KR101417836B1 - Apparatus for producing cellulosic biomass hydrolysis material by Two-step acid treatment process and method thereof - Google Patents

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KR101417836B1 KR20120066279A KR20120066279A KR101417836B1 KR 101417836 B1 KR101417836 B1 KR 101417836B1 KR 20120066279 A KR20120066279 A KR 20120066279A KR 20120066279 A KR20120066279 A KR 20120066279A KR 101417836 B1 KR101417836 B1 KR 101417836B1
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김준석
박용철
이진석
박지연
이준표
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 2단 산처리를 통해 셀룰로오스계 바이오매스로부터 리그닌, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 모두 가수분해하여 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스로부터 글루코오스와 자일로오스를 생산하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다. The present invention relates to a cellulose-based biomass hydrolysis material production apparatus and method using the two-stage acid treatment step, and its purpose is hydrolysis all the lignin, cellulose and hemicellulose from the cellulose-based biomass through a two-stage acid treatment to provide an apparatus and a method for producing trehalose to glucose and xylene from cellulose and hemicellulose.
본 발명은 셀룰로오스계 바이오매스를 1차 가수분해를 통하여 올리고머의 형태로 전환하는 침출식 1차 반응기(1)와; The invention and leaching formula primary reactor (1) to switch the form of oligomers, a cellulose-based biomass via the first hydrolysis; 상기 침출식 1차 반응기로 1차 용매를 공급하는 제 1 용매 공급장치(2)와; With the first solvent feeder 2 for supplying the primary solvent in the leaching type first reactor; 상기 반응기에서 1차 가수분해된 고농도 가수분해 용액에 물을 공급하여 2차 가수분해의 산 농도를 낮추는 제 2 용매 공급장치(3)와; In the reactor the primary hydrolysis to supply the water to the high concentration decomposition hydrolysis solution secondary supply a second solvent to lower the acid concentration in the hydrolysis device 3 and; 상기 제 2 용매 공급장치를 통해 희석된 1차 가수분해 용액을 저온에서 관형흐름 반응으로 2차 가수분해를 통해 모너머 형태의 탄수화물로 전환하는 관형흐름식 2차 반응기(4)와; The second solvent supply to the primary hydrolysis solution at a low temperature flows into the tubular reaction secondary tubular-flow secondary reactor (4) via a switch to the hydrolysis of carbohydrates over the parent form and diluted with; 상기 관형 흐름 반응기를 통해 얻어진 가수분해 물질을 저장하는 저장조(5)와; And a storage tank 5 for storing the hydrolyzed material obtained via the tubular flow reactor; 상기 침출식 1차 반응기와 관형 흐름식 2차 반응기의 내부 압력을 유지 시키도록 해주는 압력 공급장치(6);를 포함하여 구성된 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치 및 이용한 생산 방법을 발명의 특징으로 한다. The leaching formula first reactor and a tubular-flow secondary pressure supply device 6 that to maintain the internal pressure of the reactor; cellulose-based bio-hydrolysis material of the mass through the two-stage acid treatment step is configured, including the production device and and a production method using the features of the invention.

Description

2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치 및 방법{Apparatus for producing cellulosic biomass hydrolysis material by Two-step acid treatment process and method thereof} Cellulose-based bio-hydrolysis of biomass material through the two-stage acid treatment step production apparatus and method {Apparatus for producing cellulosic biomass hydrolysis material by Two-step acid treatment process and method thereof}

본 발명은 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 셀룰로오스계 바이오매스의 주 성분인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 흐름식 산처리 공정을 통하여 글루코오스와 자일로오스를 생산하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 고온의 1차 반응기에 산 용매를 공급하여 1차 가수분해를 유도하여 올리고머 형태의 액상 탄수화물을 추출하는 단계와 저온의 2차 반응기에서 올리고머 형태의 탄수화물을 2차 가수분해를 유도하여 최종 모노머 형태의 탄수화물을 생산하는 단계를 포함하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention is a two-stage acid relates to a cellulose-based biomass hydrolysis material production apparatus and method using a treatment process, particularly cellulose-based biomass, the main component of the cellulose and hemicellulose to-flow glucose and xylene through the acid treatment step of It relates to a method and apparatus for producing Lawrence's, in particular by supplying the acid solvent in the primary reactor the hot oligomer forms in step with the secondary reactor of a low temperature to extract a liquid carbohydrate oligomers form by inducing decomposition primary valence of carbohydrate to induce secondary hydrolysis, to an apparatus and method including the step of producing the carbohydrates of the final monomer form.

전세계적으로 화석 연료의 과다 사용에 따른 자원 고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라 안정적이고 지속적으로 에너지를 생산하는 신재생 대체에너지 개념이 화두가 되고 있다. Former stable as the world's increasing concern about the depletion of natural resources and environmental pollution due to excessive use of fossil fuels and continue to have renewable alternative energy concepts to produce energy is a buzzword. 그러한 대체에너지 개발의 일환으로 바이오매스로부터 바이오 에너지(bioenergy) 및 화학 제품을 생산하는 기술이 주목 받고 있다. As part of such alternative energy from biomass, bio-energy (bioenergy) and the technology to produce chemical products it has attracted attention.

이러한 바이오매스를 통한 바이오 전환(bio conversion) 공정의 주요한 부분이 효율적인 탄수화물, 당(carbohydrate, sugar)의 생산이다. Bio transition through this biomass is a major part of (bio conversion) process is the production of effective carbohydrates, sugar (carbohydrate, sugar).

바이오매스란 태양광을 이용하여 이산화탄소를 고정하는 탄소동화과정, 즉 광합성 과정을 통하여 생합성되는 당류 및 이를 포함하는 생물체 전반을 일컫는 것으로서, 지구상에서 가장 풍부하고 고갈 없이 재생이 가능한 식물자원으로 대표되는 셀룰로오스계 바이오매스 중 하나인 목질자원 리그노셀룰로오스(lignocelluloses)가 있다. Biomass is carbon assimilation process for fixing carbon dioxide by using the sun light, i.e. as referring to the overall organism including saccharides are biosynthesized through the process of photosynthesis, and this, the cellulose is represented by the most abundant and can be played without depletion plant resources on earth there is a wood-based bio-resource lignocellulose (lignocelluloses) one of the masses. 리그노셀룰로오스는 난분해성 방향족 중합체인 리그닌(lignin)과 탄수화물인 셀룰로오스(cellulose) 및 헤미셀룰로오스(hemicellulose)의 복합체로, 좁은 의미의 바이오매스 (biomass)로 불린다(Perlack et al., 2005). Lignocellulosic I is a complex of an aromatic polymer, decomposable lignin (lignin) and cellulose carbohydrate (cellulose) and hemicellulose (hemicellulose), referred to as biomass (biomass) in the narrow sense (Perlack et al., 2005).

이러한 바이오매스로부터 생산되는 알콜, 디젤, 수소 같은 각종 수용연료를 총칭하여 일반적으로 바이오에너지(bioenergy)라 한다. Collectively accommodate various fuel such as alcohol, diesel, hydrogen is produced from biomass, such will be generally referred to as bio-energy (bioenergy).

리그노셀룰로오스에서 중요한 성분인 셀룰로오스는 글루코오스가 β1,4 결합으로 연결된 안정된 형태의 직선 구조의 다당류로서, 글루코오스가 α1,4 결합으로 연결된 나선형 구조의 아밀로오스(amylose)보다 자연상태에서 물리적, 화학적으로 훨씬 튼튼한 구조를 이루고 있다. Lignoceric key element is a cellulose in the cellulose-glucose is a linear polysaccharide of structure of stable shape associated with β1,4 bond, glucose is more amylose (amylose) of the spiral structure is connected to the α1,4 bond significantly to the natural state of physical and chemical It may constitute a solid structure.

리그노셀룰로오스를 구성하는 또 다른 주요 다당류인 헤미셀룰로오스는 셀룰로오스보다 당의 중합도(degree of polymerization)가 낮은 다당류로서 주로 5탄당인 자일로오스(Xylose)의 중합체로 구성되고 그 외에도 5탄당인 아라비노오스와 6탄당인 만노스, 갈락토오스, 글루코오스 등의 중합체로 구성되어 있다. Lignoceric Another major polysaccharide hemicellulose constituting the cellulose is formed as a lower per degree of polymerization (degree of polymerization) than the cellulose polysaccharide in the xylene mainly 5-carbon sugars into the polymer of agarose (Xylose), and the addition and the arabinose pentose consists of a polymer such as a hexose is mannose, galactose, glucose. 셀룰로오스에 비해서 중합도가 낮고 구조의 규칙성이 낮아서 물리화학적 처리에 의해 분해가 비교적 쉽게 이루어지는 특징이 있다. Compared with the cellulose with low degree of polymerization is low regularity of the structure is characterized by a degradation in physical and chemical processes comprising relatively easily.

리그닌(lignin)은 소수성을 띠고 있는 거대한 분자량의 복잡한 구조를 지닌 중합체이다. Lignin (lignin) is a polymer having a complex structure of a huge molecular weight of tinged with hydrophobicity. 리그닌은 식물체가 외부로부터의 다양한 종류의 생화학적 공격 및 접근 즉, 곰팡이와 같은 미생물 및 곤충 등으로부터 보호하기 위한 목적으로 생성되는 것으로 추측되고 있다. Lignin has been assumed that the plant is generated for the purpose of protection from the biochemical attack a wide variety of access from the outside and that is, microorganisms such as fungi and insects. 이러한 리그닌은 자연적으로나 화학적으로 강한 내구성을 가지고 있어 자연계에 존재하는 천연 화합물 중에서 가장 분해가 어려운 물질로 간주되고 있다. This lignin is naturally eurona got a strong chemical durability being considered to be the most difficult to decompose a substance from natural compounds present in the natural world.

