン(テトラリン)、1−メチルナフタレンなどの芳香族炭化水素類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン類、ポリエチレングリコール等のグリコール類、ポリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル類、その他、スルホラン、イソソルビド、イソソルビドジメチルエーテル、プロピレンカーボネート等が挙げられる。   Examples of the organic solvent include, but are not limited to, ethers having 4 to 20 carbon atoms such as tetrahydrofuran; alcohols having 3 to 20 carbon atoms such as 1-propanol and 2-propanol; pentane, hexane, C3-12 saturated aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, heptane, octane, nonane, decane, dodecane, isododecane; toluene, xylene, diethylbenzene, trimethylbenzene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene (tetralin) , Aromatic hydrocarbons such as 1-methylnaphthalene, lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, glycols such as polyethylene glycol, glycol ethers such as polyethylene glycol dimethyl ether, and others, sulfolane, isosorbide, and isosorbide. Dimethyl ether, propylene carbonate and the like.

これらの中でも、水と均一混合溶媒となる水性溶媒または前述の酸触媒が溶解しにくい非極性溶媒であることが好ましい。このうち、2相系で反応を行う場合は、後述の2層分離におけるフルフラールの抽出効率および水への有機溶媒の溶解量低減の観点から、トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン(テトラリン)、1−メチルナフタレン、シクロヘキサン、イソドデカン等の炭化水素溶媒が好ましく、特にトルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン(テトラリン)、1−メチルナフタレン等の芳香族炭化水素溶媒が特に好ましい。   Among them, an aqueous solvent which is a homogeneous mixed solvent with water or a non-polar solvent in which the above-mentioned acid catalyst is difficult to dissolve is preferable. When the reaction is carried out in a two-phase system, toluene, xylene, diethylbenzene, trimethylbenzene, 1,2, Hydrocarbon solvents such as 3,4-tetrahydronaphthalene (tetralin), 1-methylnaphthalene, cyclohexane and isododecane are preferred, and in particular, toluene, xylene, diethylbenzene, trimethylbenzene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene (tetralin), Aromatic hydrocarbon solvents such as 1-methylnaphthalene are particularly preferred.

上記有機溶媒は溶媒の回収、再利用を考慮すると単一溶媒のほうが好ましいが、2種類以上を用いても構わない。   The above-mentioned organic solvent is preferably a single solvent in consideration of the recovery and reuse of the solvent, but two or more organic solvents may be used.

(反応条件)
糖液製造反応の反応温度は特に限定されないが、具体的には100℃以上であることが好ましく、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは160℃以上であって、250℃以下であることが好ましく、より好ましくは230℃以下である。反応温度が上記下限値以上であると、反応の進行が速くなる傾向があり、C5糖類製造の生産性が向上する。反応温度が上記上限値以下であると、C5糖類の逐次反応や分解を抑制し、C5糖類の収率を向上させる傾向があるため好ましい。
(Reaction conditions)
The reaction temperature of the sugar liquid production reaction is not particularly limited, but is specifically preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, still more preferably 160 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. Preferably, it is 230 ° C. or less. When the reaction temperature is equal to or higher than the lower limit, the progress of the reaction tends to be fast, and the productivity of C5 saccharide production is improved. When the reaction temperature is lower than the above upper limit, the sequential reaction and decomposition of the C5 saccharide are suppressed, and the yield of the C5 saccharide tends to be improved, which is preferable.

加熱方法は特に限定されないが、熱交換器で反応液を昇温する方法、蒸気を反応液に直接導入する方法、反応後に分離した溶媒をリサイクルするなどして温度の高いプロセス内の液を用いて加熱する方法などが好ましく、熱エネルギーを効率的に用いる観点から温度の高いプロセス内の液を用いて加熱する方法が特に好ましい。   Although the heating method is not particularly limited, a method in which the temperature of the reaction solution is increased by a heat exchanger, a method in which steam is directly introduced into the reaction solution, and a method in which a solvent separated after the reaction is recycled is used in a high-temperature process. A method of heating using a liquid in a process having a high temperature is particularly preferable from the viewpoint of using thermal energy efficiently.

糖液製造反応の反応時間は、原料や触媒の使用量、種類、反応温度により異なるが、具体的には0.02時間以上が好ましく、より好ましくは0.1時間以上、特に好ましくは0.2時間以上であって、5時間以下が好ましく、より好ましくは2時間以下、特に好ましくは1時間以下である。反応時間が上記下限値以上である場合には、反応の進行を促進し、C5糖類の収率が向上する傾向があり、反応時間が上記上限値以下であると、C5糖類の分解や逐次反応を抑制し、C5糖類の収率を向上させる傾向があるため好ましい。   The reaction time of the sugar liquid production reaction varies depending on the amounts and types of raw materials and catalysts used and the reaction temperature, but is specifically preferably 0.02 hours or more, more preferably 0.1 hour or more, and particularly preferably 0.1 hour or more. The time is preferably at least 2 hours and at most 5 hours, more preferably at most 2 hours, particularly preferably at most 1 hour. When the reaction time is longer than the above lower limit, the progress of the reaction is promoted, and the yield of C5 saccharide tends to be improved. When the reaction time is shorter than the above upper limit, the decomposition of C5 saccharide and the sequential reaction are performed. This is preferable since it tends to increase the yield of C5 saccharides.

