KR101418827B1 - 분리막을 이용한 당용액의 제조방법 - Google Patents

분리막을 이용한 당용액의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101418827B1
KR101418827B1 KR1020120142985A KR20120142985A KR101418827B1 KR 101418827 B1 KR101418827 B1 KR 101418827B1 KR 1020120142985 A KR1020120142985 A KR 1020120142985A KR 20120142985 A KR20120142985 A KR 20120142985A KR 101418827 B1 KR101418827 B1 KR 101418827B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sugar solution
membrane
aqueous
nanofiltration membrane
fermentation
Prior art date
Application number
KR1020120142985A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140074717A (ko
Inventor
김인철
송두현
안수현
유주현
제갈종건
송봉근
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020120142985A priority Critical patent/KR101418827B1/ko
Publication of KR20140074717A publication Critical patent/KR20140074717A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101418827B1 publication Critical patent/KR101418827B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0003—General processes for their isolation or fractionation, e.g. purification or extraction from biomass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00—Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/08—Alkali cellulose

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 분리막을 이용한 당용액의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면 하전을 줄이기 위하여 폴리아미드 나노여과막을 개질한 뒤 상기 개질된 폴리아미드 나노여과막을 이용하여 당 수용액을 여과시킴으로써 발효 저해물질을 제거하고 정제 당용액을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

분리막을 이용한 당용액의 제조방법{A preparation method of sugar liquid using a membrane}
본 발명은 분리막을 이용한 당용액의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면 하전을 줄이기 위하여 폴리아미드 나노여과막을 개질한 뒤 상기 개질된 폴리아미드 나노여과막을 이용하여 당 수용액을 여과시킴으로써 발효 저해물질을 제거하고 정제 당용액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
화석연료의 고갈과 과도한 소비에 따른 기후변화 문제 및 CO2 배출 규제 등 전반적인 에너지 안보문제에 대비하여 세계 각국은 대체에너지 개발에 앞장서고 있다. 이에 따라 식물성 폐기물과 목재 칩 등의 식물성 바이오매스를 이용한 에탄올 생산은 대체에너지의 일환으로 각광받고 있다.
식물성 바이오매스는 주로 헤미셀룰로스, 셀룰로스, 리그닌으로 구성된다. 셀룰로오스는 글루코오스가 탈수 축합된 단순 다당류이고 헤미셀룰로오스는 글루코오스, 크실로오스, 만노즈 등이 탈수 축합된 고합 다당류이다. 따라서, 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 가수분해 등의 전처리 기술을 사용하여 당으로 전환시키고, 전환된 당은 발효시켜 바이오 연료 또는 화학물질 제조에 사용할 수 있다.
셀룰로스나 헤미셀룰로스를 발효성 당으로 전환하기 위한 가수분해는 주로 곰팡이나 세균 유래의 셀룰라제(cellulase)에 의한 효소당화법과 산, 알칼리 등의 촉매에 의한 화학적 당화법이 존재한다. 대표적인 가수분해 방법으로는 농황산법, 희황산법 및 효소법 등이 있다. 농황산법은 일반적으로 농도 70% 이상의 황산을 이용하는 방법으로서, 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 상압 70℃ 전후의 조건에서 가수분해한다. 가수분해 후, 제조한 단당과 황산을 분리하고 황산은 재이용한다. 농황산법은 당회수율이 높고 다양한 원료를 처리할 수 있는 것이 특징이다. 희황산법은 농도 수%의 황산을 이용하여 온도 150~250℃, 압력 1~2 MPa 정도의 조건에서 가수분해를 하는 방법이다. 이때 희황산을 사용하기 때문에 황산을 재이용하지 않고 중화처리하는 방식이 일반적이다. 희황산법은 황산을 회수 재이용하지 않기 때문에 프로세스 구성이 간단하지만 고온 고압 조건이기 때문에 당류가 과분해되기 쉬워 단당의 회수율을 높지 않은 단점이 있다. 효소법은 효소를 이용하여 가수분해를 하는 방법이다. 이 방법은 효소를 셀룰로오스나 헤미셀룰로오스와 효율적으로 접촉시켜야 하기 때문에 희황산이나 증기를 이용하여 바이오매스를 사전에 어느 정도 분해해 둘 필요가 있다. 또한, 유전자 변형 기술을 이용하여 견고한 결합을 효율적으로 분해하는 특수한 효소를 만들어 내는 개발이 필요하다. 효소법의 주요 설비는 탱크 속에서 효소와 바이오매스를 혼합시키면 되므로 설비 비용이 저렴한 것이 이점이지만 효소의 제조 단가가 높은 것이 단점이다.