리그노셀룰로오스의 구조는, 도 4에 도시된 바와 같이, 리그닌이 헤미셀룰로오스와 공유결합을 통해 결합되고 헤미셀룰로오스는 셀룰로오스와 수소결합을 통해 연결되어 있어 전체적으로 보면 직선의 곧은 형태로 이루어진 셀룰로오스 마이크로파이브릴(microfibril)을 가운데 두고 헤미셀룰로오스가 수소결합을 통해 감싸는 모습으로 붙어 있고 이러한 헤미셀룰로오스를 리그닌이 다시 공유결합을 통한 연결로 둘러싼 형태를 보인다. Lignoceric structure of cellulose, the being, the lignin is combined with a hemicellulose with covalent bonds, as hemicellulose is cellulose and is associated through hydrogen bonding Overall, cellulose micro-fibrils made of a straight shape of a straight line (microfibril shown in Figure 4 ) of the hemicellulose it is stuck with a wrap look through hydrogen bonding and looks shape surrounding the connection through a covalent bond again, these hemicellulose lignin. 결국 식물의 주요한 탄수화물인 셀룰로오스를 보호하기 위한 형태를 띠고 있다. Eventually there tinged form to protect the major carbohydrate cellulose of plants.

리그노셀룰로오스를 원료로 하여 바이오 에너지나 다양한 화합물을 생산하기 위해서는 리그노셀룰로오스를 구성하고 있는 다당류 성분을 발효가 가능한 수준의 발효성 당, 소위 당 플랫폼으로 전환하여야 한다. In order to the lignocellulosic material in the production of bio-energy or a wide variety of compounds to be converted to polysaccharide components that make up the lignocellulosic a fermentation level of fermentable sugars, the so-called per-platform possible. 이러한 발효성 당에서부터 에탄올, 부탄올 등의 액체 연료 및 젖산 중합체(polylactic acid) 등의 바이오폴리머의 모노머인 유기산과 다양한 아미노산의 생산이 가능하여 당 플랫폼(sugar platform)이란 개념이 미국 에너지부에 의해 처음 창시되었다. These fermentable first from ethanol, the liquid fuel and the lactic acid polymer is the concept (polylactic acid) platform (sugar platform) each to of the biopolymer monomer acids with a variety of amino acid production is possible, such as, such as butanol, by the US Department of Energy per It was founded. 따라서 당 플랫폼으로 가기 위한 중요한 과정이 바로 리그노셀룰로오스의 전처리(pretreatment) 또는 분별(fractionation) 공정이라 할 수 있다. Therefore, there is an important process to go to the party platform can be immediately called pre-treatment (pretreatment) or fractionation (fractionation) step of the lignocellulose.

바이오매스 전처리 방법은 크게 물리적, 화학적, 생물학적 방법으로 크게 나눌 수 있다. Biomass pretreatment methods can be roughly divided into physical, chemical and biological methods.

물리적 방법으로 대표적인 방법은 밀링(milling)이나 증기 폭쇄법(steam explosion)을 들 수 있다. By physical methods, exemplary method may include milling (milling) or steam width swaebeop (steam explosion). 먼저, 밀링은 리그노셀룰로오스 입자를 밀링 기계를 이용하여 매우 가는 입자로 파쇄하면서 구조적 변화를 유도하는 방법으로서, 현재는 실효성이 낮아 쓰이지 않는 방법이다. First, the milling is a method for inducing and lignoceric shredding the cellulosic particles to the very fine particles using a milling machine structural changes, the current is a step unused effectiveness is lowered. 또한 증기 폭쇄법은 고온의 증기가 들어 있는 고압용기에서 리그노셀룰로오스를 일정시간 동안 찐 후 순식간에 용기의 밸브를 열어 팝콘과 같이 순간적으로 리그노셀룰로오스의 구조가 열리도록 유도하여 효소가 쉽게 접근할 수 있는 형태의 기질이 되도록 하는 방법이다. In addition, steam width swaebeop is to momentarily an enzyme easily accessible by induction to open the structure of lignocellulose, such as popcorn in an instant and then steamed lignocellulosic for a predetermined time in a high pressure vessel containing the high-temperature steam by opening the valve of the container be a way to ensure that the substrate of the form.

이러한 물리적 분별 방법을 좀더 효과적으로 하기 위해 화학적 방법을 조합한 물리화학적 방법이 많이 연구되어 왔다. The combination of physical and chemical methods and chemical methods to more effectively these physical fractionation methods have been widely studied. 대표적인 것으로 약산 가수분해법(diluteacid hydrolysis)으로 2%(w/w) 이하의 황산(sulfuric acid) 용액에 리그노셀룰로오스를 침지한 후 증기 폭쇄법과 같이 160 ~ 200℃의 고온의 증기로 60초 ~ 10분 동안 찌게 되면 산에 의한 촉매반응을 통해 헤미셀룰로오스가 단당류 및 올리고당 형태로 가수분해되고 일부는 푸르푸랄(furfural)로 분해되게 된다. Leading to mild acid hydrolysis (diluteacid hydrolysis) to 2% (w / w) sulfuric acid (sulfuric acid) lignoceric 60 seconds to 10 to the steam temperature of the after dipping the cellulose 160 ~ 200 ℃ as method and vapor pokswae to a solution of the following When the pot minutes while through catalysis by acid hemicellulose is hydrolyzed into monosaccharides and oligosaccharides form a part is to be decomposed into furfural (furfural). 즉, 약산 가수분해 분별법은 주로 헤미셀룰로오스를 가수분해하여 리그노셀룰로오스상에서의 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 및 리그닌과의 결합을 와해시키는 효과를 얻어 모너머 형태의 탄수화물을 얻을 수 있다. In other words, weak acid hydrolysis and fractionation method is primarily hydrolyzing hemicellulose obtained an effect of dissolving the combination of the cellulose and hemicellulose and lignin of the lignocellulose can be obtained on the carbohydrates of the parent over the form. 약산 가수분해 방법은 쉽게 헤미셀룰오스를 가수 분해할 수 있으나, 셀룰로오스 성분은 가수분해할 수 없는 단점이 있다. Mild acid hydrolysis method may be easily degraded by the hemi cellulose hydrolysis agarose, cellulose component has a drawback that can not be hydrolyzed. 강산 공정은 셀룰로오스를 글루코오스로 가수분해가 가능하나, 헤미셀룰로오스는 자일로오스에서 과분해 반응을 거쳐 푸르푸랄(furfural)과 같은 발효 과정에서 미생물에 저해 작용을 주는 독성 물질을 생산한다. Strong acid process is one that enables the hydrolysis of cellulose to glucose, hemicellulose produces toxins that inhibitory action on the microorganism in a fermentation process, such as furfural (furfural) greener after the reaction to too good in agarose as characters.

한편, 산 대신에 알칼리를 쓰는 바이오매스 분별 방법의 대표적인 것으로는 미시간주립대학교(Michigan State University)의 Bruce Dale 등이 개발한 AFEX(ammonia fiber explosion)라는 방법이 있다. On the other hand, as a representative of the biomass fractionation writing alkaline instead of acid method is a method of AFEX (ammonia fiber explosion) developed by Bruce Dale, etc. (Michigan State University), Michigan State University. 이 방법은 암모니아를 바이오매스와 1 : 1 ~ 1 : 3 정도의 비율로 혼합 후 고온(70 ~ 180℃)에서 5 ~ 30분 동안 처리하고 순식간에 상압으로 압력을 떨어뜨려 기체 상태의 암모니아를 회수하고 바이오매스 구조의 물리적, 화학적 변화를 유도하여 효소에 의한 당화율을 향상시키는 것으로서 약산 가수분해법과는 달리 헤미셀룰로오스는 거의 가수분해되지 않고 주로 리그닌을 용해시켜 내어 리그닌을 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스로부터 분리할 수 있게 되어 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 후속 효소당화공정에서 당화시켜 포도당과 자일로스 등의 5탄당을 같이 얻을 수 있다. The method of ammonia biomass and 1: 1 to 1: treated for 5 to 30 minutes at high temperature (70 ~ 180 ℃) and then mixed in a third ratio of about to drop the pressure to atmospheric pressure in a flash recovery of ammonia in the gaseous phase and allow the physical, lignin out by different as to chemical induced changes to improve the glycation degree of the enzyme and a weak acid hydrolysis hemicellulose is dissolved mainly lignin is hardly hydrolyzed biomass structure can be separated from the cellulose and hemicellulose are the cellulose and hemicellulose to saccharification enzymes in the subsequent saccharification step can be obtained as the five-carbon sugars such as glucose and xylose.

그러나, 이러한 알칼리 분별법은 리그닌만을 분별하여 제거함으로써 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 분별할 수 없다는 단점이 있다. However, this method has a disadvantage that the alkali sensible to discern the cellulose and hemicellulose by removing only the sensible lignin. 특히, 헤미셀룰로오스로부터 유도되는 자일로오스 성분의 회수가 불가능하다. In particular, it is not possible to recover the agarose component in xylene is derived from hemicellulose.