反応圧力は、反応温度によって好ましい範囲が変化するが、0.1〜5.0MPaGが好ましく、0.5〜3.0MPaGがより好ましく、1.0〜2.5MPaGが特に好ましい。   The preferred range of the reaction pressure varies depending on the reaction temperature, but is preferably 0.1 to 5.0 MPaG, more preferably 0.5 to 3.0 MPaG, and particularly preferably 1.0 to 2.5 MPaG.

(反応形式)
糖液製造反応の反応形式は特に限定されず、バッチ式でも半回分式でも連続式でもよく、これらを組み合わせた反応形式でもよい。生産性向上の観点からは、半回分式反応および連続式反応が好ましく、操作の簡易さの観点からはバッチ式反応が好ましい。また、固液接触の観点では回転式の反応器が好ましい。反応器は1器で行ってもよいし、複数系列を組み合わせてもよい。
(Reaction format)
The reaction format of the sugar liquid production reaction is not particularly limited, and may be a batch system, a semi-batch system, a continuous system, or a combination of these. From the viewpoint of improving productivity, a semi-batch reaction and a continuous reaction are preferable, and from the viewpoint of simplicity of operation, a batch reaction is preferable. From the viewpoint of solid-liquid contact, a rotary reactor is preferred. A single reactor may be used, or a plurality of reactors may be combined.

(固液分離)
糖液の製造反応後、反応液から非可食バイオマス資源の反応残渣を分離する固液分離方法は特に限定されないが、フィルタープレス、ベルトフィルター、スクリュープレス、ロールプレス、コンベヤードライヤー、オリバーフィルター、プレコートフィルター、ディスクフィルター、ベルトプレス、ギナ遠心分離装置、回転加圧脱水装置、多重円盤脱水装置、中空糸膜濾過装置、クロスフロー型遠心濾過脱水装置などを好ましく用いることができ、フィルタープレス、ベルトフィルター、ロールプレスがより好ましく、ロールプレスが特に好ましい。固液分離は糖液製造後に行ってもよいし、脱水反応によるフルフラール製造後に行ってもよいし、糖液やフルフラールの製造途中に行ってもよい。
(Solid-liquid separation)
After the production reaction of the sugar solution, the solid-liquid separation method for separating the reaction residue of the non-edible biomass resource from the reaction solution is not particularly limited, but may be a filter press, a belt filter, a screw press, a roll press, a conveyor dryer, an Oliver filter, a precoat. A filter, a disc filter, a belt press, a Guina centrifugal separator, a rotary pressure dehydrator, a multiple disc dehydrator, a hollow fiber membrane filter, a cross-flow centrifugal filter dehydrator, and the like can be preferably used. , A roll press is more preferable, and a roll press is particularly preferable. The solid-liquid separation may be performed after the production of the sugar liquid, may be performed after the production of furfural by a dehydration reaction, or may be performed during the production of the sugar liquid or furfural.

(糖類の重量平均分子量及び糖類の含有量)
本発明においては、上記の糖液の製造反応により、含有されるC5糖類の重量平均分子量が200以上1000以下の糖液を得る。即ち、C5糖類の重量平均分子量が200以上1000以下の糖液が得られるように反応条件を制御する。
この重量平均分子量は、220以上800以下であることがより好ましく、250以上500以下であることが特に好ましい。重量平均分子量が上記下限値以上である場合には、単糖の重合を抑制し、フルフラール収率が向上する傾向があり、重量平均分子量が上記上限値以下であると、脱水反応速度が速くなり、フルフラール収率が向上する傾向にある。
(Weight average molecular weight of saccharide and content of saccharide)
In the present invention, a sugar solution having a weight average molecular weight of 200 to 1,000 is obtained by the above sugar solution production reaction. That is, the reaction conditions are controlled so that a sugar solution having a weight average molecular weight of the C5 saccharide of 200 to 1,000 is obtained.
The weight average molecular weight is more preferably 220 or more and 800 or less, and particularly preferably 250 or more and 500 or less. When the weight average molecular weight is not less than the above lower limit, the polymerization of monosaccharides is suppressed, and the furfural yield tends to be improved.When the weight average molecular weight is not more than the above upper limit, the dehydration reaction rate is increased. , The furfural yield tends to be improved.

糖液中の炭素数5の単糖の含有量は、上記の重量平均分子量の範囲を満たせば、特に制限はないが、0.05重量%以上8重量%以下となるように制御することが好ましく、0.1重量%以上5重量%以下となるように制御することがより好ましく、0.1重量%以上3重量%以下となるように制御することが特に好ましい。特に、炭素数5の単糖として、キシロースを上記の範囲で含有するように制御することが好ましい。炭素数5の単糖が上記下限値以上である場合には、脱水反応速度が速くなり、フルフラール収率が向上する傾向にあり、炭素数5の単糖が上記上限以下であると、単糖の重合を抑制し、フルフラール収率が向上する傾向にある。   The content of the monosaccharide having 5 carbon atoms in the sugar solution is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned range of the weight average molecular weight, but may be controlled to be 0.05% by weight or more and 8% by weight or less. Preferably, the control is performed so as to be 0.1% by weight or more and 5% by weight or less, and it is particularly preferable that the control is performed so as to be 0.1% by weight or more and 3% by weight or less. In particular, it is preferable to control so that xylose is contained in the above range as a monosaccharide having 5 carbon atoms. When the number of monosaccharides having 5 carbon atoms is equal to or more than the lower limit, the dehydration reaction rate tends to increase, and the yield of furfural tends to be improved. , And the furfural yield tends to be improved.

