JPS59500648A - Method for hydrolyzing cellulose to glucose - Google Patents

Method for hydrolyzing cellulose to glucose

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JPS59500648A
JPS59500648A JP58501331A JP50133183A JPS59500648A JP S59500648 A JPS59500648 A JP S59500648A JP 58501331 A JP58501331 A JP 58501331A JP 50133183 A JP50133183 A JP 50133183A JP S59500648 A JPS59500648 A JP S59500648A
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JP
Japan
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solution
cellulose
glucose
water
temperature
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JP58501331A
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Japanese (ja)
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ヨハンソン・エイク・アラン
ロマン・アレン
アルマネ・ジヤン−ミシエル
サシエツト・ジヤン−ピエ−ル
Original Assignee
バテル メモリアル インステイチユ−ト
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    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials

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Abstract

Wet cellulose is treated by gaseous HCl without cooling, which results in a preliminary degradation of the material and deformation of an aqueous acid solution of oligomer sugars. This solution is then supersaturated by HCl in order to complete the hydrolysis, resulting in the formation of reversion oligomers and, after degasing, recovery of a portion of HCl and addition of water, said oligomers are transformed into glucose by boiling in a diluted acid medium.

Description

【発明の詳細な説明】 セルロースのグルコースへの 加水分解方法 本発明は、セルロースに含浸される水の中に塩加水素ガスを溶解させることにょ シ得られる過飽和の塩酸の水溶液を用いて湿ったセルロースを加水分解してグル コースに変成する方法を提供することを目的とする。[Detailed description of the invention] cellulose to glucose Hydrolysis method The present invention involves dissolving chlorinated hydrogen gas into the water that is impregnated into cellulose. Hydrolyze the wet cellulose using the resulting supersaturated aqueous solution of hydrochloric acid to The purpose is to provide a way to transform into a course.

「過飽和」又は「過濃縮」によシ、溶液の水に対するHCtの重量濃度が、所定 の温度及び圧力において気体HC1を用いて純水をその平衡点まで飽和させるこ とによって通常得られる濃度より高いということを意味する。このように、周囲 圧力下におけるHCL水溶液中のHCtの重量での最大溶解度は、℃で示すさま ざまな温度に対して下記の値に相当することが知られている:10°/44.0 4 ; 20°/4202;30°/40.22;40°/38.68 ; 5 0°/37.34;60°/35.94(例えば、カークとオスマー(KIRK & OTHMER) 、 Encyclopedia of Chemical  Technology(195o)12 、9187を参照のこと)。純水の 代りに有機物質の水溶液、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド又は他の 水相溶性溶剤を用いることによって、実質上これらの溶解度の値を上げることが できる。“Supersaturation” or “overconcentration” means that the weight concentration of HCt relative to water in the solution is Saturation of pure water to its equilibrium point with gaseous HC1 at a temperature and pressure of This means that the concentration is higher than that normally obtained. In this way, the surrounding The maximum solubility by weight of HCt in aqueous HCL solution under pressure is as shown in °C. It is known that for various temperatures it corresponds to the following value: 10°/44.0 4; 20°/4202; 30°/40.22; 40°/38.68; 5 0°/37.34; 60°/35.94 (e.g. Kirk and Osmer (KIRK & OTHMER), Encyclopedia of Chemical Technology (195o) 12, 9187). pure water Alternatively, an aqueous solution of an organic substance, such as alcohol, dimethylformamide or other By using water-compatible solvents, these solubility values can be substantially increased. can.

この目的のために、スイス特許第228,914号に開示されているように、糖 を用いることができる。For this purpose, sugar can be used.

実際に、このゴ;献は、(同一の温度及び圧力条件下での)純水中の飽和濃度を 越える(ガス状HC1の溶解によって得られる)濃度のHClを含有する糖溶液 中でのセルロースの効果的な溶解を述べている。この文献によれば、この方法に より、80重量部を越えないHCtを用いることによって100重量部のセルロ ースをグルコースへ変成することが可能であった。In fact, this goal is to calculate the saturation concentration in pure water (under the same temperature and pressure conditions). A sugar solution containing a concentration of HCl (obtained by dissolving gaseous HCl) exceeding describes the effective dissolution of cellulose in According to this literature, this method Therefore, by using not more than 80 parts by weight of HCt, 100 parts by weight of cellulose It was possible to convert sugar into glucose.

しかしながら、そのような作用を達成するためには、加水分解基材を(セルロー スを透過する水を用いて)過度に水で薄めぬように、(水分率10%の)予°備 乾燥されたセルロースを用いることが必要である。今や公知のように、木材、わ ら、等のようなリグノセルロース材料(水分率約30〜50%)の脱リグニンか ら由来するセルロース中に存在する水の蒸発は、産業上不経済な多量のエネルギ ーを消費することを必要としている。However, to achieve such an effect, a hydrolyzed base material (cellulose Preparation (at 10% moisture content) should be done without excessive water dilution (using water that passes through the bath). It is necessary to use dried cellulose. As is now known, wood Delignification of lignocellulosic materials (moisture content approximately 30-50%) such as The evaporation of water present in cellulose derived from need to consume.

それゆえに、セルロースの糖への変成を可能にする濃縮されだ塩酸水溶液をその 場で供給するために、ガス状のHCtを用いて直接に湿ったセルロースを飽和さ せることによってこの不利益を改善する試みがは、セルロース集合体内に熱を発 生させ、そして現在まで、この熱は反応生成物の安定性に関して有害だと考えら れ、そして別の方法によるそのことに対する改善が試みられた。このように、ヨ ーロッパ特許出願第81201182.3号及びこの出願中に引用される他の文 献によれば、セルロースを透過する水分中へのガス状のHClの溶解によって発 生する熱を何らの実質的な温度上昇を伴わない冷却方法によって吸収するように 、比較的低い温度において、このガス状のHC7の添加を果たすものである。目 下のととろ、そのけば構造のため、セルロースと冷却表面との間に良好な接触が なく、そして通常の冷却装置では低い水準にその温度を維持するには効率が悪い 。Therefore, concentrated aqueous hydrochloric acid solution, which enables the conversion of cellulose into sugars, is Directly saturate the wet cellulose with gaseous HCt for in situ delivery. Attempts to improve this disadvantage by and until now, this heat has not been considered detrimental with respect to the stability of the reaction products. Attempts were made to improve this problem using other methods. In this way, Yo Patent Application No. 81201182.3 and other texts cited in this application According to the literature, it is generated by the dissolution of gaseous HCl in water that permeates through cellulose. the heat generated by the system is absorbed by a cooling method that does not involve any substantial temperature increase. , which accomplishes this addition of gaseous HC7 at relatively low temperatures. eye Due to its fluffy structure at the bottom, there is good contact between the cellulose and the cooling surface. and normal cooling equipment is inefficient at maintaining that temperature at a low level. .

他の文献、すなわち、スイス特許第97.623号及びワイ、クサマ(Y、 K USAMA )による” Ce1lulosesaccharificatio n Process with HCl Gas”と題された文献、Chemi cal Economy and EngineeringReview 11  (6) (1979) 、 p、32〜36によれば、最初に濃縮された塩酸 水をセルロースに含浸させ、その後(約40%の濃度を有する)この酸に、溶解 時にほとんど熱を生じないようなガス状のHClを添加する。しかしながら、こ の場合にも、用いられるガス状のHCl量をできる限シ制限したいと思うならば 、前述のような、不経済である5〜10襲の水を含有する予備乾燥されたセルロ ースを用いることが好ましい。Other documents, namely Swiss Patent No. 97.623 and Y, K. Ce1lulosesaccharificatio by USAMA) n Process with HCl Gas”, Chemi cal Economy and Engineering Review 11 (6) (1979), p. 32-36, first concentrated hydrochloric acid Impregnating the cellulose with water and then dissolving it in this acid (with a concentration of about 40%) Sometimes gaseous HCl is added which produces little heat. However, this Also, if you want to limit the amount of gaseous HCl used as much as possible, , pre-dried cellulose containing 5 to 10 drops of water, which is uneconomical, as mentioned above. It is preferable to use a base.