더욱이, 이상의 물리 화학적 분별 기술들은 170℃ 이상의 고온에서 반응이 수행되므로 에너지 사용량이 많아 비용적인 측면에서 불리하고, 고체로 된 형태의 원료를 극한적인(extreme) 조건에서 다루기 때문에 실험실 규모의 공정개발 후 스케일업 할 경우에 반응기에서의 혼합, 반응물 및 산물의 이동 및 운반 등에서도 문제점이 발생하는 경우가 많다. In addition, more physical and chemical classification techniques after the development of the laboratory-scale process due to deal with the type of raw material as a disadvantage, and the solid on the cost side, so do the reaction at temperatures higher than 170 ℃ the energy consumption increases in extreme (extreme) conditions when scale-up in many cases to a mixture, the reagent, etc. and issues moving and handling of the product generated in the reactor.

한편, 생물학적 분별 방법은 나무와 같은 리그노셀룰로오스를 분해하여 생산 된 당을 이용하여 생장하는 곰팡이(백색부후균류)를 주로 이용하여 온화한 조건에서 전처리하는 것으로서, 아직 실용화되지 않고 연구실 규모에서 연구가 시작된 정도에 불과하다. On the other hand, the biological classification method as that by exploiting the mold (white rot fungi), which grow by decomposing lignocellulose, such as wood used for sugar production pretreated under mild conditions, it is not yet put into practical use a study was started in the laboratory scale it is only about.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 2단 산처리를 통해 셀룰로오스계 바이오매스로부터 리그닌, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 모두 가수분해하여 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스로부터 글루코오스와 자일로오스를 생산하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다. The object of the present invention for solving the above problems is the hydrolysis both the lignin, cellulose and hemicellulose from the cellulose-based biomass through a two-stage acid treatment an apparatus and a method for producing trehalose into glucose and xylene from the cellulose and hemicellulose to provide.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 셀룰로오스계 바이오매스를 1차 가수분해를 통하여 올리고머의 형태로 전환하는 침출식 1차 반응기와; Achieve the object as described above, and the present invention for performing the task to eliminate the conventional drawback cellulosic biomass, the leaching type first reactor to switch in the form of an oligomer by the primary and hydrolysis;

상기 침출식 1차 반응기로 1차 용매를 공급하는 제 1 용매탱크와 제 1 용매펌프로 이루어진 제 1 용매 공급장치와; And a first solvent tank and a first solvent supply unit comprising a solvent pump for supplying the primary solvent in the leaching type first reactor;

상기 반응기에서 1차 가수분해된 고농도 가수분해 용액에 물을 공급하여 2차 가수분해의 산 농도를 낮추는 제 2 용매탱크와 제 2 용매펌프로 이루어진 제 2 용매 공급장치와; In the reactor primary hydrolysis to supply the water to the high concentration decomposition hydrolysis solution to lower the acid concentration of the secondary hydrolysis of the second solvent tank and a second solvent supply pump device consisting of a second solvent;

상기 제 2 용매 공급장치를 통해 희석된 1차 가수분해 용액을 저온에서 관형흐름 반응으로 2차 가수분해시켜 모너머 형태의 탄수화물로 전환하는 관형흐름식 2차 반응기와; And the second solvent supply to the primary hydrolysis solution at a low temperature flows into the tubular secondary reaction by hydrolysis second tubular-flow switching to the carbohydrate of the parent over the reactor type tea diluted with;

상기 관형 흐름 반응기를 통해 얻어진 가수분해 물질을 저장하는 저장조와; And a reservoir for storing the substance obtained from hydrolysis of the tubular flow reactor;

상기 침출식 1차 반응기와 관형 흐름식 2차 반응기의 내부 압력을 유지 시키도록 해주는 압력 공급장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치를 제공함으로써 달성된다. The leaching formula first reactor and a tubular-flow secondary pressure supply that to maintain the internal pressure of the reactor apparatus; cellulosic biomass hydrolysis material production unit through a two-stage acid treatment step, characterized in that configured including by providing it is achieved.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 관형흐름식 2차 반응기와 저장조 사이에 리그닌을 회수토록 이송파이프내 흡착제를 충전하거나 흡착 장치를 더 포함할 수 있다. The present invention can transfer ever in a preferred embodiment, the recovered lignin between the tubular-flow reactor and the second reservoir charging the adsorbent in the pipe, or may further include a suction device.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 용매펌프에는 제 1 용매의 농도 조절을 위해 물을 담지한 제 3 용매 탱크 및 제 3 용매펌프로 이루어진 제 3 용매공급장치가 더 설치될 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the first solvent pump has a third solvent supply unit consisting of a third solvent tank, and a third solvent pump carrying the water may be further provided for adjusting the concentration of the first solvent.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 용매 탱크에 저장된 용매는 황산수용액일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the solvent stored in the first solvent tank may be an aqueous solution of sulfuric acid.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 용매의 농도는 3 ~ 15wt%일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the concentration of the first solvent may be 3 ~ 15wt%.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 2 용매 탱크에 저장된 용매는 물일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the solvent stored in the second solvent tank may be water.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 2 용매는 제 1 용매의 농도를 1 ~ 5wt%로 희석시킬 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the second solvent may be diluted to a concentration of the first solvent to 1 ~ 5wt%.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 용매 펌프와 침출식 1차 반응기 사이에 예열 장치 또는 증기 발생 장치가 더 설치될 수 있다. The present invention can in a preferred embodiment, the first solvent pump and pre-heating between the leaching type first reactor or steam generator device may be further provided.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 침출식 1차 반응기와 관형흐름식 2차 반응기 사이 및 관형흐름식 2차 반응기와 저장조 사이에는 냉각기 또는 열교환 장치 장치 중에서 어느 하나 이상이 설치될 수 있다. The present invention can in a preferred embodiment, between the first reactor and leached formula tubular-flow reactors and between the second tubular-flow reactor and the secondary reservoir at least one of a condenser or heat exchanger unit can be installed.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 침출식 1차 반응기 내의 반응 온도는 100 ~ 170℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the reaction temperature in the leaching type first reactor is 100 ~ 170 ℃, the reaction pressure may be 150 ~ 280 psi.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 관형흐름식 2차 반응기의 반응 조건이 70 ~ 120℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the reaction conditions of the secondary reactor, the tubular-flow and the 70 ~ 120 ℃, the reaction pressure may be 150 ~ 280 psi.

또한 본 발명은 다른 실시 양태로, 침출식 1차 반응기에 셀룰로오스계 바이오매스를 제공하는 제 1 단계; In addition, a first step of the present invention provides a cellulose-based biomass, in a different embodiment, the leaching type first reactor;

침출식 1차 반응기에 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 1차 가수 분해시키도록 제 1 용매 공급장치의 제 1 용매를 공급하여 바이오매스로부터 글루칸 및 자일란을 추출하는 제 2 단계; A second step to the leaching formula primary cellulose and hemicellulose to the primary hydrolysis to supply a first solvent of a first solvent feed to the reactor unit to extract from the biomass, the glucan and xylan;

1차 침출식 반응기에서 추출되어 이송중인 글루칸 및 자일란을 2차 가수분해시켜 글루코오스와 자일로오스로 전환시킬수 있도록 제 1 용매를 희석시키는 제 2 용매를 제 2 용매 공급장치를 통해 투입하는 제 3 단계; First it is extracted from the leaching reactor the third stage to inject the second solvent to dilute the first solvent to sikilsu converted into trehalose to glucose and xylene by decomposing a feed being glucan and xylan second mantissa through the second solvent supply .; And

관형흐름식 2차 반응기로 공급된 글루칸 및 자일란을 관형흐름 반응으로 2차 가수분해시켜 글루코오스와 자일로오스로 전환시키는 제 4 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법을 제공함으로써 달성된다. Cellulose with a two-stage acid treatment step, characterized in that configured including; by the glucan and xylan fed into the tubular flow type secondary reactor decomposing the second mantissa to the tubular flow reaction step 4 to switch to the agarose to glucose and Giles system is achieved by providing a hydrolyzed biomass material production methods.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 4단계 후 관형흐름식 2차 반응기를 통하여 생산된 가수분해 물질을 저장조로 포집하기 직전에 리그닌을 분별하고 회수하도록 흡착하는 제 5 단계;를 더 포함하여 구성할 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, a fifth step of fractionation lignin the hydrolyzed material produced after the steps 4 through the tubular-flow second reactor immediately prior to collection in a reservoir and suction to recover; configurable by the further comprising: can.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 용매는 황산수용액일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the first solvent may be an aqueous solution of sulfuric acid.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 용매의 농도는 3 ~ 15wt%일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the concentration of the first solvent may be 3 ~ 15wt%.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 2 용매는 물일 수 있다. The present invention may be water in the preferred embodiment, the second solvent.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 2 용매는 제 1 용매의 농도를 1 ~ 5wt%로 희석시킬 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the second solvent may be diluted to a concentration of the first solvent to 1 ~ 5wt%.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 침출식 1차 반응기 내의 반응 온도는 100 ~ 170℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the reaction temperature in the leaching type first reactor is 100 ~ 170 ℃, the reaction pressure may be 150 ~ 280 psi.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 관형흐름식 2차 반응기의 반응 조건이 70 ~ 120℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi일 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the reaction conditions of the secondary reactor, the tubular-flow and the 70 ~ 120 ℃, the reaction pressure may be 150 ~ 280 psi.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 2 단계의 침출반응 후에 냉각 및 열교환 공정을 거친 다음 제 2 용매를 공급하여 관형 흐름식 2차 반응기에서 반응을 유도할 수 있다. The present invention is a preferred embodiment, the second can lead to the reaction in a tubular type flow reactor and the second, after leaching the reaction of step 2 and subjected to cooling heat exchange process and then supplied to the second solvent.