糖液中の炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖のうち2〜4糖類の含有量は、上記の重量平均分子量の範囲を満たせば、特に制限はないが、炭素数5の単糖に対してこれらの合計で20重量%以上となるように制御することが好ましく、30重量%以上となるように制御することがより好ましく、50重量%以上となるように制御することが特に好ましい。一方、この2〜4糖類の合計含有量は炭素数5の単糖に対して500重量%以下、特に300重量%以下、とりわけ200重量%以下であることが好ましい。2〜4糖類の含有量が上記下限値以上である場合には、単糖構成比率が減少するため、単糖の重合を抑制し、フルフラール収率が向上する傾向にある。   The content of the 2 to 4 saccharides among the polysaccharides having 5 carbon atoms in the sugar solution as a component is not particularly limited as long as the weight average molecular weight is in the above range. Is preferably controlled to be at least 20% by weight, more preferably at least 30% by weight, and particularly preferably at least 50% by weight. . On the other hand, the total content of the 2 to 4 saccharides is preferably 500% by weight or less, particularly 300% by weight or less, particularly preferably 200% by weight or less based on the monosaccharide having 5 carbon atoms. When the content of the 2 to 4 saccharides is equal to or more than the lower limit, the monosaccharide constituent ratio decreases, so that the polymerization of the monosaccharide tends to be suppressed and the furfural yield tends to be improved.

糖液中の炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖のうち2糖類の含有量は、上記の重量平均分子量の範囲を満たせば、特に制限はないが、0.01重量%以上5重量%以下となるように制御することが好ましく、0.05重量%以上4重量%以下となるように制御することがより好ましく、0.1重量%以上3重量%以下となるように制御することが特に好ましい。2糖類の含有量が上記下限値以上である場合には、単糖構成比率が減少するため、単糖の重合を抑制し、フルフラール収率が向上する傾向にある。2糖類の含有量が上記上限以下である場合には、脱水反応速度が速くなり、フルフラール収率が向上する傾向にある。   The content of disaccharides among the polysaccharides having a monosaccharide having 5 carbon atoms as a component in the sugar solution is not particularly limited as long as the above-mentioned range of the weight average molecular weight is satisfied. %, Preferably 0.05% to 4% by weight, more preferably 0.1% to 3% by weight. Is particularly preferred. When the content of the disaccharide is equal to or more than the lower limit, the monosaccharide constituent ratio is reduced, so that the polymerization of the monosaccharide is suppressed, and the yield of furfural tends to be improved. When the content of the disaccharide is equal to or less than the upper limit, the rate of dehydration reaction is increased, and the yield of furfural tends to be improved.

糖液中の炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖のうち3糖類の含有量は、上記の重量平均分子量の範囲を満たせば、特に制限はないが、0.01重量%以上4重量%以下となるように制御することが好ましく、0.05重量%以上3重量%以下となるように制御することがより好ましく、0.1重量%以上2重量%以下となるように制御することが特に好ましい。   The content of the trisaccharide among the polysaccharides having a monosaccharide having 5 carbon atoms as a component in the sugar solution is not particularly limited as long as the weight average molecular weight is in the above-mentioned range, but the content is 0.01% by weight or more and 4% by weight. %, More preferably 0.05% to 3% by weight, more preferably 0.1% to 2% by weight. Is particularly preferred.

糖液中の炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖のうち4糖類の含有量は、上記の重量平均分子量の範囲を満たせば、特に制限はないが、0.005重量%以上3重量%以下となるように制御することが好ましく、0.01重量%以上2重量%以下となるように制御することがより好ましく、0.1重量%以上1重量%以下となるように制御することが特に好ましい。4糖類の含有量が上記下限値以上である場合には、単糖構成比率が減少するため、単糖の重合を抑制し、フルフラール収率が向上する傾向にある。4糖類の含有量が上記上限以下である場合には、脱水反応速度が速くなり、フルフラール収率が向上する傾向にある。   The content of the tetrasaccharide in the polysaccharide having the monosaccharide having 5 carbon atoms as a constituent component in the sugar solution is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned range of the weight average molecular weight, but is 0.005% by weight or more and 3% by weight. %, Preferably at least 0.01% by weight and at most 2% by weight, more preferably at least 0.1% by weight and at most 1% by weight. Is particularly preferred. When the content of the tetrasaccharide is equal to or more than the above lower limit, the monosaccharide constituent ratio decreases, so that the polymerization of the monosaccharide tends to be suppressed and the furfural yield tends to be improved. When the content of the tetrasaccharide is equal to or less than the above upper limit, the rate of the dehydration reaction is increased, and the furfural yield tends to be improved.

通常、糖液中の多糖は、その殆どが6糖以下のオリゴ糖である。
糖液中の炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖の合計の含有量は、上記の重量平均分子量の範囲を満たせば、特に制限はないが、合計で0.1重量%以上8重量%以下となるように制御することが好ましく、0.5重量%以上5重量%以下となるように制御することがより好ましく、0.7重量%以上3重量%以下となるように制御することが特に好ましい。
Usually, most of the polysaccharides in the sugar solution are oligosaccharides having 6 or less saccharides.
The total content of the polysaccharide having a monosaccharide having 5 carbon atoms as a constituent component in the sugar solution is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned range of the weight average molecular weight. %, Preferably 0.5% by weight or more and 5% by weight or less, more preferably 0.7% by weight or more and 3% by weight or less. Is particularly preferred.