また、産業の実際においては、前述して引用した文献の最初の文献に開示された 理想的な態様に適した極めて乾燥しかつ純粋々セルロースはめったに処理されな いが、湿ったセルロース製品、例えば、木材波−スト及び木材パルプ又は他のリ グノセルロース材料は極めて頻繁に処理される。このような材料の水分率レベル は、しばしば水分30〜41係そして50係までものオーダーにある。分解され るセルロース中に存在するこの水は、当然にこの酸を薄め、そして溶液の溶解能 力を代償にして酸のグレードを低下させる。実例として、100gの40%塩酸 溶液中に40係の水分重量を有するセルロースを溶解させる場合には、出発の酸 中にこの湿ったセルロースの5g(2gの水分)のみを添加した後、酸のタイタ ーが約40〜39%になることがわがる;そして、39係において、この酸の溶 解能力は既に顕著に低められているから、これを回復させるために、めガス状の HClを添加するととが必要であろう。従って、実際には、湿ったセルロースを 加水分解的に減成したい場合には、規則正しく追加のガス状のHClを添加する ことによりセルロース中の水に対し5 て有利に規則正しく HCtタイターの滴を補うであろうことがわかる。更にこ の点について、100gの40チ酸中に、18重量%の減成生成物(糖及びその 他のオリゴマー)の溶液を与える約22&の乾燥セルロースを溶解させ得るに過 ぎないことを認める。In addition, in actual industrial practice, the information disclosed in the first document cited above is Extremely dry and pure cellulose suitable for ideal embodiments is rarely processed. However, wet cellulosic products such as wood corrugations and wood pulp or other Gnocellulosic materials are very frequently processed. Moisture level of such materials The water content is often on the order of 30-41 and even 50 parts. disassembled This water present in the cellulose naturally dilutes the acid and reduces the solubility of the solution. Reduces acid grade at the cost of power. As an illustration, 100g of 40% hydrochloric acid When dissolving cellulose with a water weight of 40 parts in solution, the starting acid After adding only 5g of this wet cellulose (2g of water), the acid titer was added. It is found that the amount of acid is about 40-39%; Since the solving ability has already been significantly reduced, in order to recover it, It may be necessary to add HCl. Therefore, in reality, wet cellulose If hydrolytic degradation is desired, add additional gaseous HCl regularly. 5 for water in cellulose. It can be seen that the droplets of HCt titer will be advantageously regularly supplemented. Furthermore, this In terms of (other oligomers) to give a solution of about 22°C of dry cellulose. I admit that it's not too much.

さて、40℃においてこの溶液中にガス状のHClをあわ立たせると、後者は容 易に、溶液のHCtタイターが40℃において48%のオーダーの値に達するよ うな溶液(前述のように平衡において常態では、40℃において純水中で38. 68%のタイターを越えることができない)を与えるような追加の15〜16. 9のHCtを吸収する。このような溶液は、乾燥したセルロースに対して驚くべ き溶解力を有する;実際に、溶かされ、そしてその後加水分解的に(グんコース 及び他のオリゴマーに)減成される生成物の溶液濃度が84重量%のオーダーに あるような溶液を与えながら次第に溶かされるであろうそれの580gを40℃ において更に加えることが可能で64sこの例において、全体で約600gの乾 燥セルロース及び60gの水を用いた(実際に、100gの40 % HCtを 用いて出発した)。そしてこの乾燥したセルロースの全量に関連した水の重量は 、後者に対する10%のオーダーの潜在する湿分に相当する。従って、水分レベ ルが10%を越えるセルロース生成物の処理を行なう場合、その繊維中に既に存 在する水分量は、既に、塩酸ガスと共に、処理用の酸性溶液を構成するに十分で あり、そして原則としてより多くの水を添加しようとする必要はない。もちろん 、HCAの節約のために、加水分解されるべきセルロースをグルコースに変成す るに必要な最少量の水の存在下に操作すること(轟然、存在する水の量が少なけ れば少々い程、所定の濃度の溶液を得るだめのHCl0量は少ない)が好ましく 思われるけれども、湿ったセルロースを乾燥させることは有利でなく、そして、 極めて頻繁に10%以上の水分(通常は30〜40係)を含有するセルロースを 用いた作業がなされる。付随的に言えば、過剰の水が、稀釈によって、反応混合 物の流動性を確実に改善するということは注目すべきことである。Now, when gaseous HCl is bubbled in this solution at 40°C, the latter becomes voluminous. It is easy for the HCt titer of the solution to reach values on the order of 48% at 40°C. solution (as mentioned above, at equilibrium, 38% in pure water at 40°C). Additional 15-16. Absorbs 9 HCt. Such solutions work wonders against dry cellulose. has a strong dissolving power; in fact, it can be dissolved and then hydrolytically (glucose and other oligomers), the solution concentration of the degraded product is on the order of 84% by weight. 580 g of it will be gradually dissolved giving a solution of 40°C. In this example, approximately 600 g of dry Using dried cellulose and 60 g of water (actually, 100 g of 40% HCt ). And the weight of water associated with this total amount of dry cellulose is , corresponds to a potential moisture content of the order of 10% for the latter. Therefore, the moisture level When processing cellulose products containing more than 10% The amount of water present is already sufficient to form the acidic solution for treatment together with the hydrochloric acid gas. Yes, and in principle there is no need to try to add more water. of course , converting cellulose to be hydrolyzed into glucose to save HCA. operate in the presence of the minimum amount of water necessary to The lower the concentration, the smaller the amount of HCl0 required to obtain a solution with a predetermined concentration) is preferable. Although it seems, it is not advantageous to dry wet cellulose and Very often cellulose containing more than 10% moisture (usually 30-40%) is The work is done using Incidentally, excess water can be added to the reaction mixture by dilution. It is noteworthy that the fluidity of materials is definitely improved.

本発明に係る方法は、このように比較的湿ったセルロースを用いて作業すること ができ、そしてそれにもかかわらず公知の方法と比較してHCtの実質的な節約 を達成することが可能である。後程わかるように、この方法はまだ、エネルギー を節約する。これは、冷却方法による温度調節を行わずにガス状のHCLを用い て有効に湿ったセルロースの予備含浸を行なってもよく、放出される熱は加水分 解の進行及び反応収量に何らの有害な影響も与えないという驚くべき発見に基づ くものである。実際に、この最初の段階において、繊維を透過する水中にガス状 のHCtを溶解させることによって形成される塩酸の作用は、最初にセルロース 鎖の短鎖への減成を引き起こすが、この段階で遊離されるグルコース量は、との 段階で達成される比較的に高温にもかかわらず、まだそれの可能な分解量に対し て少量すぎて実質的な収量の減少を引き起こさないと信じられる。対照的に、こ の予備的な加水分解の結果として、けば立った繊維集合体は、収縮して半液体集 合体となる。The method according to the invention thus requires working with relatively moist cellulose. and yet with substantial savings in HCt compared to known methods. It is possible to achieve this. As you will see later, this method still uses energy Save money. This method uses gaseous HCL without temperature control through cooling methods. Pre-impregnation of effectively moist cellulose may be carried out using Based on the surprising discovery that it does not have any detrimental effect on the solution progress or reaction yield. It's a spider. In fact, in this first step, gaseous substances enter the water passing through the fibers. The action of hydrochloric acid, which is formed by dissolving HCt of This causes degradation of the chain into shorter chains, but the amount of glucose liberated at this stage is Despite the relatively high temperatures achieved in the stage, still relative to the amount of possible decomposition of it It is believed that this amount is too small to cause substantial yield reduction. In contrast, this As a result of the preliminary hydrolysis of It becomes a combination.

かかる半液体集合体はそれが中に含まれる容器の壁を湿し、その後従来の方法に よって有効に冷却され得る。Such a semi-liquid aggregate moistens the walls of the container in which it is contained and is then subjected to conventional methods. Therefore, it can be effectively cooled.