상기와 같이 본 발명은 셀룰로오스계 바이오매스로부터 리그닌, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스가 모두 가수분해되도록 흐름식 2단계 반응 조건을 연속적으로 사용하는 공정을 발명하였다. As described above the present invention has been invented a process for continuous use in the flow dual-phase reaction conditions so that the lignin, cellulose and hemicellulose are both hydrolyzed from cellulosic biomass. 즉, 1차로 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스로부터 글루칸 및 자일란 형태로 가수 분해시키고, 2차로 단당류로 전환시키는 가수 분해 공정을 유도하여, 효과적인 당화가 가능하여 셀룰로오스계 바이오매스로부터 리그닌, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 모두 가수분해하여 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스로부터 글루코오스와 자일로오스를 생산할 수 있다는 장점과, That is, primarily cellulose and was hydrolyzed as glucan and xylan form from hemicellulose, 2 to induce the hydrolysis step of switching to drive monosaccharides, efficient glycosylation is available to all of the lignin, cellulose and hemicellulose from the cellulosic biomass to hydrolyze the advantage from cellulose and hemicellulose to produce glucose and trehalose as xylene,

또한, 본 발명은 종래 산성 용매를 이용하여 셀룰로오스 바이오매스의 가수분해 방법에서 발생하는 문제점인 강산 및 고온 공정에서는 셀룰로오스를 글루코오스로 전환시킬 수 있으나, 헤미셀룰로오스는 자일로오소에서 과분해 반응을 거쳐 푸르푸랄(furfural)과 같은 발효 과정에서 미생물에 저해 작용을 주는 독성 물질을 생산하고 반대로 약산 및 저온 공정에서는 헤미셀룰로오스만을 자일로오스로 가수분해할 수 있다는 문제점을 2단계의 침출반응과 흐름반응을 통하고, 고온과 저온 공정을 유도하여 산 가수분해 공정의 문제점을 해결하였다는 장점과, In addition, the present invention can be conventional by using an acidic solvent switch the cellulose in the problem of a strong acid and high temperature processes occurring in the hydrolysis method of cellulose biomass to glucose. However, hemicellulose is greener after the reaction to too good in ortho to Giles furfural and production of toxic substances to an inhibitory action on the microorganism in a fermentation process, such as (furfural) and opposed to a weak acid and a low-temperature process, a problem that can be resolved only singer in xylene to agarose hemicellulose through a two-stage leaching reaction and flow reaction, Benefits are derived by the high temperature and low temperature process solves the problems of the acid hydrolysis process,

또한 본 발명은 생산된 가수분해물질(탄수화물)은 대부분 글루코오스 및 자일로오스이므로 곧바로 또는 간단한 중화 과정 또는 용매 제거 공정을 거쳐 발효 공정에의 적용이 가능하므로 공정 비용을 저감할 수 있다는 장점과, In addition, the present invention is that it can reduce the cost of the process because application is possible because of the agarose to produce a hydrolyzed material (carbohydrate) is mostly glucose and xylene through a straight or simple neutralization or solvent removal step fermentation process advantages,

또한 본 발명에 따른 2단 가수분해 방법은 기존의 전처리 공정을 통하여 얻어지는 바이오매스를 효소 당화 공정을 거쳐 발효 가능한 탄수화물 즉, 당화액을 얻을 수 있는 방법이 필요 없이 낮은 공정 비용으로 빠른 시간내에 효과적으로 글루코오스와 자일로오스를 생산할 수 있어서 기타 전처리 및 분별 공정을 적용하고 효소를 이용하여 셀룰로오스의 당화 과정을 수행하는 경우 바이오매스를 이용한 에탄올, 부탄올 및 화학물질 생산을 위하여 많은 부분을 차지하던 효소 사용 비용을 없애는 동시에 당화액(가수분해 물질)을 높은 반응속도로 얻을 수 있으므로 궁극적으로 당화 생산량을 증대시킬 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다. Also effective glucose in a two-stage hydrolysis method a short time at a lower process cost without the need for a way to obtain a fermentable carbohydrate that is, glycosylated liquid biomass obtained through a conventional pre-processing step after the enzymatic saccharification process according to the invention and the enzyme use cost who represent a large part for using biomass, ethanol, butanol and chemical production if it is possible to produce trehalose with Giles applied to other pretreatment and fractionation processes, and using enzymes perform the saccharification process, cellulose eliminating at the same time Hydrolyzate (hydrolysis matter) can be obtained with a high reaction rate will be significantly inventors expected ultimately to industrially useful invention that use has the advantage to increase the saccharification yield.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 2단계 산처리 가수분해 장치의 모식도이고, 1 is a schematic diagram of the two-phase acid hydrolysis treatment according to an exemplary embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 2단계 산처리 가수분해 공정의 순서도이고, 2 is a flow diagram of an exemplary two-stage acid treatment according to the hydrolysis process of the present invention,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 가수분해에 의한 리그노셀룰로오스의 구조 변화를 보인 모식도이고, 3 is a schematic view showing the structural changes in the lignocellulose due to hydrolysis in accordance with one embodiment of the present invention,
도 4는 일반적인 리그노셀룰로오스의 구조를 보인 모식도이다. Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of a typical lignocellulose.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. Turning now to the embodiment associated structure and operation of the invention described in detail in the accompanying drawings as follows. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. In addition, the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention and a detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 셀룰로오스계 바이오매스로부터 리그닌, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스가 모두 가수분해되도록 흐름식 2단계 반응 조건을 연속적으로 사용하는 거으로, 1차로 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스로부터 글루칸 및 자일란 형태로 가수 분해시키고, 2차로 단당류로 전환시키는 가수 분해 공정을 유도하여, 효과적인 당화가 가능하도록 하도록 2단계의 침출반응과 흐름반응을 통하고, 고온과 저온 공정을 적절히 유도하여 산 가수분해하는 장치 및 방법이다. The present invention is cellulose-based, both from the biomass is lignin, cellulose and hemicellulose going to use continuously the flow dual-phase reaction conditions to be hydrolyzed, and the hydrolysis by-glucan and xylan form from the first cellulose and hemicellulose by car, 2 car monosaccharide to a device and a method of inducing the hydrolysis step to, effective to communicate the leaching reaction and the reaction stream of step 2 is to be glycosylated and to properly derive the high and low temperature processes to acid hydrolysis to convert.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 2단계 산처리 가수분해 장치의 모식도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 2단계 산처리 가수분해 공정의 순서도이다. 1 is a schematic diagram of the two-phase acid hydrolysis treatment according to an exemplary embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow diagram of a two-stage acid treatment Hydrolysis Process according to one embodiment of the invention.

도시된 바와 같이 본 발명을 수행하는 한 실시예에 따른 셀룰로오스계 바이오 매스를 이용한 2단계 산처리 가수분해 장치는, 셀룰로오스계 바이오매스를 1차 가수분해를 통하여 올리고머의 형태로 전환하는 침출식 1차 반응기(1)와; An exemplary cellulosic Step 2 using the biomass acid-treated hydrolysis apparatus according to the example of carrying out the invention As shown, the cellulose-based biomass, the primary leaching type primary switching in the form of an oligomer by hydrolysis reactor (1) and;

상기 침출식 1차 반응기로 1차 용매를 공급하는 제 1 용매탱크(21)와 제 1 용매펌프(22)로 이루어진 제 1 용매 공급장치(2)와; And the first solvent tank 21 to the first solvent pump 22. The first solvent supply unit (2) consisting of supplying a first solvent to leach the formula first reactor;

상기 반응기에서 1차 가수분해된 고농도 가수분해 용액에 물을 공급하여 2차 가수분해의 산 농도를 낮추는 제 2 용매탱크(31)와 제 2 용매펌프(32)로 이루어진 제 2 용매 공급장치(3)와; A second solvent consisting in the reactor to 1 second solvent tank 31 is the car by hydrolysis supplying water to the decomposed high concentrations hydrolysis solution to lower the acid concentration of the secondary hydrolysis and a second solvent pump 32 supplies (3 )Wow;

상기 제 2 용매 공급장치를 통해 희석된 1차 가수분해 용액을 저온인 70 ~ 120 ℃에서 관형흐름 반응으로 2차 가수분해시켜 모너머 형태의 탄수화물로 전환하는 관형흐름식 2차 반응기(4)와; The second solvent supply to the primary hydrolysis solution to a low temperature in a tubular flow reaction at 70 ~ 120 ℃ 2 Primary hydrolysis second tubular-flow switching to the carbohydrate of the parent over the form primary reactor 4 was diluted by the .;

상기 관형 흐름 반응기를 통해 얻어진 가수분해 물질을 저장하는 저장조(5)와; And a storage tank 5 for storing the hydrolyzed material obtained via the tubular flow reactor;

상기 침출식 1차 반응기와 관형 흐름식 2차 반응기의 내부 압력을 유지 시키도록 해주는 압력 공급장치(6);를 포함하여 구성된다. It is configured to include a; pressure supply device 6 that to maintain the leaching type first reactor and a tubular flow dual internal pressure of the primary reactor.