糖液中に含まれるC5糖類の重量平均分子量や、単糖、2〜4糖類の含有量は、非可食バイオマス資源から糖液を製造する際の反応条件により適宜制御することができる。
即ち、反応温度を高くすると加水分解が進行して単糖が多く生成する結果重量平均分子量は小さくなる。逆に反応温度を低くすると加水分解の進行が遅くなり、多糖が多く残留する結果重量平均分子量は大きくなる。
また、反応時間を長くすると加水分解の進行で単糖が多く生成する結果、重量平均分子量は小さくなる。逆に反応時間が短いと加水分解が十分になされず、多糖が多く残留する結果、重量平均分子量は大きくなる。
また、触媒の使用量や、用いる触媒の種類等によって、加水分解の進行速度を調整して重量平均分子量を制御することもできる。
更に、原料の重量平均径を小さくすると固液接触効率が向上して加水分解の進行速度が速くなる結果、重量平均分子量は小さくなる。逆に原料の重量平均径が大きいと加水分解速度が遅くなり、多糖が多く残存する結果、重量平均分子量は大きくなる。
従って、前述の好適な反応条件の範囲内で、反応温度や反応時間、触媒使用量、原料粒径等を適宜調整することにより、得られる糖液中に含まれるC5糖類の重量平均分子量や各糖の含有量を制御することができる。
The weight average molecular weight of the C5 saccharide and the content of monosaccharides and 2 to 4 saccharides contained in the sugar liquid can be appropriately controlled by the reaction conditions when producing the sugar liquid from non-edible biomass resources.
That is, when the reaction temperature is increased, hydrolysis proceeds to produce more monosaccharides, and as a result, the weight average molecular weight decreases. Conversely, when the reaction temperature is lowered, the progress of hydrolysis is slowed, and a large amount of polysaccharide remains, resulting in an increase in the weight average molecular weight.
Further, when the reaction time is lengthened, a large amount of monosaccharide is generated due to the progress of hydrolysis, and as a result, the weight average molecular weight is reduced. Conversely, if the reaction time is short, hydrolysis is not sufficiently performed, and a large amount of polysaccharide remains, so that the weight average molecular weight increases.
In addition, the weight-average molecular weight can be controlled by adjusting the rate of progress of hydrolysis depending on the amount of catalyst used, the type of catalyst used, and the like.
Furthermore, when the weight average diameter of the raw material is reduced, the solid-liquid contact efficiency is improved and the rate of progress of the hydrolysis is increased, so that the weight average molecular weight is reduced. Conversely, if the weight average diameter of the raw material is large, the hydrolysis rate becomes slow, and a large amount of polysaccharide remains, so that the weight average molecular weight increases.
Accordingly, the weight average molecular weight of the C5 saccharide contained in the obtained sugar solution and each The sugar content can be controlled.

糖液中の重量平均分子量は、後述の実施例に示されるように、糖液の液体クロマトグラフィー分析により、各C5糖類の含有量を求め、各C5糖類の含有量と分子量から計算により求めることができる。   The weight average molecular weight in the sugar solution is determined by liquid chromatography analysis of the sugar solution to determine the content of each C5 saccharide, and is calculated from the content and molecular weight of each C5 saccharide, as described in Examples below. Can be.

<フルフラール製造反応>
本発明で行われるフルフラール製造反応は、上記の糖液製造反応で得られた糖液中のC5糖類を、触媒の存在下で脱水反応させて、フルフラールを生成させる反応である。この脱水反応は、フルフラールの生産性向上、得られるフルフラールの純度向上の観点から、反応溶媒及び触媒を用いて行うことが好ましい。
<Furfural production reaction>
The furfural production reaction performed in the present invention is a reaction in which C5 saccharides in the sugar solution obtained in the above sugar solution production reaction are dehydrated in the presence of a catalyst to produce furfural. This dehydration reaction is preferably carried out using a reaction solvent and a catalyst from the viewpoint of improving the productivity of furfural and improving the purity of the obtained furfural.

(糖液のC5糖類濃度)
上述の本発明のフルフラール製造原料用糖液の製造方法に従って製造され、フルフラール製造のための脱水反応に供される糖液中のC5糖類の濃度は特に限定されないが、糖液に対するC5糖類の割合で0.1〜50重量%であることが好ましく、より好ましくは1〜30重量%であり、さらに好ましくは4〜10重量%である。糖液中のC5糖類の含有量が、上記下限値以上であると、脱水反応後、フルフラールと溶媒との分離に必要なエネルギーが低くなる傾向があり、更には反応系の容量が小さくなり、建設費も低減できる傾向にある。C5糖類濃度が上記上限値以下であると、副反応を抑制でき、フルフラールの収率が高くなる傾向があり好ましい。
(C5 sugar concentration of sugar solution)
The concentration of the C5 saccharide in the saccharide liquid produced according to the method for producing a sugar liquid for furfural production raw materials of the present invention described above and subjected to a dehydration reaction for producing furfural is not particularly limited, but the ratio of the C5 saccharide to the sugar liquid Is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 30% by weight, and still more preferably 4 to 10% by weight. When the content of the C5 saccharide in the sugar solution is equal to or more than the above lower limit, the energy required for separating furfural and the solvent after the dehydration reaction tends to decrease, and further, the capacity of the reaction system decreases, Construction costs also tend to be reduced. When the C5 saccharide concentration is equal to or lower than the upper limit, side reactions can be suppressed, and the yield of furfural tends to increase, which is preferable.