要約すれば、本発明のプロセスは下記のように特徴付けられる: セルロース材料を、2つの個々の工程を含む減成にさらす(前記の2つの工程は 、明確な移行を伴わずに連続して実行できる)。最初の工程において、冷却せず にセルロース繊維にガス状のHCtを含浸させる。かかるガス状のHCtはこれ らの繊維上に吸収される利用できる水(セルロース水分)中に迅速に溶′解し、 タイターが純水中のHCtの飽和濃度にほぼ相当するような溶液を形成する。こ の実施によシ多のオーダーの値まで上昇する。このような条件において、迅速な セルロースの予備減成が、セルロース繊維中にこのようにして形成される酸中の 予備減成生成物の溶解を伴なって生ずる。従って、この溶液は、我々が前に知っ たように、追加量のHCLを溶解させることが可能でこのようにして「過濃縮」 溶液を形成する。この技術の現在の状態(例えば、ヨーロッノe特許出願第81 201182.3号に記載されている)によれば、このような高温はセルロース 加水分解反応生成物に有害である(例えば、遊離されたヘキソースの分解)こと が一般に認められ、これらの不利益を最小にするためとの含浸を低温(0及び1 0℃の間、又は一層低く)で果たす努力がなされた。しかしながら、既に指摘し たように、このような温度制御は、セルロースのけば立った性質及びそれと冷却 面との効果のない接触のため実際に達成されることは困難である。そして今や、 次のことが見い出された。すなわち、ガス状のHCAを用いた湿ったセルロース の含浸の現象に対するこの連続的な温度上昇は、セルロースの加水分解的減成か ら得られる生成物に対して無害であるばかりでなく、さらにその後の加水分解操 作に大変著しく好都合であり、グルコースの最終収量を増加させる;従ってこの 段9 望ましくなくなりさえする。以下の記述において、温度制御を伴わないガス状の HCAを用いたこの含浸の段階を「断熱吸収」の語によって定義するものである 。In summary, the process of the invention is characterized as follows: The cellulosic material is subjected to degradation comprising two separate steps (the two steps being , which can be executed sequentially without clear transitions). No cooling in the first step Cellulose fibers are impregnated with gaseous HCt. This gaseous HCt is It quickly dissolves in the available water (cellulose water) which is absorbed onto the fibers of A solution is formed whose titer approximately corresponds to the saturation concentration of HCt in pure water. child increases to a value of the order of magnitude. Under these conditions, a quick Pre-degradation of cellulose occurs in the acid formed in this way in cellulose fibers. Occurs with dissolution of predegradation products. Therefore, this solution is As mentioned above, it is possible to dissolve additional amounts of HCL and in this way "superconcentrate" Form a solution. The current state of the technology (e.g. European e-patent application no. 81) 201182.3), such high temperatures cause cellulose be harmful to hydrolysis reaction products (e.g. decomposition of liberated hexoses) It is generally accepted that to minimize these disadvantages and impregnation at low temperatures (0 and 1 Efforts have been made to achieve temperatures between 0° C. or even lower. However, as already pointed out As previously mentioned, such temperature control is due to the fuzzy nature of cellulose and its cooling properties. This is difficult to achieve in practice due to ineffective contact with surfaces. And now, The following was discovered. i.e. wet cellulose with gaseous HCA This continuous temperature increase for the phenomenon of impregnation of cellulose may be due to the hydrolytic degradation of cellulose. Not only is it harmless to the product obtained from the very significantly beneficial to crops and increases the final yield of glucose; therefore, this Step 9 It even becomes undesirable. In the following description, gaseous This step of impregnation with HCA is defined by the term "adiabatic absorption". .

いったんこの予備的な断熱吸収がなされると、セルロースは濃縮され、予備減成 生成物の酸溶液との接触によって部分的に溶ける。そして反応容器の壁とそれと の接触がより効果的であるので、例えば冷却液体と共に移動される外部冷却用マ ントルによって、温度制御が比較的簡単に確立されるように寿る。Once this preliminary adiabatic absorption has taken place, the cellulose is concentrated and predegraded. The product partially dissolves on contact with acid solution. and the walls of the reaction vessel and For example, external cooling mats that are moved together with the cooling liquid temperature control is relatively easy to establish.

従って、反応の継続が温度制御の条件下で起こり得る。次いで断熱吸収段階の後 に、この吸収に有利である温度(比較的低温)において部分的に減成されるセル ロースを囲む溶液中のガス状のHCtの追加の溶解を含む段階が続くであろう。Continuation of the reaction can therefore occur under temperature controlled conditions. Then after the adiabatic absorption stage cells that are partially degraded at temperatures that favor this absorption (relatively low temperatures). A step will follow involving additional dissolution of gaseous HCt in the solution surrounding the loin.

この段階は、反応に付される繊維の集合体のほぼ完全な液化、加熱期間の後はど 起こる完全な溶解をもって終わる。そのような液化のみが糖及び他の予備減成生 成物の酸性溶液の(断熱段階における)予備的な形成のため(前述の理由によっ て)有効に起こり得るものであり、この解釈は、追加量のHClを用いた過飽和 の後、溶解された生成物の存在のため可能であるこのような追加が、残余のセル ロース上に作用し、そしてこれを低温においてさえ、次いで完全に加熱下に、完 10 7俵顯59−500648 (4)全に溶解させることが可能であるとい うものである。This stage involves almost complete liquefaction of the fiber mass subjected to the reaction, which occurs after a heating period. Ends with complete dissolution occurring. Only such liquefaction removes sugars and other predegradants. Due to the preliminary formation (in the adiabatic stage) of the acidic solution of the product (for the reasons mentioned above) This interpretation is based on supersaturation using additional amounts of HCl. After such addition, which is possible due to the presence of dissolved products, residual cells Work on the loin and bring this even at low temperature, then under full heat, until done. 10 7 Tawara 59-500648 (4) It is possible to completely dissolve Is Umono.

この第二段階は、「恒温吸収」として定義され、従っテ過飽和HC1中のセルロ ースのほぼ完全な溶解からなる濃厚な液体の形成を導く。この溶解が起こった後 に、減成を完了に到らせ(これは大変短時間内に又は30〜40℃において1〜 3時間内に起こり得る)、(例えばガス抜きによって) HClの主要部分を除 去するとと、水で稀釈すること、そして最終的に、この稀釈溶液(そのHCtの クイターは1〜5係のオーダーにある)を沸騰させ、大部分の場合に100係に 近い収量の(後加水分解段階による)グルコースへのそれの完全な変成を達成す ることが十分であると考えるならば、本発明は大変興味深いことに思えるであろ う。この記載における混乱を避けるために、この酸の水溶液のレベル、クイクー 又は別のHCt濃度値が、この溶液中におそらく溶解されているであろう他の物 質を無視して、酸及び水の重量により分割されるHCtの重量によって与えられ ることを思い出すであろう。This second step is defined as “isothermal absorption” and therefore the cellulose in supersaturated HCl. leads to the formation of a thick liquid consisting of almost complete dissolution of the base. After this dissolution has occurred (this can be done within a very short time or at 30-40°C). (can occur within 3 hours), removing the main part of the HCl (e.g. by degassing) and dilution with water, and finally this diluted solution (that HCt Quieter (on the order of 1 to 5 parts) is brought to a boil, and in most cases it is on the order of 100 parts. Achieving its complete transformation into glucose (by a post-hydrolysis step) with close yields If we consider that it is sufficient to cormorant. To avoid confusion in this description, the level of the aqueous solution of this acid, or other HCt concentration values that may be dissolved in this solution. given by the weight of HCt divided by the weight of acid and water, ignoring You will remember that.

このさまざまな反応段階に関連する操作条件に関して、下記の一般的な情報を供 給し得る:断熱吸収段階を実施するだめに、比較的高温の上昇を伴う迅速な含浸 を可能にするに十分な速度のHClのガス流を有利に用いる。40〜100℃の 第1 一ダーの温度が有利であシ、70〜100℃の範囲が好ましい。実際に、温度が この範囲内にある場合には、セルロース繊維の予備的な減成速度は酸性溶液の獲 得に十分である。かかる酸性溶液の加水分解生成物濃度は、次の恒温段階におい てこの溶液によって吸収されるべきHClの量が、同一の条件下に純水を用いて 得られる対応する値を著しく越える過飽和レベルを与えるに十分であること、を 可能にするのに適当である。もちろん、最初の段階で用いられるHCl量は、出 発セルロースの水分レベル(この水分は、原則として、10〜50重量%まで変 わシ得る)によっており、このレベルが高ければ高い程、所望の濃度の酸を供給 するために添加されるHClは多いものと理解される。We provide the following general information regarding the operating conditions associated with this various reaction steps. Possible: rapid impregnation with relatively high temperature rise to carry out an adiabatic absorption step Advantageously, a gas flow of HCl is used at a velocity sufficient to allow. 40~100℃ 1st Temperatures of about 100° C. are advantageous, with a range of 70 to 100° C. being preferred. In fact, the temperature Within this range, the preliminary degradation rate of cellulose fibers is It's good enough. The concentration of hydrolysis products in such an acidic solution is determined in the next isothermal step. The amount of HCl to be absorbed by the lever solution was determined using pure water under the same conditions. be sufficient to give a supersaturation level that significantly exceeds the corresponding value obtained. appropriate to enable. Of course, the amount of HCl used in the first step Moisture level of cellulose (as a general rule, this moisture varies from 10 to 50% by weight) The higher this level is, the more likely it is to supply the desired concentration of acid. It is understood that a large amount of HCl is added to achieve this.