상기 침출식 1차 반응기는 반응기 내부에 바이오매스를 충전하고 용매를 흘려 보내는 구조를 지니고 있으며, 이러한 반응 형태는 고체상의 바이오매스로부터 용매에 의해 가수분해되는 탄수화물을 액상으로 반응기 외부로 침출하는 방법으로 회분식 반응에서 발생하는 탄수화물의 과분해 반응의 문제점을 극복할 수 있는 반응기이다. The leaching formula primary reactor is a method of filling a biomass and which has a structure to flow of the solvent, this reaction forms the decomposition leach into the reactor outside the carbohydrates in the liquid phase which singer by the solvent from the solid biomass in the reactor a reactor that can overcome the problem of too good response to the carbohydrates that occur in a batch reaction.

상기 관형흐름식 2차 반응기는 코일 관 구조로 일정한 온도를 유지 시키면서 침출식 1차 반응으로 생성되는 올리고머 형태의 탄수화물을 모노머 형태의 탄수화물로 전환을 유도할 수 있는 반응기이다. It said tubular-flow secondary reactor is a reactor that can lead to switch the coil pipe structure leaching formula primary carbohydrate in the form of oligomers produced by the reaction while maintaining a constant temperature as in a monomer form carbohydrates.

상기 산처리 가수분해 장치는 1차 가수 분해를 위한 제 1 용매의 농도 조절을 위해 물을 담지한 제 3 용매 탱크(71) 및 제 3 용매펌프(72)로 이루어진 제 3 용매공급장치(7)를 제 1 용매 펌프에 연결하여 더 포함할 수 있다. The acid treatment hydrolysis apparatus of claim 3 solvent feed device (7) consisting of first a third solvent carrying the water for concentration adjustment of the first solvent for the hydrolysis tank 71 and the third solvent pump 72 the may further include connecting the first solvent pump.

상기 제 1 용매는 황산 수용액(또는 황산이나 염산을 포함하는 무기 산성 용매)이고, 제 2 용매는 물일 수 있다. The first solvent is (or inorganic acid solvent comprising sulfuric acid or hydrochloric acid), sulfuric acid solution, the second solvent may be water.

또한 본 발명은 상기 제 1 용매 펌프와 침출식 1차 반응기 사이에 예열 장치(8a) 또는 증기 발생 장치(8b) 중 어느 하나 이상을 추가로 설치할 수 있다. In addition, the present invention can be installed to add any one or more of said first solvent pump and leaching formula primary pre-heating device (8a), or a steam generating unit (8b) between the reactor. 이는 침출식 반응기에서 반응시 반응온도에 도달하는 시간을 줄여 줄 수 있는 장치이다. This is a device that can reduce the time to reach the reaction in the leaching reactor the reaction temperature.

한편, 상기 침출식 1차 반응기와 관형흐름식 2차 반응기 사이, 또는 관형흐름식 2차 반응기와 저장조 사이에는 냉각기(9a) 또는 열교환 장치(9b) 중에서 어느 하나 이상이 추가로 설치될 수 있고, 상기 저장조에는 압력 공급장치(6)가 연결되어 있을 수 있다. On the other hand, may be installed in at least one of a cooler (9a) or the heat exchange device (9b) added between the leaching expression between the primary reactor and a tubular-flow second reactor, or tubular-flow secondary reactor and the storage tank, the storage tank may have a pressure supply device 6 is connected.

이러한 장치는 침출반응 후 냉각 및 열교환 공정을 거친후 또는 제 2 용매를 공급하여 관형 흐름식 2차 반응기에 유도하기 위함으로 열에 의한 과분해와 같은 부가반응을 방지하게 된다. This device will prevent the addition reaction, such as by using a flattered in order to induce leaching reactions after the cooling and heat exchange process after the rough or the second solvent supplied to the tubular-flow second reactor column.

본 발명은 침출반응기에서의 반응을 위해 고압조건을 유지하기 위해 제 1 용매 펌프(21)와 저장조(5) 사이에 역압력 조절기(back pressure regulator)인 압력공급장치(6)를 연결하거나 추가 장착하거나 제 2 용매펌프(32)에 고압질소를 유입하여 압력을 150 ~ 280 psi 조건으로 유지하는 역압력 조절기(back pressure regulator)인 압력공급장치(6)를 연결 또는 추가 장치할 수도 있다. The present invention comprises a first solvent pump 21 and the storage tank (5) back pressure regulator between (back pressure regulator) connection or adding a pressure supply device (6) mounted to maintain the pressure conditions for the reaction of the leaching reactor, or may be a second solvent pump 32, the pressure flows into the high pressure nitrogen 150 to 280 psi back pressure regulator to keep the conditions (back pressure regulator) connection or adding the pressure supply device (6) to the device.

또한 본 발명은 상기 관형흐름식 2차 반응기(4)와 관형 흐름 반응기를 통해 얻어진 가수분해 물질을 저장하는 저장조(5) 사이에 리그닌을 회수토록 이송파이프내 흡착제를 충전하거나, 흡착 장치(10)를 더 포함할 수 있다. In another aspect, the present invention said tubular-flow secondary reactor (4) and the suction device 10, the storage tank 5, transferring ever recovering the lignin between charging the adsorbent in the pipe, or to store the hydrolyzed material obtained through a tubular flow reactor the may further include. 이때 흡착제는 활성탄일수 있다. The adsorbent is activated carbon number of days. 또한 장치는 활성탄이 충전된 흡착장치일 수 있다. Also, the device may be an activated carbon is charged adsorber.

상기와 같은 2단 산처리 가수분해 장치를 통한 본 발명의 한 실시예에 따른 셀룰로오스계 바이오매스(Cellulosebased biomass)로부터 가수분해 반응은 침출식 1차 반응기와 관형흐름식 2차 반응기를 이용하여 셀룰로오스계 바이오매스를 2번 가수분해하는 과정이 수행되어, 최종적으로 관형 반응기를 통과하여 저장조로 포집되는 액상은 모노머의 탄수화물, 즉 글루코오스와 자일로오스를 생산할 수 있는 단계로 이루어진다. By using a cellulose-based biomass hydrolysis reaction from (Cellulosebased biomass) it is leached formula first reactor and a tubular flow type secondary reactor in accordance with one embodiment of the present invention through a two-stage acid treatment hydrolysis device, such as the cellulose-based the process of decomposition of biomass hydrolysis are carried out twice, and finally passed through a tubular reactor a liquid that is collected in the storage tank is comprised of a step of producing an agarose as carbohydrate, i.e. glucose and xylylene monomer.

구체적으로 본 발명은, 침출식 1차 반응기에 셀룰로오스계 바이오매스를 제공하는 제 1 단계(S100); The present invention is specifically a first step of providing a cellulose-based biomass, the leaching type first reactor (S100);

침출식 1차 반응기에 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 1차 가수 분해시키도록 제 1 용매 공급장치의 제 1 용매를 공급하여 바이오매스로부터 글루칸 및 자일란을 추출하는 제 2 단계(S200); A second step of extracting a glucan and xylan degradation to primary hydrolysis the cellulose and hemicellulose in the leaching type first reactor by feeding the first solvent of the first solvent from the biomass supply (S200);

1차 침출식 반응기에서 추출되어 이송중인 글루칸 및 자일란을 2차 가수분해시켜 글루코오스와 자일로오스로 전환시킬수 있도록 제 1 용매를 희석시키는 제 2 용매를 제 2 용매 공급장치를 통해 투입하는 제 3 단계(S300); First it is extracted from the leaching reactor the third stage to inject the second solvent to dilute the first solvent to sikilsu converted into trehalose to glucose and xylene by decomposing a feed being glucan and xylan second mantissa through the second solvent supply (S300); And

관형흐름식 2차 반응기로 공급된 글루칸 및 자일란을 관형 흐름반응으로 2차 가수분해(올리고머 형태의 글루칸, 자일란을 모노머 형태의 글루코오스와 자일로오스로 전환시키는 반응)반응시켜 글루코오스와 자일로오스로 전환시키는 제 4 단계(S400);를 포함하여 구성된다. The glucan and xylan fed into the tubular flow type secondary reactor secondary hydrolysis in a tubular flow reaction in agarose as glucose and xylene (glucan, xylan oligomers type reaction for conversion into trehalose to glucose and xylylene monomer form), by reacting It is configured to include a; a fourth step of converting (S400).

또한 본 발명은 상기 4단계 후 관형흐름식 2차 반응기를 통하여 생산된 가수분해 물질을 저장조로 포집하기 직전에 리그닌을 분별하고 회수하도록 흡착하는 제 5 단계(S500);를 더 포함할 수 있다. In another aspect, the present invention the fifth step (S500) to adsorb to fractionation and recovering the lignin just prior to collecting the hydrolyzed material produced through after said step 4 a tubular-flow secondary reactor to the storage tank may further include a.

