KR102315975B1 - Coagulant for lignocellulosic sugar recovery and a method for its practical utilization - Google Patents
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Abstract
본 발명은 목질계 바이오매스의 산 당화 혹은 효소당화 후 리그닌 주성분의 불용성 당화잔사와 단당류를 함유하는 당화물로부터 당용액을 효율적으로 회수하기 위해 첨가하는 응집제 및 그 응집제의 이용 방법에 관한 것으로 보가 상세하게는 바이오매스 전처리물에 당화효소를 가하여 당화하는 바이오매스 당화물 제조단계; 상기 바이오매스 당화물에 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하고 교반하여 미세입자가 응집된 슬러리를 제조하는 미세입자 응집단계; 및 상기 미세입자가 응집된 슬러리를 원심분리 혹은 여과하여 당용액을 분리하는 당용액 회수단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 대한 것이다.The present invention relates to a coagulant added to efficiently recover a sugar solution from a saccharification product containing insoluble saccharification residues and monosaccharides of lignin main component after acid saccharification or enzymatic saccharification of lignocellulosic biomass, and a method for using the coagulant. Preferably, a biomass saccharified production step of saccharifying by adding a saccharifying enzyme to the biomass pre-treated product; a fine particle aggregation step of adding polyethylene glycol for saccharification residue flocculation to the biomass saccharide and stirring to prepare a slurry in which fine particles are aggregated; and a sugar solution recovery step of separating the sugar solution by centrifuging or filtering the slurry in which the fine particles are aggregated.
Description
본 발명은 목질계 바이오매스의 산 당화 혹은 효소당화 후 리그닌 주성분의 불용성 당화잔사와 단당류를 함유하는 당화물로부터 당용액을 효율적으로 회수하기 위해 첨가하는 응집제 및 그 응집제의 이용 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a coagulant added to efficiently recover a saccharide solution from saccharification containing insoluble saccharification residues and monosaccharides of lignin main components after acid saccharification or enzymatic saccharification of lignocellulosic biomass, and a method for using the coagulant.
보다 상세하게는 바이오매스 전처리물의 산 당화 혹은 효소당화물의 효율적 고액분리를 위해 첨가하는 미세 당화잔사 응집제로서 분자량 4,000 이상의 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG)과, 바이오매스 전처리물에 효소 혹은 산을 가하여 당화하는 바이오매스 당화물 제조단계; 상기 바이오매스 당화물에 당화잔사 응집용 첨가제로서 폴리에틸렌 글리콜을 분말 혹은 수용액으로 첨가하고 교반하여 미세 당화잔사가 응집된 슬러리를 제조하는 미세입자 응집단계; 및 상기 미세입자가 응집된 슬러리를 원심분리 혹은 여과하여 당용액을 회수하는 당용액 회수단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 대한 것이다.More specifically, it is a fine saccharification residue coagulant added for efficient solid-liquid separation of acid saccharification or enzymatic saccharification of biomass pretreated products. Polyethylene glycol (PEG) with a molecular weight of 4,000 or more and enzymes or acids are added to biomass pretreated products. biomass saccharified saccharification manufacturing step; a fine particle aggregation step of adding polyethylene glycol as a powder or an aqueous solution to the biomass saccharified as an additive for agglomeration of saccharification residues and stirring to prepare a slurry in which fine saccharification residues are aggregated; and a sugar solution recovery step of recovering the sugar solution by centrifuging or filtering the slurry in which the fine particles are aggregated.
인류는 각종 재난을 초래하는 기후변화를 억제하기 위해 2050년까지 석유화학의 50%를 재생 가능한 자원인 바이오매스(lignocellulosic biomass)로 대체할 수 있는 바이오경제(biobased economy)를 추구하고 있다. 2019년 리스본에서 개최된 유럽 바이오매스 학회에서는 이를 계획대로 이행하는 데에는 많은 난관이 예상되지만 과학적으로는 이행이 가능할 것으로 중지를 모은 바 있다. 이미 미국을 비롯한 몇 개의 선진국에서 목질계 바이오매스를 원료로 하는 바이오에탄올 제조업체가 상업적 생산을 개시하였으나 빈약한 수익구조로 인하여 최근 도산하거나 겨우 명맥만 유지하는 실정이다. 이러한 상황에서 바이오매스 산업이 경쟁력을 가지기 위해서는 최종산물의 제조경비를 더욱 줄이는 동시에 공정 부산물을 모두 부가가치화 해야 한다. Humankind is pursuing a biobased economy that can replace 50% of petrochemicals with renewable resources, lignocellulosic biomass, by 2050 in order to curb climate change that causes various disasters. At the European Biomass Conference held in Lisbon in 2019, many difficulties are expected to be implemented as planned, but they have been held to be scientifically feasible. Bioethanol manufacturers using lignocellulosic biomass as a raw material have already started commercial production in several developed countries including the United States, but due to poor profit structure, they have recently gone bankrupt or are barely maintaining their existence. In this situation, in order for the biomass industry to become competitive, it is necessary to further reduce the manufacturing cost of the final product and add value to all process by-products.