実際問題として、70〜100℃の範囲の温度において、得られる含浸溶液の酸 レベルがこの溶液に関してHC7の重量で約39及び45係の間に含まれるよう なHCl量を添加することが好ましいということが確認された。セルロース集合 体内の温度上昇は、HCt吸収率に(すなわち、処理されるセルロースの集合体 に関して用いられるガスの流速に)並びにそれの含水率によるものであるけれど も、吸収現象の間にこの集合体のさまざ捷な点で測定される温度値は大して相違 しておらず、そしてこのことは、反応熱がだやすく集合体の繊維内に又はその中 を通過するガスの過剰分内に分散することを示すものであるということも注目す べき興味深いことである。観察される有意な変数のみが特定の時間、すなわち最 高温度が集合体内のさまざ捷な点で達成されるまでの時間に関連し、この最高温 度の場所は、当然吸収ガスの前方が集合体の中を進行する時の処理下のその集合 体の一端から他端(例えば、底部から頂部)への時間の経過とともに移動するも のである。セルロース中の低い水分レベル(10〜20重量係重量対しては温度 上昇値が前述の範囲(40〜60℃又は更にそれ以下)の低い部分に対応するの に反して、高い水分レベル(ao−sos)に対しては温度上昇値が更に重要で あり、前述の範囲(70〜100℃又は特別の場合には更にそれ以上)の上部に 近づくということも注目されるべきことである。一般に、前述の範囲の頂部に近 い温度を用いることは加水分解操作の終点における高収量のグルコースに有利で あるけれでも、しかし力から、これらの温度は所望の生成物の起こシ得る熱分解 (クール状の残留物の形成)を防ぐだめに高すぎるべきではないということが注 目された。従って、温度が処理下に繊維の集合体の各点において迅速に上昇し、 次いで放出された熱の急速な発散のため温度が迅速に降下することを確実にする ことは、とりわけ重要である。それから、この操作の質は、セルロース繊維の集 合体の各点における断熱含浸工程に相当する温度ピークの「険しさJに、ある程 度依存するであろう。ガス状のHCtの流速を適当に調整することによりこのピ ークの険しさを調節するものである。As a practical matter, at temperatures in the range 70-100°C, the acid Levels should be between about 39 and 45 by weight of HC7 for this solution. It was confirmed that it is preferable to add a certain amount of HCl. cellulose assembly An increase in temperature within the body will affect the rate of HCt absorption (i.e., the aggregates of cellulose being processed). depending on the flow rate of the gas used) as well as its moisture content. Also, during the absorption phenomenon, the temperature values measured at various points of this aggregate are not very different. and this means that the heat of reaction is easily transferred into or within the fibers of the aggregate. It is also worth noting that the That's an interesting thing to do. The only significant variables observed are at a particular time, i.e. This maximum temperature is related to the time it takes for high temperatures to be achieved at various points within the assembly. The location of the degree is naturally that aggregate under processing as the front of the absorbing gas progresses through the aggregate. A body that moves over time from one end of the body to the other (e.g., from the bottom to the top) It is. Low moisture level in cellulose (10-20% by weight for temperature The increase value corresponds to the lower part of the above range (40-60℃ or even lower). On the contrary, for high moisture levels (ao-sos) the temperature rise value is even more important. Yes, above the range mentioned above (70-100℃ or even higher in special cases) It is also worth noting that it is getting closer. Generally near the top of the aforementioned range. Using lower temperatures favors higher yields of glucose at the end of the hydrolysis operation. However, due to the force, these temperatures may cause thermal decomposition of the desired product. Note that it should not be too high to prevent (formation of cool-like residue). I was noticed. Therefore, the temperature rises rapidly at each point of the fiber mass under treatment, then ensure that the temperature drops quickly due to rapid dissipation of the released heat This is especially important. Then, the quality of this operation depends on the concentration of cellulose fibers. To some extent, the steepness J of the temperature peak corresponding to the adiabatic impregnation process at each point of coalescence It will depend on the degree. This peak can be achieved by appropriately adjusting the flow rate of gaseous HCt. This adjusts the steepness of the arc.

この集合体の温度が放出された熱の内部発散の結果として降下した後、第二の操 作、すなわち恒温吸収段階が断熱吸収に続いて起こる。この恒温吸収が導かれる 付近の温度は、最初の段階における一般の状態に幾分かは依存するであろう。一 般に、断熱段階が前述の範囲の高い側の温度において達成された場合、繊維を透 過する溶液は比較的高濃度の溶解されだ減成生成物で飽和され、その結果として 、有意な程度の過飽和を達成するためのそれのHCt吸収容量は(比較的高温に おいてでさえ)比較的大きくなるであろう。第二段階のHCA吸収が達成される 温度(ここでわかるように、水溶液の温度が低ければ低い程それのHCA吸収容 量が高まる)は、それゆえに、そのような過飽和に対して所望されるレベルに関 してはむしろ重要ではなく、その温度は、例えば、10〜40℃の間に包含され 得る。対照的に、′最初の段階が前述の範囲のむしろよシ低い部分の温度で実施 された場合、透過する溶液のHC1吸収容量がよシ小さくなシ、その結果として 、所望の高いHC1過飽和レベルを達成するために、むしろ、例えば、5〜30 ℃のオーダーの低温、好ましくは10〜20℃の間隔の低温下に第二段階を行な うことが好ましいであろう。いずれの方法によっても、この場合の要所の基準は 、第ニ一段階の終点において得られる水溶液の最終的な酸レベルであシ、このレ ベルは同一の条件下に純水を用いて得られる最大飽和レベルを少なくとも5係1 で越えるものである。このレベルは43〜60重量係の間にとどまシ得るもので 、好ましい間隔は48〜52襲である(ここでわかるように、このような溶液の 酸レベルは、この中に溶けている糖及び他のオリゴマーを無視して、この溶液の HCt及び水の合計重量によって分けられるHCtの重量によって与えられるも のである)。第二段階の終点において、この操作が5〜20℃の間で行なわれた 場合には、セルロース集合体は一般的にむしろ流動性のペーストの形で存在する 。対照的に、この第二段階が比較的高温(例えば、20〜40℃の間)において 実施された場合は、セルロースはほとんどすべて溶かされ、そしてこの集合体は 粘稠な液体である。After the temperature of this aggregate has fallen as a result of internal dissipation of the released heat, the second operation Adiabatic absorption is followed by an isothermal absorption phase. This isothermal absorption is derived The temperature in the vicinity will depend somewhat on the prevailing conditions at the initial stage. one In general, if the adiabatic step is achieved at a temperature on the higher end of the aforementioned range, the fibers will be transparent. The solution is saturated with a relatively high concentration of dissolved degradation products, and as a result , its HCt absorption capacity to achieve a significant degree of supersaturation (at relatively high temperatures) even if the Second stage HCA absorption is achieved Temperature (as can be seen here, the lower the temperature of the aqueous solution, the greater its HCA absorption capacity. (increasing amount) is therefore related to the desired level for such supersaturation. It is rather unimportant that the temperature is, for example, between 10 and 40°C. obtain. In contrast, if the first stage is carried out at a temperature in the rather lower part of the range mentioned above, , the HC1 absorption capacity of the permeating solution is much smaller, and as a result , rather, to achieve the desired high HCl supersaturation level, e.g. The second stage is carried out at a low temperature on the order of 10°C, preferably in the interval 10-20°C. It would be preferable to Regardless of the method, the key criteria in this case are , the final acid level of the aqueous solution obtained at the end of the first stage. The maximum saturation level obtained using pure water under the same conditions is at least 5 times 1 It is something that can be overcome. This level can stay between 43 and 60 weight class. , the preferred interval is 48 to 52 strokes (as can be seen here, the The acid level is the value of this solution, ignoring sugars and other oligomers dissolved in it. Also given by the weight of HCt divided by the total weight of HCt and water ). At the end of the second stage, this operation was carried out between 5 and 20 °C. In some cases, cellulose aggregates generally exist in the form of a rather fluid paste. . In contrast, this second stage is performed at relatively high temperatures (e.g. between 20 and 40°C). When carried out, almost all the cellulose is dissolved and this aggregate is It is a viscous liquid.