셀룰로스 함유 바이오매스의 가수분해에 있어서 셀룰로스 또는 헤미셀룰로스 성분 등의 분해와 동시에 푸르퓨랄, 히드록시메틸 푸르퓨랄 등의 퓨란 화합물, 또는 포름산, 아세트산, 레불린산 등 유기산이라는 부산물도 생성된다. 또한, 셀룰로스 함유 바이오매스는 방향족 폴리머인 리그닌 성분을 포함하기 때문에 산 처리 공정에 있어서 리그닌 성분이 분해되어 저분자량의 페놀류 등의 방향족 화합물을 동시에 부산물로서 생성한다. 이들 화합물은 미생물을 이용한 발효 공정에서 저해적으로 작용하여 미생물의 증식 저해를 야기하고, 발효 산물의 수율을 저하시키기 때문에 발효 저해물질이라 불려지며, 바이오매스 유래 당용액을 발효 원료로서 이용할 경우 제거할 필요가 있다.
종래 발효 저해물질을 당용액의 제조과정에서 제거하는 방법으로서 대한민국 공개특허 2011-94005호는 셀룰로오스 함유 바이오매스를 가수분해하여 당 수용액을 제조하는 공정; 및 얻어진 당 수용액을 나노여과막 및/또는 역침투막에 통과시켜서 여과하여 비투과측에서 정제 당액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 당액의 제조방법을 개시한 바 있다. 그러나, 상기 방법은 발효 저해물질 분리는 용이하나 글루코스, 자일로스 등의 단당류도 같이 빠져나와서 바람직하지 않다.
이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 표면 하전을 줄이기 위하여 폴리아미드 나노여과막을 개질한 뒤 상기 개질된 폴리아미드 나노여과막을 이용하여 당 수용액을 여과시킴으로써 발효 저해물질을 제거하고 정제 당용액을 제조할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 분리막을 이용하여 발효 저해물질은 제거하고 당용액은 농축시켜 고농도 및 고순도의 당용액을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 당용액의 제조방법을 제공한다.
1) 폴리아미드 나노여과막을 하이포아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(polyethylene glycol methacrylate)로 개질시키는 단계(단계 1); 및
2) 셀룰로스계 바이오매스를 가수분해하여 얻은 당 수용액을 상기 개질시킨 폴리아미드 나노여과막으로 여과하여 비투과측에서 정제 당용액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하는 단계(단계 2).
바람직하기로, 상기 단계 1)과 단계 2) 사이에 셀룰로스계 바이오매스를 가수분해하여 얻은 당 수용액을 정밀여과막 또는 한외여과막으로 여과하여 투과측에서 당용액을 회수하는 단계(단계 1-1)를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하기로, 상기 단계 2) 이후에 상기 정제 당용액을 역삼투막으로 여과하여 비투과측에서 정제 당용액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하는 단계(단계 2-1)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 단계 1은, 폴리아미드 나노여과막을 하이포아염소산나트륨 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트로 개질시키는 단계로서, 표면 하전을 줄이기 위하여 폴리아미드 나노여과막을 개질시키는 단계이다.
본 발명에서 사용하는 용어 "폴리아미드 나노여과막"은 기능층이 폴리아미드를 주성분으로 하는 나노여과막을 의미한다.
본 발명에서 사용 가능한 폴리아미드 나노여과막은 메타-페닐렌 디아민(meta-phenylene diamine)을 디아민으로 사용하고 트리메소일 클로라이드(trimesoyl chloride)를 산 염화물(acid chloride)로 사용하여 제조된 방향족 폴리아미드 나노여과막일 수 있다.