이와 같은 5단계 공정이 필요한 이유는 산 가수분해 공정이 진행되는 동안 산에 녹는 리그닌 성분도 탄수화물 수용액에 같이 존재하게 되는데, 이러한 리그닌 및 리그닌 파생 물질은 생산되는 탄수화물(당화액)의 질적 문제점을 제공할 수 있으므로 관형흐름식 2차 반응기와 저장조 사이의 이송파이프내 흡착제를 충전하거나, 흡착 공정을 추가하는 것이 바람직한다. In step 5, the reason the process is necessary as the there is the presence as a carbohydrate solution soluble lignin constituents in the acid during the acid hydrolysis step proceeds, this lignin and lignin-derived material to provide a quality problem of the carbohydrate (Hydrolyzate) produced it may be preferred to charge the adsorbent within the conveying pipe between a tubular-flow reactor and the second storage tank, add the adsorption process.

이러한 흡착 공정에 사용되는 흡착제는 리그닌 및 리그닌 파생물질을 효율적으로 흡착, 제거할 수 있어야 한다. Adsorbents used for such an adsorption process should be capable of efficient adsorption, removal of lignin and lignin derivatives. 이때 사용되는 흡착제로는 저비용의 재사용 가능한 흡활성탄이 바람직하다. The adsorbent used is preferably reusable activated carbon adsorption of low cost.

상기 제1 단계에서 셀룰로오스계 바이오매스는 예를 들어 펠릿 또는 칩(chip)의 형태로 공급될 수 있다. Cellulose-based biomass, in the first step may for example be supplied in the form of pellets or chips (chip). 셀룰로오스계 바이오매스의 원료는 하드 우드, 소프트 우드, 재생지(recycled paper), 폐지(waste paper), 목편, 펄프 및 종이 폐기물, 페목재, 간벌목, 옥수수대, 옥수수심, 볏짚, 왕겨, 밀짚, 사탕수수대, 바가스, 이들의 혼합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Raw material for cellulosic biomass, hardwood, softwood, recycled paper (recycled paper), abolished (waste paper), mokpyeon, pulp and paper waste, Tenerife timber between felling and corn for corn turmeric, rice straw, rice husk, straw, candy but it is the susudae, bagasse, and mixtures thereof, and the like.

상기 제 1 단계의 침출식 1차 반응기에 바이오매스를 충전한 후 본 발명에 따라 가수분해를 수행하고 침출식 1차 반응기 내의 고형 성분인 잔류 바이오매스를 제거한 후, 차회 공정은 재차 침출식 1차 반응기에 바이오매스를 충전하는 과정이 불연속적으로 수행되는 것을 의미한다. After charging the biomass in the leaching type first reactor of the first step of performing hydrolysis according to the invention and after removal of the the residual biomass, solid components in the leaching type first reactor, after-process is again leached formula primary It means that the process of charging the biomass into the reactor is carried out discontinuously.

상기 제 2 단계에서 침출식 1차 반응기 내의 반응 온도는 100 ~ 170℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi인 것이 바람직하다. The reaction temperature in the first leaching type first reactor in Step 2 is 100 ~ 170 ℃, it is preferred that the reaction pressure is 150 ~ 280 psi. 이와 같이 수치 한정한 이유는 본 발명은 황산을 이용한 가수분해 반응온도와 황산 용액의 농도에 의존하는데, 황산농도 1 ~ 20 wt%의 조건에서 반응온도는 상기 온도범위이이고, 또한 고/액 반응을 유도할려면, 액상 용매의 기화를 방지하기 위한 압력이 상기 온도 범위에서 150 ~ 280 psi이기 때문이다. Thus numerical limitation one reason the present invention is the hydrolysis reaction depends on the temperature and the concentration of the sulfuric acid solution, the reaction temperature under the conditions of a sulfuric acid concentration of 1 ~ 20 wt% is the temperature beomwiyi, and high / liquid reaction using a sulfate if you would like to induction, since the pressure to prevent vaporization of the liquid solvent is 150 ~ 280 psi at this temperature range.

상기 제 2 단계에서 1차 가수분해를 위한 제 1 용매는 고분자 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 올리고머 형태의 글루칸과 자일란으로 전환시킬 수 있는 황산 수용액이다. The first solvent for the first hydrolysis in the second step is aqueous sulfuric acid solution capable of converting a high-molecular cellulose and hemicellulose as glucan and xylan in the oligomeric form. 또한 황산 및 염산을 포함하는 무기 산성 용매를 사용할 수도 있다. Or it may be used an inorganic acid solvent comprising sulfuric acid and hydrochloric acid.

상기 제 1 용매의 농도는 특별히 제한되지 않지만 황산 수용액의 농도는 바람직하게는 3 ~ 15wt%인 것을 사용한다. The concentration of the concentration of the first solvent is not particularly limited aqueous sulfuric acid solution is used that preferably is 3 ~ 15wt%.

상기 제 2 단계의 1차 가수분해 공정은 견고한 폴리머 형태의 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 올리고머 형태로 전환시킬 수 있다. Primary hydrolysis process of the second step can be converted to the cellulose and hemicellulose oligomers to form a solid polymer type. 이러한 1차 가수분해를 통하여 초기 바이오 매스에 존재하는 셀룰로오스는 60 ~ 90wt%가 액상 올리고머 형태로, 헤미셀룰로오스는 70 ~ 95wt%가 액상 올리고머 형태로 전환된다. The primary cellulose is 60 ~ 90wt% present in the initial biomass through the hydrolysis is in the form of liquid oligomers, hemicellulose is 70 ~ 95wt% is converted to liquid form oligomers. 동시에 침출식 1차 반응기에 잔류되는 고형 바이오매스는 침출되어 나가는 올리고머 형태의 액상과 비례하여 감소한다. Which at the same time in the leaching residue formula first reactor the solid biomass is reduced in proportion to the liquid form of the oligomer is leached out.

또한, 상기 제 3 단계의 제 2 용매는 제 1 용매를 희석시킬 수 있는 용매이면 되는데 바람직하게는 물(증류수)을 사용한다. In addition, the second solvent in the third step, preferably there is any solvent capable of diluting the first solvent is used, water (distilled water). 이때 유속은 제 1 용매의 투입 유속(5 ~ 10 ml/min) 범위 이하로 일정한 흐름의 방향으로 적용하는 것이 바람직하다. The flow rate is preferably applied in the direction of flow below a certain flow rate input (5 ~ 10 ml / min) the range of the first solvent.

즉, 물을 사용한 제 2 용매는 침출반응을 통하여 나오는 산성 분위기의 액상반응물을 약산으로 희석 시킬 수 있다. That is, the second solvent with water may be diluted with a liquid reaction product of an acidic atmosphere out through the reaction with a weak acid leach. 바람직한 예로 상기 약산이라 함은 제 1 용매가 황산 수용액일 경우 1 ~ 5wt%까지의 약산 분위기를 형성한다. Preferable examples as the weak acid also forms a weak acid of the atmosphere up to 1 ~ 5wt% when the first solvent is an aqueous sulfuric acid solution.

또한 상기 제 4 단계에서는 제 2 용매로서 희석된 약산 분위기에서 올리고머 형태의 글루칸과 자일란을 글루코오스와 자일로오스로 전환 가능토록 흐름형 반응을 유지토록 하는것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the fourth step, the ever possible ever maintaining a flow-type reaction in a weakly acidic atmosphere with conversion agarose oligomeric forms of glucan and xylan in glucose and diluted with xylene as a second solvent.

이때 침출반응 후 냉각 및 열교환 공정을 거친 후 또는 제 2 용매를 공급하여 관형 흐름식 2차 반응기에 유도하는 것이 바람직한다. At this time, after the leaching reaction is cooled and the heat exchange process after the rough or supplying the second solvent is preferred to induce the flow of expression tubular second reactor.

또한 제 2 용매로서 적용하는 약 황산 분위기 용매의 농도는 3 ~ 5wt%이며 반응온도는 70 ~ 120℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi인 것이 바람직하다. And also the concentration of the sulfuric acid atmosphere around the solvent to be employed as the second solvent is 3 ~ 5wt% the reaction temperature is 70 ~ 120 ℃, it is preferred that the reaction pressure is 150 ~ 280 psi. 수치 한정 이유는 전술한 바와 같다. Numerical limitation reason for this is as described above.

여기서 침출식 1차 반응기와 관형흐름식 반응기에 각각 제공되는 압력 조건은 압력공급장치(6) 하나로 모두 조절된다. The leaching formula primary pressure conditions respectively provided in the tubular reactor and the flow type reactor are adjusted both in one pressure supply (6).

최종적으로 상기 제 4 단계를 통하여 생산되는 액상의 가수분해 물질은 저장조에 포집되는데 얻어지는 가수분해 물질은 대부분 글루코오스와 자일로오스이며, 초기 침출반응기에 투입되는 바이오매스를 기준으로 할 때 글루코오스의 수율은 55 ~ 90wt%이며, 자일로오스의 수율은 65 ~ 95wt% 이었다. Finally, the yield of glucose when based on biomass the first hydrolyzed material obtained hydrolyzed substance of liquid phase there is collected in the storage tank to be produced through the step 4 is the most trehalose to glucose and Giles, committed to the initial leaching reactor the yield of the agarose in a 55 to 90wt%, xylene was 65 ~ 95wt%. 이와 같은 수율은 흡착공정인 제 5단계와 상관없는 최종 전환 수율이다. This yield is the final conversion yield to do with the fifth step of the adsorption process.