현재 여러 산업 분야에서 주요자원으로 사용되고 있는 목질계 바이오매스 자원은 밀짚, 옥수수 줄기, 사탕수수 줄기 및 나무 등 다양하지만, 이 바이오매스가 가지고 있는 구조적 성분인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스가 바이오알콜과 유기산, 산업용 발효당을 제조하기 위한 직접적인 원료이다. 이러한 바이오매스를 포도당과 목당 등 단당류로 전환하기 위해서는 셀룰로오스 혹은 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 주성분의 전처리물을 물에 현탁시키고 산 또는 당화효소를 가하여 특정한 온도에서 일정 시간 동안 반응시켜 당화한다. 이렇게 만든 당화물은 물속에 포도당 혹은 목당 등의 단당류가 불용성 고체인 당화잔사와 섞여 있다. 이 리그닌 주성분의 당화잔사는 소수성 표면을 가지고 있어서 효소 가수분해의 경우 효소의 비가역적 흡착에 의한 효소 활성 저하의 원인이 되며, 이로 인하여 당화 시간이 길어지고 수율이 저하되는 현상도 알려져 있다.The lignocellulosic biomass resources currently used as major resources in various industries are diverse, such as straw, corn stalks, sugar cane stalks, and trees. It is a direct raw material for manufacturing sugar. In order to convert such biomass into monosaccharides such as glucose and wood sugar, cellulose or a pre-treated product of cellulose and hemicellulose main components is suspended in water, and acid or saccharification enzyme is added thereto to react at a specific temperature for a certain period of time to saccharify. Monosaccharides such as glucose or wood sugar are mixed with saccharification residues, which are insoluble solids in water. The saccharification residue of this lignin main component has a hydrophobic surface, which causes a decrease in enzyme activity due to irreversible adsorption of the enzyme in the case of enzymatic hydrolysis.
목질계 바이오매스를 원료로 하여 미생물 배양용 발효당을 고농도 농축액으로 제조할 경우에는 상기 당화물로부터 당용액을 회수하고, 당 이외의 불순물을 제거한 다음 농축하게 된다. 당용액을 회수하려면 상기 당화물로부터 불용성 당화잔사를 제거해야 하므로 여과 혹은 원심분리를 하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 미국 공개특허공보 US2015-0344921 A1은 당화 후 효소의 재활용을 위해서 당화물을 그대로 원심분리하거나 여과한다. 이 기술은 이에 더하여 여액으로부터 효소를 회수하여 재이용하는 기술도 포함하고 있다. When fermented sugar for culturing microorganisms is prepared using lignocellulosic biomass as a high-concentration concentrate, a sugar solution is recovered from the saccharide, impurities other than sugar are removed, and then concentrated. In order to recover the sugar solution, insoluble saccharification residues need to be removed from the saccharide product, so filtration or centrifugation is generally performed. For example, in US Patent Publication No. US2015-0344921 A1, the saccharified product is centrifuged or filtered as it is in order to recycle the enzyme after saccharification. In addition to this, this technology includes a technology for recovering and reusing the enzyme from the filtrate.