본 발명에서는 발효 저해물질의 효과적인 제거를 위하여 단계 1)에서 표면 하전이 감소하도록 폴리아미드 나노여과막을 개질시킨 다음 이후 여과 단계에 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 단계 1)의 개질은 하이포아염소산나트륨 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트를 포함하는 수용액 중에 폴리아미드 나노여과막을 침지시켜 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 하이포아염소산나트륨의 농도는 0.5 내지 3 중량%인 것이 바람직하다. 만일 상기 하이포아염소산나트륨의 농도가 상기 하한보다 낮으면 반응도가 너무 낮아 개질 효과가 크지 않은 단점이 있고 상기 상한보다 높으면 분리막이 분해되는 단점이 있다.
본 발명에서, 상기 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트의 농도는 0.05 내지 0.5 중량%인 것이 바람직하다. 만일 상기 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트의 농도가 상기 하한보다 낮으면 치환도가 너무 낮아 개질 효과가 떨어지는 단점이 있고 상기 상한보다 높으면 개질 효과가 더 이상 증가하지 않기 때문에 상기 상한보다 높을 필요가 없다.
본 발명에서, 상기 침지는 3 내지 30 분 동안 수행할 수 있다.
상기 단계 1-1은, 셀룰로스계 바이오매스를 가수분해하여 얻은 당 수용액을 정밀여과막 또는 한외여과막으로 여과하여 투과측에서 당용액을 회수하는 단계로서, 나노여과막으로 여과하기 전에 당 수용액을 정밀여과막 또는 한외여과막으로 여과하여 거대분자 또는 입자를 거르는 단계이다.
본 발명에서, 정밀여과막 또는 한외여과막은 불소계, 셀룰로스계, 폴리술폰계, 비닐계 고분자, 또는 이의 조합을 사용하여 제조된 것일 수 있다.
상기 단계 2는, 셀룰로스계 바이오매스를 가수분해하여 얻은 당 수용액을 상기 개질시킨 폴리아미드 나노여과막으로 여과하여 비투과측에서 정제 당용액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하는 단계로서, 당 수용액을 개질된 폴리아미드 나노여과막으로 여과하여 당용액은 농축시키고 발효 저해물질은 제거하는 단계이다.
본 발명에서 사용하는 용어 "셀룰로스계 바이오매스"는 목질 또는 초본계의 바이오매스로서 세포벽의 주성분인 다당류 셀룰로스(cellulose)를 포함하는 바이오매스를 의미한다.
셀룰로스계 바이오매스의 가수분해는 농황산법, 희황산법 및 효소법 등의 당업계에 공지된 임의의 방법을 통해 수행할 수 있다. 구체적으로, 셀룰로스계 바이오매스의 가수분해는 2%(w/w) 농도의 황산(sulfuric acid)을 이용하여 온도 150~250℃, 압력 1~2 MPa 정도의 조건에서 60초~10분 동안 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 셀룰로스계 바이오매스를 가수분해하여 얻은 당 수용액은 글루코스 또는 자일로스 등의 단당류와 함께, 발효 저해물질이 포함되어 있다. 또한, 이들 이외에 상기 당 수용액은 올리고당, 셀룰로스, 염(KCl) 등이 포함되어 있을 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어 "발효 저해물질"은 미생물을 이용한 발효 공정에서 저해적으로 작용하여 미생물의 증식 저해를 야기하고, 발효 산물의 수율을 저하시킬 수 있는 물질을 의미한다. 따라서, 당용액의 제조 과정 중에 발효 저해물질을 제거하여야 이후 발효 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
본 발명에서 제거 가능한 발효 저해물질은 유기산, 퓨란 화합물, 및 페놀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 유기산으로는 아세트산 또는 포름산 등을 예로 들 수 있으며, 퓨란 화합물로는 푸르퓨랄, 히드록시메틸 푸르퓨랄 등을 예로 들 수 있다.
본 발명의 당용액의 제조방법은 발효 저해물질의 제거를 효율적으로 수행하기 위하여 상기 단계 2)의 여과를 정용여과 방법으로 수행하는 것을 특징으로 한다. 즉, 투과되어 나온 양만큼 물을 첨가하여 발효 저해물질을 제거한다.
본 발명에서, 상기 단계 2)에서 당 수용액의 pH는 4 내지 8일 수 있다.
본 발명에서, 상기 단계 2)에서 당 수용액의 온도는 15 내지 40℃일 수 있다.