このプロセスの第三段階は、第二段階の間に酸性溶液にすでに溶かされているが 又はほとんど完全に5 溶かされているセルロースの加水分解的減成の完了に関する。従って、この段階 において、対応するグルコース分子への分解が完了するまでグルコビラノース単 位の加水分解が継続するような(当然、後述でわかるようなセルロース中におそ らく存在する可溶性の不純物を除いては)実質上均質のじっとりした相又は液体 相が得られ、この後にレバージョンポリマーへの部分的な再重合が続く(例えば 、ケー。The third step of this process is that the solution is already dissolved in an acidic solution during the second step or almost completely 5 Concerning the completion of hydrolytic degradation of dissolved cellulose. Therefore, this stage In the process, glucobylanose monomers remain until the decomposition into the corresponding glucose molecules is completed. (Of course, as will be seen later, there is a risk of a moist phase or liquid that is substantially homogeneous (except for soluble impurities) phase is obtained, followed by partial repolymerization to a reversion polymer (e.g. , K.

ミーーラー(K、 MTJELLER)ら、Z、 LebensmittelU nters、 u、 Forsch、 100 、437〜441 (1955 )を参照せよ)。このプロセスの第二段階の終点において過飽和酸溶液中に、溶 かされた状態で存在するセロデキストリンの解重合を停止させるべき条件は臨界 的でなく、この溶液を完全な解重合を達成するに十分な時間の間所定の温度に保 持することで十分である。下記のおおよその条件が適描である:30℃/2〜3 時間;40℃/1時間;50℃/30分間;60℃/15分間;70℃710分 間;80℃15分間。この操作の間、一部のガス状のHClが、一般に、比較的 小さな割合ではあるが放出される。MTJELLER, K. et al., Lebensmittel, Z. nters, u, Forsch, 100, 437-441 (1955 ). At the end of the second stage of this process, the solution is added to the supersaturated acid solution. The conditions to stop the depolymerization of cellodextrin, which exists in the exposed state, are critical. The solution is held at a given temperature for a sufficient period of time to achieve complete depolymerization. It is enough to have it. The following approximate conditions are suitable: 30℃/2-3 Time: 40℃/1 hour; 50℃/30 minutes; 60℃/15 minutes; 70℃/710 minutes Time: 80°C for 15 minutes. During this operation, some gaseous HCl is generally released, albeit in a small proportion.

実際問題として、第二段階で用いられた反応器から除去される酸溶液が置かれる 密閉型の又は他の温度制御容器中でこの変成を行なうことが可能である。As a practical matter, the acid solution to be removed from the reactor used in the second stage is placed It is possible to carry out this transformation in a closed or other temperature controlled vessel.

この容器は、前記反応器の出口に直接に結合されたタンクであってもよく、その 容器の中で溶液は反応が完了まで進行するととを確実にするeに十分な程長く保 たれ、その後得られた溶液はガス抜きされる。This vessel may be a tank connected directly to the outlet of the reactor; The solution is kept in the container long enough to ensure that the reaction proceeds to completion. The resulting solution is then degassed.

どのプロセスの第四段階を構成するこのガス抜きは、当業者にとって通常の条件 下に、すなわち減圧下の加熱によって実施され得る。一般に、40〜100℃の 温度における2 0〜600 Torrのオーダーの圧力が有利である。一般に 、このガス抜き段階に達する酸溶液は以下のHCt含有量を有する:すなわち、 47〜50%/30℃:43〜45襲/40℃;42〜43チ150℃;40. 〜43ヂ/60℃;39〜40%770℃であり、これらの値は一般に、純水中 のHC1飽和溶液に対応する値を完全に越えている。ガス抜きの間、Hctレベ ルの有意な減少が観察される。−例として、下記の数字を引用することができる :すなわち、80℃/2oo〜25oTorrにおい、で、この酸レベルは28 擾まで下がる。ガス抜き前の溶液中に存在する糖及び他のオリゴマー(レバージ ョンオリゴマー)の濃度は、広い限界内で変化することが可能であり、低水分セ ルロース(例えば、10チ)を用いた実施の場合には80〜88チの値に達し得 る。40〜50%水分のセルロースを用いる場合には、糖レベルは一般に35〜 50重量%のオーダーにある(これらの含有率は、溶液中に存在するこれらの糖 、水及びHCAを加えた重量によって分割されるポテンシャル糖の重量として計 算含れる)。HCtの両分をガス抜きによって除去した後には、これらのレベル は当然増大し、それぞ後、酸のタイターが約0.5〜5チまで落ちるように、こ の溶液は水を用いて薄められ、この値は、還流によって有効であるグルコースへ のし/S−ジョンオリゴマーの後加水分解を可能にするのに適当である。This degassing, which constitutes the fourth stage of any process, is a normal condition for those skilled in the art. It can be carried out by heating under reduced pressure, ie under reduced pressure. Generally, 40-100℃ Pressures at temperatures of the order of 20 to 600 Torr are advantageous. in general , the acid solution reaching this degassing stage has the following HCt content: 47-50%/30℃: 43-45%/40℃; 42-43% 150℃; 40. ~43°/60°C; 39~40%770°C, and these values are generally completely exceeds the value corresponding to a HC1-saturated solution of . During degassing, Hct level A significant decrease in the amount of water is observed. -As an example, you may cite the following figures: : That is, at 80℃/2oo~25oTorr, this acid level is 28 Go down to the turret. Sugars and other oligomers present in the solution before degassing (leverage) The concentration of oligomers) can be varied within wide limits and In the case of implementation with lurose (e.g. 10chi), values of 80-88chi can be reached. Ru. When using cellulose with a moisture content of 40-50%, the sugar level is typically 35-50%. on the order of 50% by weight (these contents are based on the proportion of these sugars present in the solution). , calculated as the weight of potential sugar divided by the weight of water and HCA added. (including calculation). After removing both parts of HCt by degassing, these levels Naturally, the acid titer will increase to about 0.5 to 5 g. The solution is diluted with water and this value is converted to glucose which is available by refluxing. Suitable for enabling post-hydrolysis of Noshi/S-john oligomers.

例えば、23チのHCl及び90チのポテンシャルグルコース(す々わち、90 011の糖、23gのHCl及び77.9の水)を含有する1 kgのガス抜き された溶液で出発し、そして2.2ノの水を用いてこの溶液を稀釈する場合、2 8%の糖を有する約1%のHC1溶液が得られる、ということはたやすく計算さ れ得る。後加水分解操作が通常の方法(例えば、ヨーロッA’特許出願第812 01182.3号を参照せよ)により実施され、形成される糖は、その後分離さ れ、そしてこの文献中に記載されるのと同様にして用いられる。For example, 23 t HCl and 90 t potential glucose (90 t) 1 kg degassing containing 0.011 of sugar, 23 g of HCl and 77.9 of water) If you start with a solution of It is easy to calculate that an approximately 1% HC1 solution with 8% sugar is obtained. It can be done. Post-hydrolysis operations are common (e.g. European A' Patent Application No. 812 01182.3) and the sugars formed are then separated. and used in the same manner as described in this document.

本発明のプロセスは、鉱物(灰分)及びリグニンのような不純物を含有する、セ ルロース及びセルロース生成物を減成するのに適している。このような生成物に は、ヨーロッパ特許出願第81810276.9号に開示される脱りグニンプロ セスから得られる木材7Xlllルプ、並びに新聞紙、製紙工場の排水中のてん さいパルプ及び他のスラリー化廃棄物が引用され得る。このような場合には、リ グニン及・び鉱物不純物は、加水分解溶液による作用を受けず、最終的に稀釈さ れた後加水分解溶液中の不溶性物質の分散の形でか又は溶解されて残存する。こ れらの不溶性粒子は、その後通常の方法によるろ過によって除去され得る。この ことについて、加水分解プロセスの第二段階から生じる集合体の流動度がそれを 減じる傾向のあるリグニン及び鉱物塩の存在に依存するということは注目される であろう。The process of the present invention is effective in treating wastes containing impurities such as minerals (ash) and lignin. Suitable for degrading lulose and cellulose products. For such products is a de-gunin protein disclosed in European Patent Application No. 81810276.9. 7Xlll of wood obtained from cess, as well as newspaper and pulp from wastewater from paper mills. Waste pulp and other slurry wastes may be cited. In such a case, try resetting the Gunin and mineral impurities are not affected by the hydrolysis solution and are ultimately diluted. After it is dissolved, it remains either in the form of a dispersion of insoluble material in the hydrolysis solution or as a solution. child These insoluble particles may then be removed by filtration by conventional methods. this Regarding this, the fluidity of the aggregate resulting from the second step of the hydrolysis process makes it It is noted that dependence on the presence of lignin and mineral salts tends to reduce Will.

下記の実施例は、実験的な詳細を報告することにより本発明を更に説明するもの である。いくつかの実施例を説明するために、本発明のプロセスを具体化する試 験装置を表わす添付の図面に言及する。The following examples further illustrate the invention by reporting experimental details. It is. To illustrate some examples, a sample embodying the process of the invention will be described. Reference is made to the attached drawing which represents the test equipment.