(触媒)
本発明のフルフラール製造反応で用いられる触媒は、C5糖類からフルフラールを製造可能な酸触媒であれば、特に限定されず、前述の非可食バイオマス資源からの糖液製造反応で用いられる触媒と同様のものを用いることができ、好ましい触媒についても前述の非可食バイオマス資源からの糖液の製造反応におけると同様である。
(catalyst)
The catalyst used in the furfural production reaction of the present invention is not particularly limited as long as it is an acid catalyst capable of producing furfural from C5 saccharides, and is the same as the catalyst used in the sugar liquid production reaction from the non-edible biomass resources described above. The preferred catalyst is also the same as in the above-mentioned reaction for producing a sugar solution from non-edible biomass resources.

フルフラール製造反応において用いる触媒の量は、触媒の種類や反応条件等に基づき適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、好ましくは溶液量に対し0.01〜50重量%であり、より好ましくは0.5〜30重量%であり、特に好ましくは1〜20重量%である。なお、ここで、「溶液」とは、後述の反応溶媒、C5糖類及び触媒を含む反応溶液をさす。触媒量が前記下限値以上であると、反応速度が速くなりフルフラールの生産性が向上する傾向がある。また、フルフラールは酸性条件下において重合する性質を有するため、触媒量が前述の上限値以下であると、副反応が抑えられてフルフラールの選択率が向上する傾向があり好ましい。   The amount of the catalyst used in the furfural production reaction can be appropriately set based on the type of the catalyst, the reaction conditions, and the like, and is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 50% by weight based on the solution amount. , More preferably 0.5 to 30% by weight, particularly preferably 1 to 20% by weight. Here, the “solution” refers to a reaction solution containing a reaction solvent, a C5 saccharide and a catalyst described below. When the amount of the catalyst is equal to or more than the lower limit, the reaction rate tends to be high, and the productivity of furfural tends to be improved. Further, since furfural has a property of polymerizing under acidic conditions, it is preferable that the amount of the catalyst be equal to or less than the above upper limit, since side reactions are suppressed and the selectivity of furfural tends to be improved.

(反応溶媒)
フルフラール製造反応において用いる反応溶媒は、水、或いは水と有機溶媒との混合溶媒であることが好ましい。即ち、非可食バイオマス資源からの糖液製造反応におけると同様、水のみで反応を行うことが可能であるが、有機溶媒を添加して反応を行うこともできる。コスト優位性の観点からは、反応溶媒として水のみを用いることが好ましく、フルフラールの収率向上の観点からは、反応溶媒として水と有機溶媒とを用いることが好ましい。
(Reaction solvent)
The reaction solvent used in the furfural production reaction is preferably water or a mixed solvent of water and an organic solvent. That is, as in the case of the sugar liquid production reaction from non-edible biomass resources, the reaction can be carried out only with water, but the reaction can also be carried out by adding an organic solvent. From the viewpoint of cost advantage, it is preferable to use only water as the reaction solvent, and from the viewpoint of improving the yield of furfural, it is preferable to use water and an organic solvent as the reaction solvent.

有機溶媒の添加によって均一混合溶媒で反応を行うことができるが、フルフラールの重合や分解反応を抑制し、フルフラールの収率が向上するため、水相と有機相の2相系となる有機溶媒を用いることが好ましい。用いる有機溶媒の量は本発明の趣旨を損ねない限り、特に限定されないが、水に対して10〜5000重量%であることが好ましく、特に10〜1000重量%であることが好ましい。   The reaction can be carried out in a homogeneous mixed solvent by the addition of an organic solvent.However, since the polymerization and decomposition reaction of furfural is suppressed and the yield of furfural is improved, an organic solvent that is a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase is used. Preferably, it is used. The amount of the organic solvent to be used is not particularly limited as long as the purpose of the present invention is not impaired, but is preferably from 10 to 5,000% by weight, particularly preferably from 10 to 1,000% by weight, based on water.

用いる有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、非可食バイオマス資源からの糖液製造反応で用いる有機溶媒として前述したものをいずれも用いることができ、好適な有機溶媒についても同様である。
フルフラールの製造反応においても、有機溶媒は溶媒の回収、再利用を考慮すると単一溶媒のほうが好ましいが、2種類以上を用いても構わない。
The organic solvent used is not particularly limited, and any of the organic solvents used in the sugar liquid production reaction from the non-edible biomass resources can be used, and the same applies to a suitable organic solvent. is there.
In the production reaction of furfural, a single solvent is preferred as the organic solvent in consideration of the recovery and reuse of the solvent, but two or more organic solvents may be used.

(反応条件)
フルフラール製造反応の反応温度は特に限定されないが、具体的には100℃以上であることが好ましく、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは160℃以上であって、250℃以下であることが好ましく、より好ましくは230℃以下である。反応温度が上記下限値以上であると、反応速度が速くなる傾向があり、フルフラールの生産性が向上する。反応温度が上記上限値以下であると、フルフラールや原料糖の分解、重合を抑制し、フルフラールの収率を向上させる傾向があるため好ましい。
(Reaction conditions)
Although the reaction temperature of the furfural production reaction is not particularly limited, it is specifically preferably 100 ° C or higher, more preferably 120 ° C or higher, still more preferably 160 ° C or higher, and preferably 250 ° C or lower. , More preferably 230 ° C or lower. When the reaction temperature is higher than the lower limit, the reaction rate tends to increase, and the furfural productivity is improved. When the reaction temperature is lower than the above upper limit, the decomposition and polymerization of furfural and raw material saccharides are suppressed, and the yield of furfural tends to be improved, which is preferable.