상기 단계 2-1은, 상기 정제 당용액을 역삼투막으로 여과하여 비투과측에서 정제 당용액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하는 단계로서, 나노여과막으로 1차 정제된 당용액을 역삼투막으로 여과하여 당용액을 더욱 농축시키고 발효 저해물질을 추가적으로 제거하는 단계이다.
본 발명에서 사용 가능한 역삼투막(reverse osmosis membrane)은 메타-페닐렌 디아민을 디아민으로 사용하고 트리메소일 클로라이드를 산 염화물로 사용하여 제조된 방향족 폴리아미드 역삼투막일 수 있다.
본 발명에서, 상기 역삼투막은 표면의 음이온 하전을 줄인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 표면의 하전 정도가 비교적 높은 해수담수화용 역삼투막이나 저압용 역삼투막을 사용하지 않는다.
본 발명에서는 발효 저해물질의 효과적인 제거를 위하여 표면 하전이 더욱 감소하도록 개질된 역삼투막을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 역삼투막의 개질은 하이포아염소산나트륨 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트를 포함하는 수용액 중에 역삼투막을 침지시켜 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 하이포아염소산나트륨의 농도는 0.5 내지 3 중량%인 것이 바람직하다. 만일 상기 하이포아염소산나트륨의 농도가 상기 하한보다 낮으면 반응도가 너무 낮아 개질 효과가 크지 않은 단점이 있고 상기 상한보다 높으면 분리막이 분해되는 단점이 있다.
본 발명에서, 상기 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트의 농도는 0.05 내지 0.5 중량%인 것이 바람직하다. 만일 상기 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트의 농도가 상기 하한보다 낮으면 치환도가 너무 낮아 개질 효과가 떨어지는 단점이 있고 상기 상한보다 높으면 개질 효과가 더 이상 증가하지 않기 때문에 상기 상한보다 높을 필요가 없다.
본 발명에서, 상기 침지는 3 내지 30 분 동안 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 단계 2-1)의 여과는 발효 저해물질의 제거를 효율적으로 수행하기 위하여 정용여과 방법으로 수행할 수 있다. 즉, 투과되어 나온 양만큼 물을 첨가하여 발효 저해물질을 제거한다.
본 발명에서 사용하는 역삼투막은 표면의 하전이 감소하도록 개질되어 표면에 음이온이 덜하기 때문에, 발효 저해물질, 특히 아세트산, 포름산과 같은 유기산의 분리를 위하여 당 수용액의 pH를 산성으로 조정할 필요가 없다. 본 발명에서, 상기 단계 2-1)에서 당 수용액의 pH는 6 내지 9일 수 있다.
본 발명에서, 상기 단계 2-1)에서 당 수용액의 온도는 15 내지 40℃일 수 있다.
본 발명의 분리막을 이용한 당용액의 제조방법은 표면 하전을 줄이기 위하여 폴리아미드 나노여과막을 개질한 뒤 상기 개질된 폴리아미드 나노여과막을 이용하여 당 수용액을 여과시킴으로써 발효 저해물질을 제거하고 정제 당용액을 제조할 수 있으며, 특히 정용여과법을 이용함으로써 발효 저해물질의 제거율을 높일 수 있어 고농도 및 고순도의 당용액을 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
당용액 모수는 글루코스 5 중량%, 아세트산 0.1 중량%, 푸르퓨랄 0.01 중량% 및 히드록시메틸 푸르퓨랄(HMF) 0.01 중량%를 함유하는 수용액을 사용하였다. 사용된 나노여과막은 개질된 NE 90(웅진케미칼, 대한민국)을 사용하였다. 나노여과막의 개질은 하기와 같이 수행하였다.
먼저, NE 90 시트(막면적 30㎠)를 NaOCl 1 중량% 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 0.1 중량%를 함유하는 수용액에 10분간 침지하여 개질하였다. 이후, 상기 NE 90 시트를 물로 세척하여 사용하였다.