表わされた装置の主要々要素は下記のものを含んでなる。すなわち、中で断熱含 浸(ゾーンla)及び恒温吸収(冷却手段に付されるゾーン1b)が行なわれる スクリーーコンベヤー反応器1、加水分解的減成を完了させるべき加水分解反応 器2、ガス抜き容器又は「ストリッパー」3及び後加水分解反応器4である。こ の図面から明白であるようなこの装置の操作は下記の通υである。湿ったセルロ ースは装填ホッノや一5中に導入(矢印を見よ)され、回転パルプを有する気密 で戻シのない装置6を通過させられた後、反応器1に入いっていく。次いで、こ の集合体はライン7から来るガス状のHCtを用いてゾーン1b中で含浸され、 ゾーン1b中へそれのすべてを移動させるスクリュー8によって混練され、ゾー ン1bで恒温吸収がライン9から導入されるHClによって起こる。反応器1の 出口から、この集合体はダクト10によって加水分解器2中に移され、その間H CtO画分は除去されポンプ11によって再循環される。セルロースの完全減成 がし/<−ジョンオリゴマーの形成を伴って加水分解器2中で達成され、この反 応器の温度は熱交換器120作用によって%il制御される。次いで、この液体 集合体はガス抜き反応器3へ移行し、そこからこの集合体はポンプ13によって 後加水分解タンク4へ送られ、その間ガス抜きからの酸はタンク15中へ部分的 に凝縮、(冷却器14を見よ)され(塩酸水溶液)、このガス状画分はライン1 6を通って再循環される。反応器4中で、この集合体は水(ライン17を見よ) を用いて稀釈されグルコースに加水分解され、得られた溶液は熱交換器18中で 冷却され、タンク20中でCaC03(ライン19を見よ)を用いて中和される 。The principal elements of the depicted apparatus include: In other words, Immersion (zone la) and isothermal absorption (zone 1b subjected to cooling means) are carried out. Scree conveyor reactor 1, hydrolysis reaction to complete hydrolytic degradation vessel 2 , a degassing vessel or “stripper” 3 and a post-hydrolysis reactor 4 . child The operation of this device, as is clear from the drawings, is as follows. wet cellulose The base is introduced into the loading chamber (see arrow) and airtight with rotating pulp. After passing through a non-returning device 6, it enters the reactor 1. Next, this is impregnated in zone 1b with gaseous HCt coming from line 7; The zone is kneaded by screw 8 which moves all of it into zone 1b. Isothermal absorption takes place in line 1b with HCl introduced from line 9. of reactor 1 From the outlet, this aggregate is transferred by a duct 10 into the hydrolyzer 2, during which H The CtO fraction is removed and recycled by pump 11. Complete degradation of cellulose This is accomplished in the hydrolyzer 2 with the formation of a The temperature of the reactor is controlled by the action of a heat exchanger 120. Then this liquid The mass passes to a degassing reactor 3, from where it is pumped by a pump 13. Post-hydrolysis tank 4, during which the acid from the degassing is partially transferred into tank 15. (see condenser 14) (aqueous hydrochloric acid) and this gaseous fraction is passed through line 1 6. In reactor 4, this mass is mixed with water (see line 17) The resulting solution is diluted and hydrolyzed to glucose using Cooled and neutralized in tank 20 using CaC03 (see line 19) .

実施例1 92%の純度(不純物はリグニン、残余のベントサン及び灰分から々る)の6. 44.9のセルロースパルプ(2,66Fの水を含有する378gの乾燥物、4 1.28%の水分)を、液体を循環させるマントルを備えた約6crn直径の実 験用フラスコ中に置き、次いで、このパルプを10g/hrのH(4流によって (15分の間に)飽和させた。吸収の最初の数分間に約80℃までの非常に急速 な温度上昇が観察され、その後温度は吸収期間C断熱吸収)の終点に向かって3 0℃まで次第に降下した。秤量後、2.159のHClの重量増加が認められ、 ノクルプ中に含有される水中にこのように形成された酸濃度はその時44,7チ であった。この最初の吸収期間の後、・ぐルグは比較的かさばらないぶよぶよし た材料に々った。そして、この状態において、それは、外部マントル中に循環さ れる冷却液体によ多温度制御を可能にするに十分な程密なフラスコ壁との接触を 与えた。Example 1 6.92% pure (impurities consist of lignin, residual bentosan and ash). 44.9 cellulose pulp (378 g dry matter containing 2.66 F water, 4 1.28% moisture) in a fruit approximately 6 crn in diameter with a mantle to circulate the liquid. The pulp was then heated to 10 g/hr of H (by 4 streams). Saturated (during 15 minutes). very rapidly up to about 80°C in the first few minutes of absorption A temperature increase of 3 is observed, after which the temperature increases towards the end of the absorption period C The temperature gradually decreased to 0°C. After weighing, an increase in the weight of HCl of 2.159 was observed, The concentration of the acid thus formed in the water contained in the nokulp was then 44,7 tsp. Met. After this initial absorption period, Gurg becomes a relatively light and bubbly body. The materials were used. And in this state it is circulated into the external mantle. The coolant liquid in contact with the flask wall is sufficiently dense to allow for multiple temperature control. Gave.

従って、このマントル中に10℃の水を循環させ、そして、予備減成された・ぐ ルプがこの温度に達した時に、ガス状のHCLを用いて、その0.45を更に添 加することを可能にする10分間に再びそれを処理した。この段階(恒温膨張) の間、この酸溶液のタイターは49.43重量%のHCl値に達した。HCtを 用いたこの過飽和の後、この材料を(マントル中に ′循環される温水により) 40℃まで加熱することにより、この集合体の迅速及び完全な液化(5〜10分 間)及び(まだ40℃の温度において)次の1時間の間に約0.6 FのHCL ガスの除去が引き起こされた。従って、この溶液のタイターは、(存在する酸及 び水の全量に対して存在する酸の重量に基づいて)4292%まで下がった。溶 かされた生成物(グルコース先駆物質)の濃度に関しては、計算によシ37%の 値が得られた。このようにして得られた溶液は1.4の密度を有し、そしてそれ は自由に流れる。Therefore, by circulating water at 10°C in this mantle, the pre-degraded When the sample reaches this temperature, add an additional 0.45% using gaseous HCl. It was processed again for 10 minutes to allow addition. This stage (thermal expansion) During this period, the titer of this acid solution reached an HCl value of 49.43% by weight. HCt After this supersaturation using Rapid and complete liquefaction of this aggregate (5-10 minutes) is achieved by heating to 40°C. ) and during the next hour (still at a temperature of 40°C) about 0.6 F HCL. The removal of gas was caused. Therefore, the titer of this solution is (acid present and (based on the weight of acid present relative to the total amount of water). melt Regarding the concentration of the dissolved product (glucose precursor), we calculated that 37% value was obtained. The solution thus obtained has a density of 1.4 and flows freely.

それは、パイプ中をたやすく循環されることが可能であシ、通常の方法によって 吸い出され得る。用いられたHCI /加水分解されたセルロースの重量比は、 2.673.78 = 0.38である。It can be easily circulated through the pipe and by the usual methods It can be sucked out. The weight ratio of HCI used/hydrolyzed cellulose is: 2.673.78 = 0.38.

実施例2 より大きい容量のほかは実施例1の実験で用いられたと同じ装置により、35. 8%水分を有する148yのパルプを全く同様に処理した。この・クルレゾは、 53gの水及び理論量で1051のグルコースに相当する95gの純粋なセルロ ースを含んでいた。Example 2 With the same equipment used in the experiment of Example 1, except for the larger volume, 35. A 148y pulp with 8% moisture was treated in exactly the same way. This Kurureso is 53 g of water and 95 g of pure cellulose, which theoretically corresponds to 1051 g of glucose. It contained a

(断熱及び恒温段階の間の) HClの総吸収量は、46gであった。次いで、 このように処理された集合体(総−i 1.94 g)を、これの3成分の分析 に付しく通常ノカールフィッシャー法によって水を、滴定によってHClを、差 違によって固体量を決定した)、それは下記の結果を与えた:固体のグルコース 先駆物質:100g(全体の516係)、水:48g(24,7係)そしてHC l : 46 g(23,7係)。それゆえ、酸のタイターは、46/(46+ 48)=49重量%であった。The total uptake of HCl (during the adiabatic and isothermal stages) was 46 g. Then, The thus treated aggregate (total −i 1.94 g) was analyzed for its three components. Usually water is extracted by the Nokal Fischer method and HCl is extracted by titration. The amount of solids was determined by the difference), which gave the following results: solid glucose Precursor: 100g (total 516 parts), water: 48g (24,7 parts) and HC l: 46 g (23,7 section). Therefore, the acid titer is 46/(46+ 48) = 49% by weight.