그러나 다량의 당을 함유하여 비중이 물보다 크고 동시에 미립자까지 함유하는 당화물로부터 당용액을 회수하기 위해 원심분리를 이용할 경우 고속의 회전으로도 오랜 시간의 운전(예컨대 분당 1,776 × g에서 60분 이상)이 필요하므로 에너지 소모량이 적지 않다. 또한 당화물을 여과하는 것은 미립자가 분리막 혹은 여과포 구멍을 막아서 압력이 급격히 상승하므로 여과가 쉽지 않을 뿐만 아니라 여과 후에도 다량의 미립자를 함유하므로 정밀여과(microfiltration) 등의 추가 처리가 불가피하다. 따라서 미립자를 함유하는 슬러리를 여과하여 고액분리 하고자 할 경우에는 여과조제라는 광물성 첨가제를 사용하는 경우가 일반적이지만 당화물의 고액분리에 여과조제를 사용하는 경우 당화잔사를 재이용할 수 없게 되므로 바람직하지 않다. However, when centrifugation is used to recover a sugar solution from saccharides containing a large amount of sugar and having a specific gravity greater than water and at the same time containing fine particles, even with high-speed rotation, operation for a long time (for example, at 1,776 × g per minute for more than 60 minutes) ), so the energy consumption is not small. In addition, filtration of saccharides is not easy because the fine particles clog the pores of the separation membrane or filter cloth and the pressure rises sharply. Therefore, it is common to use a mineral additive called a filter aid when filtering a slurry containing fine particles to separate solid-liquid. .
이러한 이유로 종종 무기응집제 혹은 고분자 응집제를 첨가하여 미립자를 응집시키는 기술을 사용하기도 하는데, 이때 사용하는 응집제는 이온성 혹은 비이온성의 합성 화학물질이며, 응집시킬 입자의 양이 많을수록 사용양이 많아진다. 따라서 목질계 바이오매스를 원료로 하여 제조한 당화물이 높은 농도의 당과 함께 불용성 당화잔사를 수 %까지 함유하고 있을 때는 응집제의 필요량이 많아져서 필연적으로 당용액의 제조비용이 증가하게 된다. 또한, 잔류하는 무기 혹은 고분자 화합물에 의한 당용액의 오염 가능성과 이에 따른 용도의 제한을 배제할 수 없다.For this reason, a technique is often used to agglomerate fine particles by adding an inorganic coagulant or a polymer flocculant. In this case, the coagulant used is an ionic or nonionic synthetic chemical, and the larger the amount of particles to be agglomerated, the greater the amount used. Therefore, when the saccharide prepared using lignocellulosic biomass as a raw material contains up to several % of insoluble saccharification residues together with high concentration of sugar, the required amount of the flocculant increases, which inevitably increases the manufacturing cost of the sugar solution. In addition, the possibility of contamination of the sugar solution by the remaining inorganic or high molecular compound and the limitation of its use cannot be excluded.
바이오매스의 당화에 효소를 사용할 경우 효소당화 후 효소를 가열 변성시킴으로서 자체적으로 응집력을 가지게 한 후 고액분리를 수행할 수도 있다(미국 공개특허공보 US 2015-0354017 A1). 그러나 이러한 기술은 고가의 당화효소(섬유소 가수분해효소 복합제제)를 희생하게 되므로 역시 바람직하지 않다. When an enzyme is used for saccharification of biomass, solid-liquid separation may be performed after enzymatic saccharification and heat denaturation of the enzyme to have a cohesive force on its own (US Patent Publication No. 2015-0354017 A1). However, this technique is also undesirable because it sacrifices an expensive saccharification enzyme (fibrinolytic enzyme complex preparation).
대한민국 특허 제1909738호는 당화효소를 회수하고 재사용하기 위해 바이오매스 당화물의 고액분리에 응집제로 단백질을 사용하는 방법을 보여주고 있다. 이 기술은 식물성 단백질이 가열 혹은 산성화 등 변성 요인에 의해 변성될 때 유도되는 소수성 응집을 이용하여 당화잔사 미립자를 응집시킴으로써 고액분리를 용이하게 한다. 하지만 응집용 단백질 수용액을 사용 전에 가열하거나 당화물의 산도를 조정하는 과정에서 변성된 단백질이 고액분리 후에도 당용액에 소량 남아 끊임없이 불용성 침전을 형성하며, 당용액 제조 후에도 미생물의 오염 시 유기질소원으로 작용하여 미생물 번식을 촉진하는 결과를 종종 초래하는 단점이 있다. 또한, 단백질의 응집작용을 극대화하기 위해 당화물을 산성화(예컨대 pH 3.5 내지 4.5)할 경우 효소단백질이 경화되어 35 oC 이상의 고온이나 과도한 유동성을 요구하는 고액분리 과정에서 활성을 잃기 쉬우며, 후속 공정에서 중화하는 공정이 추가로 필요할 수 있다.Korean Patent No. 1909738 shows a method of using a protein as a coagulant in solid-liquid separation of biomass saccharides to recover and reuse saccharification enzymes. This technology facilitates solid-liquid separation by aggregating saccharification residue particles using hydrophobic aggregation induced when plant proteins are denatured by denaturing factors such as heating or acidification. However, in the process of heating the protein solution for aggregation before use or adjusting the acidity of the saccharide, a small amount of the denatured protein remains in the sugar solution even after solid-liquid separation, forming an insoluble precipitate constantly. Thus, there is a disadvantage that often results in promoting the reproduction of microorganisms. In addition, when saccharides are acidified (e.g., pH 3.5 to 4.5) to maximize protein aggregation, the enzyme protein is hardened and easily loses its activity in the solid-liquid separation process that requires a high temperature of 35 o C or more or excessive fluidity, and subsequent A process of neutralizing in the process may be additionally required.