그 다음, 상기 당용액 모수를 상기와 같이 개질된 NE 90으로 여과하여 비투과측에서 정제 당용액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하였다. 이때 압력은 30 kgf/㎠이고 피드 온도는 30℃이었다. 또한, 당용액의 pH는 5이었다. 각각의 물질의 제거율은 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에 개시된 개질 방법과 동일한 개질 방법으로 개질시킨 NE 90으로 정용여과를 사용하여 발효저해물질을 분리하였다. 운전조건은 실시예 1과 동일하였다. 구체적으로, 당용액 50%를 투과시킨 후, 투과량만큼 순수(pure water)를 채운 후, 다시 50%를 투과시켰다. 이를 2회 더 반복한 후, 농축액 성분들의 농도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 3
실시예 1에 개시된 개질 방법과 동일한 개질 방법으로 개질시킨 역삼투막(RE4040-SR, 웅진케미칼, 대한민국)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 4
실시예 1에 개시된 개질 방법과 동일한 개질 방법으로 개질시킨 역삼투막(RE4040-SR, 웅진케미칼, 대한민국)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 5
실시예 1과 동일한 방법으로 당용액 50%를 투과시키고, 투과된 용액을 다시 표면 음하전이 적은 역삼투막(RE8040-FE, 웅진케미칼, 대한민국)을 사용하여 실시예 1과 동일한 운전조건으로 투과시켰다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 6
실시예 2와 동일한 방법으로 투과시킨 용액을 실시예 1에 개시된 개질 방법과 동일한 개질 방법으로 개질시킨 역삼투막(RE8040-FE, 웅진케미칼, 대한민국)을 사용하여 투과된 용액의 90%를 투과시켰다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 7
당용액 모수를 한외여과막(Hisep, 시노펙스케미코아, 대한민국)으로 거대분자 및 입자를 거른 후, 실시예 6을 반복하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
NE 90을 개질하지 않고 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 2
해수담수화용 역삼투막(RE4040-SR, 웅진케미칼, 대한민국)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 3
저압용 역삼투막(RE4040-BLN, 웅진케미칼, 대한민국)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
물질 잔류율(%)
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 비교예1 비교예2 비교예3
글루코스 99.5 97.3 99.91 99.8 99.94 99.96 99.92 99.5 99.91 99.7
아세트산 40 12 85.1 75 52 26 12 50 92.3 73
푸르퓨랄 30 5 79.8 71 45 12 5 40 91 75
HMF1 ) 79 49 97.3 92 85 28 13 82 99.3 91.9
[주] 1) 히드록시메틸 푸르퓨랄
상기 표 1의 결과를 통해, 본 발명의 방법에 따라 개질시킨 폴리아미드 나노여과막을 사용하여 당용액을 여과할 경우(실시예 1), 개질하지 않은 폴리아미드 나노여과막을 사용한 경우(비교예 1)에 비해 글루코스와 같은 단당류는 농축시킬 수 있고 아세트산, 푸르퓨랄, 히드록시메틸 푸르퓨랄 등의 발효 저해물질은 제거할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 정용여과를 이용하여 여과를 수행한 경우(실시예 2 및 4), 동일한 막을 사용하더라도 정용여과를 이용하지 않은 경우(실시예 1 및 3)에 비해 발효 저해물질의 제거율을 더욱 높일 수 있음을 알 수 있다.
또한, 개질시킨 폴리아미드 나노여과막을 이용한 여과 후 개질시킨 역삼투막을 이용한 추가 정제를 수행하는 경우(실시예 6 및 7), 역삼투막을 이용한 추가 정제를 수행하지 않는 경우(실시예 2)에 비해 단당류를 더욱 농축시킬 수 있음을 알 수 있다.
또한, 나노여과막과 역삼투막을 이용한 여과 전에 한외여과막을 이용한 여과를 먼저 수행한 경우(실시예 7), 한외여과막을 이용한 여과를 수행하지 않은 경우(실시예 6)에 비해 발효 저해물질의 제거율이 더욱 높아지는 것을 알 수 있다.
마지막으로, 해수담수화용 역삼투막이나 저압용 역삼투막을 이용한 여과의 경우(비교예 2 및 3) 발효 저해물질의 제거가 어려움을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 하기 단계를 포함하는 당용액의 제조방법:
    폴리아미드 나노여과막을 하이포아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(polyethylene glycol methacrylate)로 개질시키는 단계(단계 1); 및
    셀룰로스계 바이오매스를 가수분해하여 당 수용액을 상기 개질시킨 폴리아미드 나노여과막으로 여과하여 비투과측에서 정제 당용액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하는 단계(단계 2).