この混合物を40℃に1時間(10,9のガス状のI(CAが蒸発した間)保ち 、この混合物を前記のようにして再分析した。次いで、下記の結果を得た:固体 :100g(54%);水:48g(26,1係) : HCt : 36 g (19,6%)。この酸のタイターはその時429チであった。The mixture was kept at 40°C for 1 hour (while the 10,9 gaseous I (CA evaporated)). , and this mixture was reanalyzed as described above. Then the following results were obtained: solid : 100g (54%); Water: 48g (26, 1 section): HCt: 36g (19.6%). The titer of this acid was then 429 Ti.

このようにして得られた液体を薄層ニックボレーター中に移す(エバポレーター 壁の温度80℃1圧力200〜250 Torr )と177gのH(Jガスを 回収することが可能であった。そして、凝縮後には、なお分析値28重量係のH CLを有する21gの液体ζす々わち5.88.!9のHct )が残存した。The liquid thus obtained is transferred into a thin layer nick volator (evaporator Wall temperature 80℃ 1 pressure 200-250 Torr) and 177g H (J gas) It was possible to recover it. After condensation, H 21 g of liquid ζ with CL i.e. 5.88. ! Hct of 9) remained.

このように、この混合物中には、約12.44gのHCl、32Sの水及び10 0gの固体グルコース先駆物質(レバージョンオリゴマー)が残存した。残余の 水中に残存する酸の濃度は、12.44/44.44=28%HCLである。放 置により凝固する混合物を、15%固体かつ2 % Hctの溶液を与えるよう に525gの水中に溶かし、この溶液を還流下に1時間沸騰させた。この溶液を ろ過し漂白した後、通常の単離方法により、100gのグルコース(収率95チ )、HCl /グルコースの重量比=0−48を得た。Thus, in this mixture there are approximately 12.44 g of HCl, 32S of water and 10 0 g of solid glucose precursor (reversion oligomer) remained. residual The concentration of acid remaining in the water is 12.44/44.44=28% HCL. release The mixture, which solidifies on standing, was heated to give a solution of 15% solids and 2% Hct. was dissolved in 525 g of water and the solution was boiled under reflux for 1 hour. This solution After filtration and bleaching, 100 g of glucose (yield 95 g. ), HCl/glucose weight ratio=0-48 was obtained.

実施例3 ヨーロッパ特許出願第81810246.9号に開示された方法により得られる 3 4.15%の水を有する10.97Nのセルロース/NOルプ(赤オーク) ヲ用イて、実施例1に開示したへと全く同様に操作を行なった。このノ4ルプは 、全体で6.739のセルロース、3.49.!9の水及び075gのリグニン 、ベントサン及び残余の灰分を含有していた。断熱吸収段階に用いられるガス状 のHct流は約16.9/hrのHCtであり、吸収量は15分間後には3.0 5,17であシこれは4664% 、Hctの酸溶液の形成に相当するものであ った。この予備減成相の間に、繊維集合体内の温度変化に注意深く注目し、下記 の値を記録した。Example 3 Obtained by the method disclosed in European Patent Application No. 81810246.9 3. 10.97N Cellulose/NO Lupe (Red Oak) with 4.15% water Then, the operation was carried out in exactly the same manner as disclosed in Example 1. This no4rupu , total 6.739 cellulose, 3.49. ! 9 water and 075g lignin , bentosan and residual ash. Gaseous form used in the adiabatic absorption stage The Hct flow is about 16.9 HCt/hr, and the absorption amount is 3.0 after 15 minutes. 5,17, which is 4664%, which corresponds to the formation of an acid solution of Hct. It was. During this predegradation phase, carefully note the temperature changes within the fiber assembly and The value of was recorded.

15 36 更に0.749のHct (3,79&全量に相当する)が吸収されるような同 一の速度のガス流を用いて10分間の間10℃において恒温吸収操作を行ガった (最終的な溶液のタイター:存在する水及びHCtの全量に基づいて52.06 重量%の酸)。15 36 In addition, 0.749 Hct (corresponding to 3,79 & total amount) is absorbed. The isothermal absorption operation was carried out at 10°C for 10 minutes using a gas flow rate of (Final solution titer: 52.06 based on total amount of water and HCt present) wt% acid).

この混合物を40℃まで加熱し、加水分解を完了するためにこれをこの温度に1 時間保持した。この操作の間、酸のタイターを4307%まで戻すような1.1 59のHCAの減少を認めた。次いで、実施例3に開示されたガス抜き操作を行 なった(温度80℃、圧力200 Torr )。15分間のガス抜き後、秤量 により2.419c水+HCA )の重量減少を測定し、30分後に、更に0. 99.9の減少を測定した(1.27gのガス状のHCt及び217gの286 チ酸溶液を含む全量3.449、すなわち、初めに存在する水及び酸の55.4 6%の減少)。Heat the mixture to 40°C and bring it to this temperature for 1 hour to complete the hydrolysis. Holds time. During this operation, 1.1 A decrease in 59 HCA was observed. Then, perform the degassing operation disclosed in Example 3. (temperature 80°C, pressure 200 Torr). Weigh after degassing for 15 minutes Measure the weight loss of 2.419c water + HCA), and after 30 minutes, further 0. A reduction of 99.9 was measured (1.27 g of gaseous HCt and 217 g of 286 The total amount including the thiic acid solution is 3.449, i.e. 55.4 of the water and acid initially present. 6% decrease).

ガス抜き後、残留物の組成は下記のようであった;すなわち、糖71011;  HCA 0.769 : H2o 1.95Iであり、これをチで表示すると各 々、72%:8チ;20嗟であった。After degassing, the composition of the residue was as follows; namely, sugar 71011; HCA 0.769: H2o 1.95I, and when expressed in chi, each 72%: 8cm; 20cm.

この残留物を水を用いて稀釈し、前記の実施例のようにそれの後加水分解処理を 行ない、94係収率のグルコースを得た。HCt /グルコースの重量比は05 6であった。This residue was diluted with water and subjected to subsequent hydrolysis treatment as in the previous example. A yield of 94% glucose was obtained. The weight ratio of HCt/glucose is 05 It was 6.

実施例4゜ 27.4%酸中59重量%のグルコースの溶液を与える3 3.1 #のグルコ ース−水化物(30,55,9の純粋々グルコース)及び18.11Fの32% 水性HCtを、40℃において撹拌下に混合した。次いで、40℃において、ガ ス状のHClを用いてこの溶液を飽和した。このガス状HC1の6.2gが棒時 間後に、8、38 gが1時間後に溶解した。従って、50.84重量%のグル コース、247重量%の水及び239重量%の酸を含有する6 0.1 gの溶 液を得た。この溶液(溶液Aと定義する)の水性部分のHCtタイターはそれゆ え48.8%であった。Example 4゜ 3 3.1 #glucose giving a solution of 59% by weight glucose in 27.4% acid 32% of -sulphate (30,55,9 pure glucose) and 18.11F Aqueous HCt was mixed under stirring at 40°C. Then, at 40°C, the gas The solution was saturated using gaseous HCl. When 6.2g of this gaseous HC1 is a bar After a while, 8.38 g had dissolved after 1 hour. Therefore, 50.84% by weight of glucose course, 60.1 g of solution containing 247% water and 239% acid by weight. I got the liquid. The HCt titer of the aqueous part of this solution (defined as solution A) is It was 48.8%.

更に、実施例1及び2において用いられたものと同一の含浸チー−ブ中で、前記 実施例中に記載のガス状のHCAを用いて7.739のHCtの全量を(断熱相 の間に5.159を、そして10℃の恒温相の間に2.69を)結合するように 、41チ湿度を含む19.03Fのセルロースノぐルf(11,2:Mの乾燥固 体及び7.89の水)を処理した。従って、このようにして得られる酸溶液の最 終的な濃度は49.4q6である。従って、誤差の範囲内で、予備加水分解され た繊維と接触する溶液の酸タイターが酸グルコ−ス定量(ト)のそれに近似する ととを認め得る。Furthermore, in the same impregnated tube as used in Examples 1 and 2, the A total amount of 7.739 HCt was prepared using the gaseous HCA described in the examples (in the adiabatic phase). 5.159 during and 2.69 during the 10 °C isothermal phase) , 19.03F cellulose noggle f (11,2:M dry hardness) containing 41cm humidity. body and 7.89 water) were treated. Therefore, the maximum of the acid solution obtained in this way is The final concentration is 49.4q6. Therefore, within the margin of error, prehydrolyzed The acid titer of the solution in contact with the fibers is close to that of the acid glucose determination (g). I can recognize that.