바이오매스의 당화에 염산 혹은 황산을 이용하는 경우 생성되는 당화잔사 역시 소수성 표면을 가지고 있지만, 응집제로 작용할 수 있는 효소단백질이 없으므로 당화물의 고액분리에 더욱 응집제가 필요하게 된다. When hydrochloric acid or sulfuric acid is used for saccharification of biomass, the saccharification residue generated also has a hydrophobic surface.
따라서 본 발명자는 변성효소를 포함한, 단백질에 의한 응집력을 이용하지 않고도 효소활성이 최대한 유지되는 pH 5 내외의 당화물에 첨가하여 미세 당화잔사를 응집시킴으로써 당화물을 용이하게 고액분리할 수 있는 응집제와 그 이용기술을 개발하기에 많은 노력을 기울여왔다. 그 과정에서 수용성이면서 인축에 대한 독성이 없어 식품 혹은 의약품 첨가물로 자주 이용되고 있는 폴리에틸렌 글리콜이 아주 낮은 농도에서도 미세 당화잔사를 쉽게 응집하는 현상을 발견하고 그 성질과 이용방법을 다양하게 시험한 끝에 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have a coagulant that can easily separate solid-liquid saccharides by aggregating fine saccharification residues by adding them to saccharides at a pH of around 5 that maintain the maximum enzyme activity without using the cohesive force of proteins, including denaturing enzymes, and A lot of effort has been put into developing the technology to use it. In the process, it was found that polyethylene glycol, which is often used as a food or drug additive because it is water-soluble and not toxic to livestock, easily aggregates fine saccharification residues even at very low concentrations. The invention was completed.
이에 본 발명자들은 높은 농도의 단당류와 불용성 입자를 포함하는 바이오매스 당화물을 미세입자를 거의 함유하지 않는 맑은 당용액과 불용성 당화잔사로 각각 분리하는 데 유용한 응집제를 선발하고 이를 효과적으로 이용하는 방법을 개발하고자 하였다.Accordingly, the present inventors have selected a coagulant useful for separating biomass saccharides containing high concentrations of monosaccharides and insoluble particles into clear sugar solutions containing few fine particles and insoluble saccharification residues, respectively, and to develop a method for effectively using them. did.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 분말 혹은 수용액으로 조제하여 당화물에 첨가하고 교반함으로써 바이오매스 산 당화 혹은 효소당화물의 미세입자들의 상호 응집을 유도하여 거대입자를 생성케 함으로써 원심분리 혹은 여과를 용이하게 하는 응집제로서 분자량 4,000 이상의 폴리에틸렌 글리콜을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is prepared as a powder or aqueous solution, added to saccharides, and stirred to induce mutual aggregation of microparticles of biomass acid saccharification or enzymatic saccharification to generate large particles by centrifugation or filtration Polyethylene glycol with a molecular weight of 4,000 or more is provided as a flocculant to facilitate
또한, 본 발명은 바이오매스의 당화물에 분자량 4,000 이상의 폴리에틸렌 글리콜 수용액 혹은 분말을 첨가하고 교반함으로써 미세입자의 응집을 유도하여 거대입자로 전환하는 단계; 상기 거대입자로 전환된 슬러리를 작은 회전 속도로 단시간 원심분리하거나 가압여과하여 당용액을 회수하는 고액분리 단계;를 포함하는 바이오매스 당화물로부터 활성효소를 그대로 함유하는 당용액을 효율적으로 회수하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of inducing aggregation of fine particles by adding a polyethylene glycol aqueous solution or powder having a molecular weight of 4,000 or more to the saccharified product of biomass and stirring; A method of efficiently recovering a sugar solution containing an active enzyme as it is from a biomass saccharidic product comprising; provides
본 발명에 따르면 바이오매스의 당화에 의해 생성된 포도당과 당화잔사를 함유하는 현탁액으로부터 최소한의 장비와 물을 사용하는 고액분리에 의해 효소를 함유하는 당용액을 회수함으로써 당 회수율을 극대화하는 동시에 최소한의 약품을 사용함으로써 공정비용을 더욱 절감할 수 있다. According to the present invention, a sugar solution containing an enzyme is recovered from a suspension containing glucose and saccharification residues generated by saccharification of biomass by solid-liquid separation using minimal equipment and water, thereby maximizing the recovery rate of sugar and minimizing Process costs can be further reduced by using drugs.