상기와 같은 본 발명의 후속공정에서는 상기 방법으로 추출된 글루코오스와 자일로오스를 이용하여 알코올을 획득하는 바이오연료의 제조방법을 제공하는 바, 상기 반응기를 통하여 얻어지는 액상 탄수화물 성분(글루코오스와 자일로오스)을 발효시켜 에탄올 및 부탄올을 비롯한 화학물질을 획득할 수 있고, 또한 열분해 및 화학 촉매 공정을 통하여 HMF, 푸르푸랄(furfural) 등의 화학물질을 획득할 수 있다. A liquid carbohydrate components (glucose and xylene in the subsequent process of the present invention obtained bar into glucose and xylene extracted by the above method using a agarose provides a process for the preparation of biofuels to obtain an alcohol, through the reactor, such as the OSU ) the fermentation was able to obtain a chemical, including ethanol and butanol, and may also obtain a chemical substance such as HMF, furfural (furfural) through the thermal decomposition and chemical catalytic processes.

또한 상기 생산된 글루코오스 및 자일로오스을 이용하여 바이오 연료인 알코올(에탄올, 부탄올), 알칸계 화학물 및 C3C6계 화학원료 및 유기산을 제조할 수 있다. It may also be used ohseueul of glucose and the production of xylene to produce a bio-fuel, alcohol (ethanol, butanol), an alkane-based chemicals and C3C6-based chemical raw material and an organic acid.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 가수분해에 의한 리그노셀룰로오스의 구조 변화를 보인 모식도로, 본 발명에 따른 장치를 이용한 공정을 수행하면 셀룰로오스계 바이오매스로부터 리그닌, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스가 모두 가수분해되어 후속공정에서 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스로부터 글루코오스와 자일로오스를 생산할 수 있게 된다. Figure 3 is one embodiment in a schematic view showing a lignocellulosic structure change due to hydrolysis according to the embodiment, when performing a process using a device according to the invention all of the lignin, cellulose and hemicellulose from the cellulose-based biomass hydrolysis of the present invention It decomposes it is possible to produce trehalose with glucose and xylene from the cellulose and hemicellulose in a subsequent process.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예이다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention.

[실시예 1] Example 1

전술한 도 1에 따른 2단계 산처리 가수분해 장치를 이용한 공정을 설명한다. It describes a process using a two-stage acid treatment hydrolysis apparatus according to the above-described FIG.

먼저, 침출식 1차 반응기(1)에 바이오매스를 충전시키고, 1차 침출식 반응기(1)의 반응 온도가 150℃, 압력이 200 psig가 유지되도록 하였다. First, the primary leach formula biomass was charged to the reactor (1), and such that the primary leaching formula the reaction temperature of the reactor (1) 150 ℃, the pressure is maintained 200 psig.

제 1 용매 탱크(21)로부터 10% 황산 수용액을 침출식 1차 반응기로 공급하여 5분간 1차 가수분해를 시켰다. The first solvent supplying a 10% aqueous solution of sulfuric acid from the tank 21 to the primary reactor and leached formula for 5 minutes primary hydrolysis. 이때, 셀룰로오스는 70wt% 액상 올리고머 형태로, 헤미셀룰로오스는 85wt%가 액상 올리고머 형태로 전환된다. In this case, the cellulose is to 70wt% liquid oligomeric form, hemicellulose is converted to 85wt% in the liquid oligomeric form.

그런 다음, 제 2 용매 탱크(31)로부터 물을 관형흐름식 2차 반응기(4)로 공급하여 올리고머 형태의 탄수화물(당화액)을 모노머 형태의 당화액으로 전환시켜 저장조(5)에 포집하였다. Then, a second solvent to provide water from the tank 31 into the tubular-flow secondary reactor (4) was converted to the carbohydrate (Hydrolyzate) of the oligomer forms a saccharification solution of the monomer forms were collected in the storage tank (5).

이 최종 글루코오스의 수율은 65wt%이며, 자일로오스의 수율은 80wt%였다. The yield of the final glucose is 65wt%, the yield of trehalose in xylene was 80wt%. 이는 기존 1차 산 가수분해 장치를 통한 바이오매스의 산 가수분해와 비교해 보았을 때 최종 글루코오스의 수율이 최고 35wt%에서 65wt%로 증가함을 보였으며, 자일로오스 수율 역시 80wt%로 기존 고온 및 긴 반응시간에 의해 자일로오스가 과분해 되어 60%의 낮은 수율을 나타냈던 것과 달리 자일로오스의 과분해 과정이 없어 발효 저해물질인 fufural의 생산도 낮아져, 높은 자일로오스의 회수율을 나타나게 되었다. This showed that the yield is increased to 65wt% at up to 35wt% of the final glucose Compared with biomass acid hydrolysis of over existing primary acid hydrolysis device, xylene as agarose yield still existing high temperature and long to 80wt% is to trehalose is too good in xylene by the reaction times do not have too good to process the agarose as xylene, as opposed you left that the low yield of 60% low FIG production of fermentation inhibitors fufural, have appeared the recovery of agarose at a high xylene.

또한, 관형흐름식 2차 반응기와 최종 탄수화물 포집을 위한 저장조 사이에 리그닌을 흡착할 수 있는 활성탄을 충전하여 리그닌 및 리그닌 파생물의 58wt%를 제거하였다. Further, by filling the activated carbon capable of adsorbing lignin between the tubular-flow reactor and the secondary reservoir for collecting final carbohydrate it was removed 58wt% of lignin and lignin derivatives. 이는 기존 1차 산가수분해 장치에서는 고온 및 긴 반응시간에 의해 리그닌으로부터 파생된 페놀릭 화합물에 의해 발효공정에서의 에탄올 수율에 큰 영향을 미쳤으나 활성탄 충전을 통한 페놀릭 화합물의 제거를 통해 발효공정의 효율성을 크게 높일 수 있었다. This existing primary acid hydrolysis device, the temperature and but had a significant effect on ethanol yield of the fermentation process by the phenolic compounds derived from lignin by the long reaction time with the removal of the phenolic compound through the activated carbon filling fermentation process It could greatly improve the efficiency.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the preferred embodiment of the described, Those of ordinary skill in the art without departing from the subject matter of the present invention invention claimed in claims anyone various modifications carried out possible it as well as, to change such are within the scope of the claims described.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 셀룰로오스계 바이오매스의 탄수화물 생산 장치 및 방법은, 일련의 반응 시스템 사용하고 침출식 1차 반응기 및 제 1 용매 그리고 관형흐름식 2차 반응기 및 제 2 용매를 연속적으로 반응기 내에 유입함으로써, 셀룰로오스 바이오매스로부터 글루코오스 및 자일로오스를 생산할 수 있는 바, 효소당화 공정 없이 빠른 반응을 수행하고, 과 분해 반응을 최소화시킬 수 있으며, 2 단계의 주요 공정이 일련의 반응을 통하여 이루어지므로 공정성이 뛰어나고, 고농도의 글루코오스 및 자일로오스를 고수율로 획득할 수 있다는 장점이 있으므로, 산업적 효용가치가 우수하다. Or more preferred embodiments of the cellulose-based biomass carbohydrate production apparatus and method according to the present invention, using a series of the reaction system and successively the leaching type first reactor and the first solvent and the tubular-flow second reactor and a second solvent as by flowing into the reactor, it is possible to perform a quick response without cellulose bio glucose and xylene OSU the bar, the enzyme saccharification process to produce a from the mass, and minimize the degradation, the main process of step 2, a series of reactions excellent done so through fairness, because the advantage of a high trehalose in a high concentration of glucose and xylene can be obtained in high yield, it is excellent in industrial utility value.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Description of the Related Art>
(1) : 침출식 1차 반응기 (2) : 제 1 용매 공급장치 (1): formula leach first reactor (2) comprising: a first solvent supply
(3) : 제 2 용매 공급장치 (4) : 관형 흐름식 2차 반응기 3: the second solvent feed (4): a tubular-flow second reactor
(5) : 저장조 (6) : 압력공급장치 5: a reservoir (6) pressure supply
(7) : 제 3 용매공급장치 (8a) : 예열장치 7: a third solvent feed device (8a): pre-heating device
(8b) : 증기 발생장치 (9a) : 냉각기 (8b): steam generator (9a): Coolers
(9b) : 열교환 장치 (10) : 흡착장치 (9b): heat exchanger 10: adsorber
(21) : 제 1 용매 탱크 (22) : 제 1 용매 펌프 21: the first solvent tank 22: first solvent pump
(31) : 제 2 용매 탱크 (32) : 제 2 용매 펌프 31: the second solvent tank 32: second solvent pump
(71) : 제 3 용매 탱크 (72) : 제 3 용매 펌프 71: the third solvent tank 72: the third solvent pump

Claims (20)