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 1)과 단계 2) 사이에 셀룰로스계 바이오매스를 가수분해하여 얻은 당 수용액을 정밀여과막 또는 한외여과막으로 여과하여 투과측에서 당용액을 회수하는 단계(단계 1-1)를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 2) 이후에 상기 정제 당용액을 역삼투막으로 여과하여 비투과측에서 정제 당용액을 회수하고, 투과측에서 발효 저해물질을 제거하는 단계(단계 2-1)를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 1)은 하이포아염소산나트륨 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트를 포함하는 수용액 중에 폴리아미드 나노여과막을 침지시켜 수행하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하이포아염소산나트륨의 농도는 0.5 내지 3 중량%인 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트의 농도는 0.05 내지 0.5 중량%인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발효 저해물질은 유기산, 퓨란 화합물, 및 페놀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단계 2)의 여과는 정용여과인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 당 수용액의 pH는 4 내지 8인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 당 수용액의 온도는 15 내지 40℃인 방법.
KR1020120142985A 2012-12-10 2012-12-10 분리막을 이용한 당용액의 제조방법 KR101418827B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120142985A KR101418827B1 (ko) 2012-12-10 2012-12-10 분리막을 이용한 당용액의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120142985A KR101418827B1 (ko) 2012-12-10 2012-12-10 분리막을 이용한 당용액의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140074717A KR20140074717A (ko) 2014-06-18
KR101418827B1 true KR101418827B1 (ko) 2014-07-16

Family

ID=51127740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120142985A KR101418827B1 (ko) 2012-12-10 2012-12-10 분리막을 이용한 당용액의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101418827B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110094005A (ko) * 2008-12-09 2011-08-19 도레이 카부시키가이샤 당액의 제조방법
JP2011223975A (ja) 2010-03-30 2011-11-10 Toray Ind Inc 糖液の製造方法及び製造装置
KR20120055193A (ko) * 2010-11-23 2012-05-31 경상대학교산학협력단 다단계 공정을 포함하는 글루코오스 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110094005A (ko) * 2008-12-09 2011-08-19 도레이 카부시키가이샤 당액의 제조방법
JP2011223975A (ja) 2010-03-30 2011-11-10 Toray Ind Inc 糖液の製造方法及び製造装置
KR20120055193A (ko) * 2010-11-23 2012-05-31 경상대학교산학협력단 다단계 공정을 포함하는 글루코오스 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140074717A (ko) 2014-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5716325B2 (ja) 糖液の製造方法及び製造装置
CN102639722B (zh) 糖液的制造方法
JP6269061B2 (ja) 糖液の製造方法
JP6136267B2 (ja) 糖液の製造方法
WO2012077697A1 (ja) 濃縮糖水溶液の製造方法
WO2012077698A1 (ja) 濃縮糖水溶液の製造法
CA2717298A1 (en) Method of producing compound originating from polysaccharide-based biomass
JP6641628B2 (ja) 糖液の製造方法
CN103748232A (zh) 以纤维素系生物质为原料的乙醇制造方法
KR20140033026A (ko) 당액의 제조 방법
WO2013122051A1 (ja) 糖液の製造方法、糖液及びエタノールの製造方法
BR112015032945A2 (pt) Método de produção de álcool
CN203683556U (zh) 浓缩糖化液制造装置
JP6403188B2 (ja) 糖液の製造方法及び多糖類系バイオマス由来化合物の製造方法
KR101418827B1 (ko) 분리막을 이용한 당용액의 제조방법
CN104520445B (zh) 糖液的制造方法
JP5935941B2 (ja) 糖液の製造方法
KR101938200B1 (ko) 바이오매스 전처리 부산물로부터 자일로스의 회수 및 이의 이용 방법
CN107406866B (zh) 糖液的制造方法
JP2015029463A (ja) 単糖類濃縮液の製造方法
RU2646115C2 (ru) Способ повышения выхода в процессе производства декстрозы с использованием мембранной технологии
JP2011057568A (ja) セルロース系原料糖化液の濃縮方法
WO2014024220A1 (ja) セルロース系バイオマスを原料とする糖化液製造方法及び糖化液製造装置
JP2016189747A (ja) 糖液の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180627

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190711

Year of fee payment: 6