フルフラール製造反応の反応時間は、糖液組成や触媒の使用量、種類、反応温度により異なるが、具体的には0.02時間以上が好ましく、より好ましくは0.1時間以上、特に好ましくは0.5時間以上であって、5時間以下が好ましく、より好ましくは2時間以下である。反応時間が上記下限値以上である場合には、反応の進行を促進し、転化率が向上することによりフルフラール収率が向上する傾向があり、反応時間が上記上限値以下であると、フルフラールが分解や重合を起こすことを抑制し、フルフラールの収率を向上させる傾向があるため好ましい。   The reaction time of the furfural production reaction varies depending on the composition of the sugar solution, the amount of the catalyst used, the type, and the reaction temperature, but is specifically preferably 0.02 hours or more, more preferably 0.1 hour or more, and particularly preferably 0 hour or more. 0.5 hours or more, preferably 5 hours or less, more preferably 2 hours or less. When the reaction time is at least the lower limit, the furfural yield tends to be improved by accelerating the progress of the reaction and improving the conversion, and when the reaction time is at most the upper limit, furfural is reduced. It is preferable because the decomposition and polymerization are suppressed and the yield of furfural tends to be improved.

反応圧力は、反応温度によって好ましい範囲が変化するが、0.1〜5.0MPaGが好ましく、0.5〜3.0MPaGがより好ましく、1.0〜2.5MPaGが特に好ましい。   The preferred range of the reaction pressure varies depending on the reaction temperature, but is preferably 0.1 to 5.0 MPaG, more preferably 0.5 to 3.0 MPaG, and particularly preferably 1.0 to 2.5 MPaG.

(反応形式)
フルフラール製造反応の反応形式は特に限定されず、バッチ式でも半回分式でも連続式でもよく、これらを組み合わせた反応形式でもよい。生産性向上の観点からは、半回分式反応および連続式反応が好ましく、操作の簡易さの観点からはバッチ式反応が好ましい。連続式反応では連続管型反応器や連続槽型反応器を用いることができる。また、反応生成物であるフルフラールを生産しながら蒸留する反応蒸留方式でも構わない。例えば、国際公開第2013/102027号に記載されているようにフルフラール製造反応器を反応蒸留形式としてフルフラールと水の混合物を連続的に抜き出す方法や国際公開第2012/115706号に記載されているように有機溶媒を用いてフルフラールを水相から連続抽出する方法などを用いることも出来る。反応蒸留方式の場合、減圧で実施しても常圧で実施してもいずれでも構わない。反応器は1器で行ってもよいし、複数系列を組み合わせてもよい。
(Reaction format)
The reaction format of the furfural production reaction is not particularly limited, and may be a batch system, a semi-batch system, a continuous system, or a combination of these. From the viewpoint of improving productivity, a semi-batch reaction and a continuous reaction are preferable, and from the viewpoint of simplicity of operation, a batch reaction is preferable. In the continuous reaction, a continuous tube reactor or a continuous tank reactor can be used. Further, a reactive distillation method in which distillation is performed while producing a furfural as a reaction product may be used. For example, as described in WO2013 / 102027, a method for continuously extracting a mixture of furfural and water by using a furfural production reactor as a reactive distillation system, or as described in WO2012 / 115706. A method of continuously extracting furfural from an aqueous phase using an organic solvent can also be used. In the case of the reactive distillation method, it may be carried out under reduced pressure or at normal pressure. A single reactor may be used, or a plurality of reactors may be combined.

(フルフラールの回収)
上記のようにして、糖液中のC5糖類の脱水反応で得られたフルフラールを含む反応液からフルフラールを回収するには、通常、この脱水反応液を、フルフラールを含む有機層と水層とに2層分離した後、有機層に含まれるフルフラールを蒸留分離等で精製して製品のフルフラールを得る。
(Recovery furfural)
As described above, in order to recover furfural from the reaction solution containing furfural obtained by the dehydration reaction of the C5 saccharide in the sugar solution, the dehydration reaction solution is usually separated into an organic layer containing furfural and an aqueous layer. After separation into two layers, furfural contained in the organic layer is purified by distillation or the like to obtain furfural as a product.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.

なお、以下の実施例において、水分の分析はカールフィッシャー法(三菱化学製CA−21で測定)を用いて行った。粗フルフラール中のフルフラール(FRL)量の分析はガスクロマトグラフィー(GC)により行い、内部標準法(内部標準物質としてジオキサンを使用)により算出した。   In the following examples, the analysis of moisture was carried out by the Karl Fischer method (measured by Mitsubishi Chemical Corporation CA-21). The analysis of the amount of furfural (FRL) in the crude furfural was performed by gas chromatography (GC) and calculated by an internal standard method (using dioxane as an internal standard substance).