또한, 효소당화 후에도 남아있는 상당량의 활성효소를 재이용할 수 있게 되므로 적은 비용으로 보다 높은 농도의 당용액을 제조할 수 있다.In addition, since a significant amount of active enzyme remaining after enzymatic saccharification can be reused, a higher concentration of sugar solution can be prepared at low cost.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오매스 당화물로부터 당용액을 효율적으로 회수하는 방법의 순서도 및 공정의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 당화잔사 응집제인 폴리에틸렌 글리콜이 분자량과 당화물 산도에 따라 응집효과가 어떻게 달라지는지 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 당화잔사 응집제 중 하나로 사용한 분자량 20,000의 폴리에틸렌 글리콜(PEG 20,000)이 pH 5의 당화물에서 아주 적은 사용량(4.08 g/kg 당화잔사)으로도 이미 응집효과가 최대일 만큼 아주 유용한 물질임을 보여주는 그래프이다. 1 is a flowchart of a method for efficiently recovering a sugar solution from a biomass saccharide according to an embodiment of the present invention and a conceptual diagram of the process.
2 is a graph showing how the flocculation effect of polyethylene glycol, the saccharification residue coagulant of the present invention, varies depending on the molecular weight and acidity of the saccharide.
3 shows that polyethylene glycol (PEG 20,000) having a molecular weight of 20,000 used as one of the saccharification residue flocculants of the present invention is very useful so that the flocculation effect is already maximized even with a very small amount (4.08 g/kg saccharification residue) in the saccharified product of pH 5. It is a graph showing that it is a substance.
이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에서 고체와 액체를 각각 분리하고자 하는 “당화물”은 섬유소 가수분해효소 혹은 염산과 황산 등 산을 이용하여 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 등의 섬유소를 가수분해함으로써 생성된, 당용액 중에 당화잔사가 다량 함유되어 있는 것으로서, 예를 들면 옥수수 줄기, 해바라기 줄기, 팜 공과방과 팜 수간 등 농업 부산물, 억새와 갈대 등 에너지 작물, 유칼리, 아카시아, 버드나무, 포플라 교잡종 등의 목본계 바이오매스를 포함하는 가수분해물을 의미한다.In the present invention, “saccharified products” intended to separate solids and liquids respectively contain a large amount of saccharification residues in a sugar solution produced by hydrolyzing fibers such as cellulose and hemicellulose using fibrin hydrolase or acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid. For example, a hydrolyzate containing corn stalks, sunflower stalks, agricultural by-products such as palm stalks and palm stems, energy crops such as silver grass and reeds, and woody biomass such as eucalyptus, acacia, willow and poplar hybrids it means.
본 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 "당화잔사"는 상기 바이오매스가 효소 혹은 산에 의해 셀룰로오스나 헤미셀룰로오스가 가수분해되어 단당류로 전환되고 난 후 더 이상 가수분해되기 어려운 리그닌 등과 같은 성분이 주성분으로 남아있는 물에 불용성인 고형물을 의미한다.The term "saccharification residue" used throughout this specification refers to a component such as lignin, which is difficult to be hydrolyzed any more after the biomass is converted into monosaccharides by hydrolysis of cellulose or hemicellulose by enzymes or acids as the main component. A solid that is insoluble in the remaining water.