前記のように調製された粘稠々R−スト状のセルロースは(40℃において)溶 液Aに添加され、それによってこれは10分間に溶解した。次いで、この混合物 を1時間40℃に保持し、その間2.89のガス状のHCtが放出した。このよ うにこの溶液の酸タイクーが45.2%まで減少した。その後、この溶液を実施 例1に示さ紅たようにガス抜きし、次いでこれを、溶かされた固体の濃度が15 %に及び酸タイターが4%となるように1819の水及び12.59のNaOH を用いて稀釈した。この溶液を1時間還流下に沸騰させた後、通常の方法によυ そこからグルコースを単離し、42.41gを得た。この量は、溶液A中に存在 する量を考慮に入れると、加水分解された・やルプからの96.9%の収量に相 当する。HC1/セルロースの重量比は、068であった。The viscous R-stripe cellulose prepared as described above is soluble (at 40°C). was added to Solution A, whereby it dissolved in 10 minutes. Then this mixture was held at 40° C. for 1 hour, during which time 2.89 gaseous HCt was released. This way The acid content of the sea urchin solution was reduced to 45.2%. Then carry out this solution It was degassed as shown in Example 1 and then mixed until the concentration of dissolved solids was 15 1819 water and 12.59 NaOH to give an acid titer of 4%. diluted using After boiling this solution under reflux for 1 hour, υ Glucose was isolated therefrom and 42.41 g was obtained. This amount is present in solution A Taking into account the amount of I guess. The weight ratio of HC1/cellulose was 0.68.

実施例5〜10 可変的なグルコース含有量を有する一連のセルロース生成物を、実施例1及び2 に記載と同一の一夛作に付した。これらの物質の性質、(理論上のグルコース含 有量からの計算によって得られる)これらの実際のグルコース含有量、他の可能 性のある成分及びとのプbセスの適用に起因する理論量と比較したグルコースの 最終画表収量を、下記の表中に重量%で与えた。ポテンシャルグルコースの理論 量に関する分析値は、大過剰の72チH2S04(又は40%塩酸)中での出発 物質の溶解及び定量的加水分解、大過剰の水を用いた稀釈、還流下での30分間 の後加水分解及びHPLC法(高性能液体クロマトグラフィー。Examples 5-10 A series of cellulose products with variable glucose content were prepared in Examples 1 and 2. It was attached to the same crop as described in . The properties of these substances (theoretical glucose content) These actual glucose contents (obtained by calculation from the actual glucose content, other possible of glucose compared to the theoretical amount due to the application of a process with Final graphical yields are given in weight percent in the table below. Theory of potential glucose The analytical values for quantity are based on starting in a large excess of 72% H2SO4 (or 40% hydrochloric acid). Dissolution and quantitative hydrolysis of the substance, dilution with a large excess of water, 30 minutes under reflux Post-hydrolysis and HPLC method (high performance liquid chromatography).

ジョイ、ケイ、パーマ−(J、に、 PALMER) 。Joy, Kay, PALMER.

Analytical Letters旦(3) 、 215〜224 (19 75)を見よ)による溶液中のグルコース定量の後に得ら図面に表わされる装置 によシ、177.02kg/ hrの速度で、43チの水分を含有する粗製セル ロースを処理した。(乾燥形における)この材料の分析は、下記の数値を与えた :セルロース67.3 % ;ヘミセルロース14.25%:リグニン404% ;不純物14.41%。ライン7から415及びライン9から115の程度にお よそ配分される、76.32 kg/hrの速度のガス状のHCl流を用いた。Analytical Letters (3), 215-224 (19 The apparatus represented in the figure obtained after determination of glucose in solution by (see 75) Crude cell containing 43% water at a rate of 177.02kg/hr Processed the loin. Analysis of this material (in dry form) gave the following values : Cellulose 67.3%; Hemicellulose 14.25%: Lignin 404% ; Impurities 14.41%. To the extent of lines 7 to 415 and lines 9 to 115 A staggered gaseous HCl flow at a rate of 76.32 kg/hr was used.

反応器4中での後加水分解の後、73.5 ki9/hrのグルコース及ヒ0. 95 kg/hrのキシロースの収量を得た。加水分解器2及びストIJッ、J ?3からのガス抜きされ再循環されるHCl量は39.87 kl?/ hrで ちシ、この量は有効なHC1消費量36.45kg/hrに相当する。温度条件 は、本質的に前記実施例中に記載の条件と同一であった。グルコースゆ当シのH Clの消費量は、05に9であった。After post-hydrolysis in reactor 4, 73.5 ki9/hr of glucose and 0. A xylose yield of 95 kg/hr was obtained. Hydrolyzer 2 and ST IJ, J ? The amount of HCl degassed and recycled from No. 3 is 39.87 kl? / in hours This amount corresponds to an effective HC1 consumption of 36.45 kg/hr. Temperature conditions The conditions were essentially the same as those described in the previous examples. Glucose Yutoshi H The consumption of Cl was 9 in 05.

国 際 調 査 赳 先International investigation recipient

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 加水分解的にセルロースをグルコースに変成する方法であって、下記の工 程: a)セルロース繊維中に存在する水中に塩酸ガスを溶解させることによって引き 起こされる一時的な温度上昇が40〜100℃の値に達するような速度で、温度 制御を行なわずに、30〜50%の水分を含有する湿ったセルロースを塩酸ガス で含浸させること、 b)得られる溶液の酸レベルが、飽和平衡において、対応する条件の圧力及び温 度下での純水中の対応する溶液の酸レベルを少なくとも5チまで越えるようfi  HC1吸収量になるまで、5〜40℃の間に温度制御をしてセルロースの含浸 を継続すること、C)得られた混合物を、出発セルロースの加水分解が完了する まで加熱すること、 d)得られた溶液をガス抜きに付すこと、e)これを水で稀釈し、゛この稀釈溶 液を、溶かされたオリゴマーのグルコースへの加水分解が完了するまで沸騰させ ること を含んでなることを特徴とする方法。 2 工程a)の終点において繊維を透過する溶液のHCt濃度が39〜45%で あることを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。 0 3、工程b)の終点におけるHCL濃度が43〜60チであることを特徴とする 請求の範囲第1項記載の方法。 4、ガス抜き後の溶液のHC1濃度が20〜34%であることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の方法。 5、 ガス抜き前の溶液中に溶かされた糖(グルコース及びオリゴマー)の濃度 が38〜88重量係の間に変化することを特徴とする請求の範囲第1項記載の方 法。 6、(乾燥状態で測定された)セルロース材料01部を加水分解するに必要なH Ctの重量が0.8部を越えないことを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法 。 11. A method for hydrolytically converting cellulose into glucose, which involves the following steps: Cheng: a) Draw by dissolving hydrochloric acid gas in the water present in the cellulose fibers. The temperature is increased at such a rate that the temporary temperature increase caused reaches a value of 40-100°C. Moist cellulose containing 30-50% moisture was exposed to hydrochloric acid gas without control. impregnated with, b) The acid level of the resulting solution is at saturation equilibrium under the corresponding conditions of pressure and temperature. Fi to exceed the acid level of the corresponding solution in pure water at at least 5 degrees Impregnation of cellulose by controlling the temperature between 5 and 40℃ until the absorption amount of HC1 is reached. C) The resulting mixture is heated until the hydrolysis of the starting cellulose is completed. heating up to d) subjecting the obtained solution to degassing; e) diluting it with water; Boil the solution until hydrolysis of the dissolved oligomers to glucose is complete. thing A method comprising: 2. At the end of step a), the HCt concentration of the solution passing through the fibers is 39 to 45%. A method according to claim 1, characterized in that: 0 3. The HCL concentration at the end point of step b) is 43-60%. The method according to claim 1. 4. A claim characterized in that the HC1 concentration of the solution after degassing is 20 to 34%. The method described in item 1. 5. Concentration of sugars (glucose and oligomers) dissolved in the solution before degassing The method according to claim 1, characterized in that the weight ratio changes between 38 and 88 weight ratio. Law. 6.H required to hydrolyze 0.1 part of cellulose material (measured in dry state) The method according to claim 1, characterized in that the weight of Ct does not exceed 0.8 parts. . 1
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