また、糖液中の各糖の含有量は、液体クロマトグラフィー(LC)により以下の条件で分析した。
機器名:Waters Alliance 2690 東ソー CO−8010
分析カラム:Shodex Sugar KS−801 300mm×8.0mm + Shodex Sugar KS−802 300mm×8.0mm
移動相:水
検出器:RI
試料は水系のクロマトディスク(0.45μm)で濾過し、その濾液を測定に用いた。
なお、2〜4糖のキシロオリゴ糖の分子量は3糖として重量平均分子量を算出した。
The content of each sugar in the sugar solution was analyzed by liquid chromatography (LC) under the following conditions.
Equipment name: Waters Alliance 2690 Tosoh CO-8010
Analysis column: Shodex Sugar KS-801 300 mm x 8.0 mm + Shodex Sugar KS-802 300 mm x 8.0 mm
Mobile phase: water Detector: RI
The sample was filtered with an aqueous chromato disk (0.45 μm), and the filtrate was used for measurement.
In addition, the molecular weight of the xylo-oligosaccharide of 2-4 saccharides calculated the weight average molecular weight as trisaccharide.

[実施例1]
<糖液の製造>
100mLミクロオートクレーブに、バガス(重量平均径1〜3mm)を6.0g、反応溶媒として脱塩水を27.1g、触媒として乳酸を0.93g入れて、容器を密閉した後、内部空間を窒素で置換した。240℃のオイルバス中で内容物を撹拌しながら190℃まで8分間かけて昇温し(到達圧力1.3MPa)、容器を取り出した。容器を冷却後、開放して再度バガス(重量平均径1〜3mm)を6.0g仕込み、容器を密閉した後、内部空間を窒素で置換した。240℃のオイルバス中で内容物を撹拌しながら190℃まで8分間かけて昇温し(到達圧力1.3MPa)、容器を取り出した。
[Example 1]
<Manufacture of sugar liquid>
6.0 g of bagasse (weight average diameter 1 to 3 mm), 27.1 g of demineralized water as a reaction solvent, and 0.93 g of lactic acid as a catalyst were placed in a 100 mL micro autoclave, and the vessel was sealed. Replaced. The contents were heated to 190 ° C. over 8 minutes while stirring the contents in a 240 ° C. oil bath (attained pressure: 1.3 MPa), and the container was taken out. After the vessel was cooled, it was opened, 6.0 g of bagasse (weight average diameter 1 to 3 mm) was charged again, the vessel was sealed, and the internal space was replaced with nitrogen. The contents were heated to 190 ° C. over 8 minutes while stirring the contents in a 240 ° C. oil bath (attained pressure: 1.3 MPa), and the container was taken out.

反応終了後、容器を室温まで放冷し、オートクレーブ中の反応液を全量回収した後、反応液からバガス残渣を固液分離し、得られた分離液(糖液)中の炭素数5の単糖(以下、「単糖」と記す。)、炭素数5の単糖を構成成分とする2〜4糖類(以下、「2〜4糖」と記す。)の合計の含有量をLC分析により求め、単糖に対する2〜4糖の合計の割合(百分率)(以下「2〜4糖/単糖」と記す。)を算出した。また、糖液中の単糖と全糖の分析結果から、炭素数5の単糖と炭素数5の単糖を構成成分とする多糖の重量平均分子量(以下「C5糖平均分子量」と記す。)を算出した。これらの結果を表1に示す。   After the completion of the reaction, the vessel was allowed to cool to room temperature, and the entire reaction solution in the autoclave was recovered. The bagasse residue was separated from the reaction solution by solid-liquid separation. The total content of saccharides (hereinafter, referred to as “monosaccharides”) and 2 to 4 saccharides (hereinafter, referred to as “2 to 4 saccharides”) composed of monosaccharides having 5 carbon atoms was determined by LC analysis. Then, the total ratio (percentage) of 2 to 4 sugars to monosaccharide (hereinafter referred to as “2 to 4 sugars / monosaccharide”) was calculated. From the analysis results of monosaccharides and total saccharides in the sugar solution, the weight average molecular weight of the monosaccharide having 5 carbon atoms and the polysaccharide containing the monosaccharide having 5 carbon atoms (hereinafter referred to as “C5 sugar average molecular weight”). ) Was calculated. Table 1 shows the results.

<フルフラールの製造>
上記の分離液(糖液)のうち、20.1gを100mLミクロオートクレーブに入れて、乳酸4.9g、溶媒としてテトラリン20.1gを追加して容器を密閉した後、内部空間を窒素で置換した。内容物を撹拌しながら190℃まで昇温し、190℃、1.3MPaGで30分、加熱撹拌して反応を行った。
反応終了後、撹拌を維持しながら室温まで放冷し、オートクレーブ中の反応液を全量回収し、これを粗フルフラールとした。
<Manufacture of furfural>
Of the above separated liquid (sugar liquid), 20.1 g was put into a 100 mL micro autoclave, 4.9 g of lactic acid and 20.1 g of tetralin as a solvent were added, the vessel was sealed, and the internal space was replaced with nitrogen. . The content was heated to 190 ° C. while stirring, and the reaction was carried out by heating and stirring at 190 ° C. and 1.3 MPaG for 30 minutes.
After the completion of the reaction, the mixture was allowed to cool to room temperature while maintaining the stirring, and the entire reaction liquid in the autoclave was collected to obtain crude furfural.

粗フルフラール中のFRL量を測定し、脱水反応に供した糖液中のC5糖類の合計量に対するフルフラールのモル分率(百分率)をC5糖ベースFRL収率として算出し、仕込バガス量(脱水反応に供したバガス量として換算)に対するフルフラールのモル分率(百分率)をバガスベースFRL収率として算出した。結果を表1に示す。   The amount of FRL in the crude furfural was measured, and the molar fraction (percentage) of furfural relative to the total amount of C5 saccharides in the sugar solution subjected to the dehydration reaction was calculated as a C5 sugar-based FRL yield. The mole fraction (percentage) of furfural with respect to the amount of bagasse provided in Example 1 was calculated as a bagasse-based FRL yield. Table 1 shows the results.