  1. 셀룰로오스계 바이오매스를 1차 가수분해를 통하여 올리고머의 형태로 전환하는 침출식 1차 반응기(1)와; Leaching formula primary reactor (1) for switching the cellulosic biomass in the form of an oligomer by the primary and hydrolysis;
    상기 침출식 1차 반응기로 1차 용매를 공급하는 제 1 용매탱크(21)와 제 1 용매펌프(22)로 이루어진 제 1 용매 공급장치(2)와; And the first solvent tank 21 to the first solvent pump 22. The first solvent supply unit (2) consisting of supplying a first solvent to leach the formula first reactor;
    상기 반응기에서 1차 가수분해된 고농도 가수분해 용액에 물을 공급하여 2차 가수분해의 산 농도를 낮추는 제 2 용매탱크(31)와 제 2 용매펌프(32)로 이루어진 제 2 용매 공급장치(3)와; A second solvent consisting in the reactor to 1 second solvent tank 31 is the car by hydrolysis supplying water to the decomposed high concentrations hydrolysis solution to lower the acid concentration of the secondary hydrolysis and a second solvent pump 32 supplies (3 )Wow;
    상기 제 2 용매 공급장치를 통해 희석된 1차 가수분해 용액을 저온에서 관형흐름 반응으로 2차 가수분해시켜 모너머 형태의 탄수화물로 전환하는 관형흐름식 2차 반응기(4)와; The second solvent supply to the primary hydrolysis solution was at a low temperature in the tubular reaction flow decomposition secondary base hydrolysis beyond the form of a tubular-flow secondary reactor (4) to switch to the carbohydrate through a dilution;
    상기 관형 흐름 반응기를 통해 얻어진 가수분해 물질을 저장하는 저장조(5)와; And a storage tank 5 for storing the hydrolyzed material obtained via the tubular flow reactor;
    상기 침출식 1차 반응기와 관형 흐름식 2차 반응기의 내부 압력을 유지 시키도록 해주는 압력 공급장치(6);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. The leaching formula first reactor and a tubular-flow secondary pressure supply that to maintain the internal pressure of the reactor (6); hydrolysis of cellulosic biomass through the two-stage acid treatment step, characterized in that configured including material production equipment.
  2. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 관형흐름식 2차 반응기(4)와 저장조(5) 사이에 리그닌을 회수토록 이송파이프내 흡착제를 충전하거나 흡착 장치를 더 포함한 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. Hydrolysis of a cellulosic biomass with a two-stage acid treatment process for the tubular-flow second reactor 4 and the storage tank (5) transfer ever recovering the lignin between charging the adsorbent in the pipe or suction device characterized in that contains more decomposition production device.
  3. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 제 1 용매펌프에는 제 1 용매의 농도 조절을 위해 물을 담지한 제 3 용매 탱크 및 제 3 용매펌프로 이루어진 제 3 용매공급장치가 더 설치된 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. The first solvent pump cellulose with claim 32 acid treatment step, characterized in that the solvent supply is further provided consisting of a third solvent tank, and a third solvent pump carrying the water for concentration adjustment of the first solvent system hydrolysis of biomass material production equipment.
  4. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 제 1 용매 탱크에 저장된 용매는 황산수용액인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. The first solvent stored in the solvent tank cellulosic biomass hydrolysis material production apparatus through a two-stage acid treatment step, characterized in that aqueous sulfuric acid solution.
  5. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4,
    상기 제 1 용매의 농도는 3 ~ 15wt%인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. Cellulose-based biomass hydrolysis material production unit through a two-stage acid treatment step, characterized in that the concentration of the first solvent is 3 ~ 15wt%.
  6. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 제 2 용매 탱크에 저장된 용매는 물인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. The second solvent tank cellulosic biomass hydrolysis material production apparatus is stored in the solvent through the two-stage acid treatment step, characterized in that is water on.
  7. 청구항 6에 있어서, The method according to claim 6,
    상기 제 2 용매는 제 1 용매의 농도를 1 ~ 5wt%로 희석시키는 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. The second solvent is a cellulose-based biomass of the hydrolyzed material production unit through a two-stage acid treatment process, comprising a step of diluting the concentration of the first solvent with a 1 ~ 5wt%.
  8. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 제 1 용매 펌프와 침출식 1차 반응기 사이에 예열 장치 또는 증기 발생 장치가 더 설치된 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. The first solvent pump and leaching formula primary pre-heating apparatus or a steam generating device is a cellulose-based biomass of the hydrolyzed material production apparatus through a two-stage acid treatment step, characterized in that further provided between the reactor.
  9. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 침출식 1차 반응기와 관형흐름식 2차 반응기 사이 및 관형흐름식 2차 반응기와 저장조 사이에는 냉각기 또는 열교환 장치 중에서 어느 하나 이상이 설치된 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. Cellulose-based biomass with the two-stage acid treatment step of the leaching type first reactor and characterized in that between the tubular-flow second reactor and between the tubular flow type secondary reactor and the storage tank there is installed at least one of a cooler or heat exchanger hydrolysis of material production apparatus.
  10. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 침출식 1차 반응기 내의 반응 온도는 100 ~ 170℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. Leaching the formula the first reaction temperature in the reactor is 100 ~ 170 ℃, the reaction pressure is 150 ~ 280 psi of cellulosic biomass in the hydrolysis material production unit through a two-stage acid treatment step, characterized in that.
  11. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 관형흐름식 2차 반응기의 반응 조건이 70 ~ 120℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 장치. And the tubular-flow second reaction condition is 70 ~ 120 ℃ of the reactor, the reaction pressure is 150 ~ 280 psi of cellulosic biomass in the hydrolysis material production unit through a two-stage acid treatment step, characterized in that.
  12. 침출식 1차 반응기에 셀룰로오스계 바이오매스를 제공하는 제 1 단계; A first step of providing a cellulose-based biomass, the leaching type first reactor;
    침출식 1차 반응기에 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 1차 가수 분해시키도록 제 1 용매 공급장치의 제 1 용매를 공급하여 바이오매스로부터 글루칸 및 자일란을 추출하는 제 2 단계; A second step to the leaching formula primary cellulose and hemicellulose to the primary hydrolysis to supply a first solvent of a first solvent feed to the reactor unit to extract from the biomass, the glucan and xylan;
    1차 침출식 반응기에서 추출되어 이송중인 글루칸 및 자일란을 2차 가수분해시켜 글루코오스와 자일로오스로 전환시킬수 있도록 제 1 용매를 희석시키는 제 2 용매를 제 2 용매 공급장치를 통해 투입하는 제 3 단계; First it is extracted from the leaching reactor the third stage to inject the second solvent to dilute the first solvent to sikilsu converted into trehalose to glucose and xylene by decomposing a feed being glucan and xylan second mantissa through the second solvent supply .; And
    관형흐름식 2차 반응기로 공급된 글루칸 및 자일란을 관형흐름 반응으로 2차 가수분해 반응시켜 글루코오스와 자일로오스로 전환시키는 제 4 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. Tubular flow dual-cost glucan and xylan supplied to the primary reactor in a tubular flow reaction secondary hydrolysis reaction of the fourth step of converting into agarose to glucose and xylene; through the two-stage acid treatment step, characterized in that configured including how hydrolysis of cellulosic biomass material production.
  13. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12,
    상기 4단계 후 관형흐름식 2차 반응기를 통하여 생산된 가수분해 물질을 저장조로 포집하기 직전에 리그닌을 분별하고 회수하도록 흡착하는 제 5 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. Two-stage acid treatment step of the characterized in that is configured to further include; the fourth step after the tubular-flow second step in the fifth to the hydrolyzed material produced through the reactor fractionation lignin immediately prior to collection in a reservoir and suction to recover how to produce the hydrolysis of cellulosic biomass materials through.
  14. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12,
    상기 제 1 용매는 황산 수용액인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. The first solvent is produced hydrolysis of cellulosic biomass material through the two-stage acid treatment step, characterized in that aqueous sulfuric acid solution.
  15. 청구항 14에 있어서, The method according to claim 14,
    상기 제 1 용매의 농도는 3 ~ 15wt%인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. Concentration is 3 ~ 15wt% of cellulose-based bio-hydrolysis of biomass material production method via a two-stage acid treatment step, characterized in that of the first solvent.
  16. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12,
    상기 제 2 용매는 물인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. The second solvent is produced hydrolysis of cellulosic biomass material through the two-stage acid treatment step, characterized in that water.
  17. 청구항 16에 있어서, The method according to claim 16,
    상기 제 2 용매는 제 1 용매의 농도를 1 ~ 5wt%로 희석시키는 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. The second solvent is a cellulose-based bio-hydrolysis of biomass material production method via a two-stage acid treatment process, comprising a step of diluting the concentration of the first solvent with a 1 ~ 5wt%.
  18. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12,
    상기 침출식 1차 반응기 내의 반응 온도는 100 ~ 170℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. The reaction temperature in the first reactor leaching expression is 100 ~ 170 ℃, and the reaction pressure is 150 ~ 280 psi of cellulose-based bio-hydrolysis of biomass material production method via a two-stage acid treatment step, characterized in that.
  19. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12,
    상기 관형흐름식 2차 반응기의 반응 조건이 70 ~ 120℃이고, 반응 압력은 150 ~ 280 psi인 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. It said tubular-flow second reaction conditions of the reactor and is 70 ~ 120 ℃, the reaction pressure is 150 ~ 280 psi of cellulose-based bio-hydrolysis of biomass material production method via a two-stage acid treatment step, characterized in that.
  20. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12,
    상기 제 2 단계의 침출반응 후에 냉각 및 열교환 공정을 거친 다음 제 2 용매를 공급하여 관형 흐름식 2차 반응기에서 반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 2단 산처리 공정을 통한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 물질 생산 방법. Said first subjected to cooling and heat exchange process, after leaching the reaction of step 2, and then the second solvent supplied to the tubular-flow secondary cellulose hydrolysis of biomass with a two-stage acid treatment step, characterized in that to drive the reaction in reactor how material production.






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