<比較例1>
実施例1において、100mLミクロオートクレーブにバガス(重量平均径1〜3mm)を16.0g、反応溶媒として脱塩水を29.0g、触媒として乳酸を8.3g入れて糖液を製造し、フルフラール製造時に乳酸を添加しなかった、こと以外は同様にして糖液の製造及びフルフラールの製造を行い、結果を表1に示した。
<Comparative Example 1>
In Example 1, 16.0 g of bagasse (weight average diameter 1 to 3 mm) was placed in a 100 mL micro autoclave, 29.0 g of demineralized water was used as a reaction solvent, and 8.3 g of lactic acid was used as a catalyst to produce a sugar solution, and furfural was produced. The production of sugar solution and the production of furfural were carried out in the same manner except that lactic acid was not added at times, and the results are shown in Table 1.

Figure 0006648545
Figure 0006648545

表1より、糖液中のC5糖類の重量平均分子量を本発明の範囲内に制御することにより、フルフラールを高収率で得ることができ、工業的なフルフラールの製造に際して有用であることが分かる。   From Table 1, it can be seen that by controlling the weight average molecular weight of the C5 saccharide in the sugar solution within the range of the present invention, furfural can be obtained in a high yield and is useful in industrial production of furfural. .

Claims (12)

反応槽内で、非可食バイオマス資源を原料として、溶媒及び触媒の存在下に反応を行い、得られた反応液から糖液を抽出して、フルフラール製造原料用糖液を製造する方法において、
該溶媒に対する該非可食バイオマスの割合が0.1〜40重量%であり、
該糖液が炭素数5の単糖と炭素数5の単糖を構成成分として有する多糖とを含み、該単糖と多糖の重量平均分子量が200以上1000以下である、フルフラール製造原料用糖液の製造方法。
In a reaction tank, a non-edible biomass resource is used as a raw material, a reaction is performed in the presence of a solvent and a catalyst, and a sugar liquid is extracted from the obtained reaction solution, in a method for producing a sugar liquid for furfural production raw material,
A ratio of the non-edible biomass to the solvent is 0.1 to 40% by weight,
The sugar solution for furfural production raw material, wherein the sugar solution contains a monosaccharide having 5 carbon atoms and a polysaccharide having a monosaccharide having 5 carbon atoms as constituents, and the weight average molecular weight of the monosaccharide and the polysaccharide is 200 to 1,000. Manufacturing method.
前記抽出される糖液の炭素数5の単糖の含有量を、0.05重量%以上8重量%以下に制御する、請求項1に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The method for producing a sugar solution for furfural production raw material according to claim 1, wherein the content of the monosaccharide having 5 carbon atoms in the sugar solution to be extracted is controlled to be 0.05% by weight or more and 8% by weight or less. 前記抽出される糖液中の前記多糖のうち2〜4糖類の含有量を、炭素数5の単糖の含有量に対して20重量%以上に制御する、請求項1又は2に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The furfural according to claim 1 or 2, wherein the content of 2 to 4 saccharides among the polysaccharides in the extracted sugar solution is controlled to 20% by weight or more based on the content of monosaccharide having 5 carbon atoms. A method for producing a sugar liquid for production raw materials. 前記抽出される糖液中の前記多糖のうち2糖類の含有量を、0.01重量%以上5重量%以下に制御する、請求項1〜3のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The sugar liquid for furfural production raw materials according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of disaccharides among the polysaccharides in the sugar liquid to be extracted is controlled to 0.01% by weight or more and 5% by weight or less. Manufacturing method. 前記抽出される糖液中の前記多糖のうち4糖類の含有量を、0.005重量%以上3重量%以下に制御する、請求項1〜4のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The sugar liquid for furfural production raw materials according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of tetrasaccharides among the polysaccharides in the extracted sugar liquid is controlled to 0.005% by weight or more and 3% by weight or less. Manufacturing method. 前記非可食バイオマス資源がバガスである、請求項1〜5のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the non-edible biomass resource is bagasse. 前記触媒が有機酸である、請求項1〜6のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The method for producing a sugar liquid for furfural production raw materials according to any one of claims 1 to 6, wherein the catalyst is an organic acid. 前記有機酸が、蟻酸、酢酸、及び乳酸のいずれか1種又は2種以上である、請求項7に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The method for producing a sugar liquid for furfural production raw materials according to claim 7, wherein the organic acid is at least one of formic acid, acetic acid, and lactic acid. 前記溶媒が水である、請求項1〜8のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The method for producing a sugar solution for a furfural production raw material according to any one of claims 1 to 8, wherein the solvent is water. 前記溶媒が水と有機溶媒の混合溶媒である、請求項1〜8のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the solvent is a mixed solvent of water and an organic solvent. 前記有機溶媒が炭化水素溶媒である、請求項10に記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法。   The method according to claim 10, wherein the organic solvent is a hydrocarbon solvent. 請求項1〜11のいずれかに記載のフルフラール製造原料用糖液の製造方法で得られる糖液を用いてフルフラールを製造する、フルフラールの製造方法。
の製造方法。
A furfural production method for producing furfural using the sugar liquid obtained by the method for producing a furfural production raw material sugar liquid according to any one of claims 1 to 11.
Manufacturing method.
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