본 발명에서 바이오매스의 당화물의 고액분리를 위해 첨가하는 "당화잔사 응집용 첨가제(이하 첨가제로 약함)"는 바이오매스의 효소당화 혹은 산당화 후에 미세한 입자로 당용액에 현탁되어 있는 불용성 잔사를 응집시켜 가라앉기 쉽거나 여과하기 쉽게 만들어 주는 첨가제를 의미한다. 이 첨가제는 에틸렌 옥사이드의 중합반응으로 얻어지는 폴리에틸렌 글리콜로, 분자량 4,000 이상인 것이면 사용할 수 있다. 하지만, 사용량에 따른 응집효과를 비교할 때 분자량이 4,000 이상 70,000 이하의 폴리에틸렌 글리콜이 바람직하며, 막분리 농축을 고려할 때 한외여과에서 걸러져서 당용액에서 완전히 배재시킬 수 있는 분자량 6,000 이상의 폴리에틸렌 글리콜이 더욱 바람직하다. 본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜은 산업용 발효균주에 해롭지 않는 한 어떠한 순도를 가진 시약도 사용 가능하므로 특별히 순도가 한정되지 않는다. In the present invention, the "additive for flocculation of saccharification residues (hereinafter referred to as additives)" added for solid-liquid separation of saccharification of biomass aggregates insoluble residues suspended in sugar solution into fine particles after enzymatic saccharification or acid saccharification of biomass. It means an additive that makes it easier to sink or filter. This additive is polyethylene glycol obtained by polymerization of ethylene oxide, and can be used as long as it has a molecular weight of 4,000 or more. However, when comparing the aggregation effect according to the amount used, polyethylene glycol having a molecular weight of 4,000 or more and 70,000 or less is preferable, and in consideration of membrane separation and concentration, polyethylene glycol with a molecular weight of 6,000 or more, which can be completely excluded from the sugar solution by filtering in ultrafiltration, is more preferable do. In the method for recovering the sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the polyethylene glycol for aggregation of the saccharification residue can be used with any reagent having any purity as long as it is not harmful to industrial fermentation strains, so the purity is not particularly limited.
본 발명에서는 바이오매스 전처리물에 산 또는 당화효소를 가하여 당화하는 바이오매스 당화물 제조단계; 상기 바이오매스 당화물에 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하고 교반하여 미세입자가 응집된 슬러리를 제조하는 미세입자 응집단계; 및 상기 미세입자가 응집된 슬러리를 원심분리 혹은 여과하여 당용액을 분리하는 당용액 회수단계를 포함하는, 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법을 제공한다.In the present invention, a biomass saccharified production step of saccharifying by adding an acid or a saccharifying enzyme to the biomass pretreatment; a fine particle aggregation step of adding polyethylene glycol for saccharification residue flocculation to the biomass saccharide and stirring to prepare a slurry in which fine particles are aggregated; and a sugar solution recovery step of separating the sugar solution by centrifuging or filtering the slurry in which the fine particles are aggregated.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 미세입자 응집단계는 당화가 종료된 당화물에 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하고 교반함으로써 이루어지며, 이 때 폴리에틸렌 글리콜은 분말 혹은 수용액으로 첨가할 수 있으며, 빠르고 균일한 혼합을 위해서는 수용액으로 첨가하는 것이 바람직하다.In the method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the step of aggregating fine particles is made by adding polyethylene glycol for agglomeration of saccharification residues to the saccharification finished saccharification and stirring, at this time polyethylene glycol It can be added as silver powder or aqueous solution, and it is preferable to add it as an aqueous solution for quick and uniform mixing.
본 발명에서 바이오매스 당화물의 고액분리를 위해 당화물에 첨가하는 폴리에틸렌 글리콜은 당화물과 혼합되었을 때 당화잔사 1 kg 당 400 mg 내지 40 g 사용될 수 있으며, 당화잔사 1 kg 당 2 g 내지 16 g의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 글리콜은 당화잔사에 흡착되어 응집작용을 나타내므로 당화잔사 양에 대한 폴리에틸렌 글리콜의 첨가량이 고액분리 효율에 직접적인 영향을 미치지만, 당화잔사에 흡착되기 전 당화물에 첨가된 폴리에틸렌 글리콜의 농도로 환산하면 10 mg/L 내지 2 g/L가 될 수 있다.In the present invention, when the polyethylene glycol added to the saccharide for solid-liquid separation of the biomass saccharide is mixed with the saccharified product, 400 mg to 40 g per kg of saccharification residue may be used, and 2 g to 16 g per kg of saccharification residue It is preferable to use the ratio of Since polyethylene glycol is adsorbed to the saccharification residue and exhibits aggregation action, the amount of polyethylene glycol added to the amount of saccharification residue directly affects the solid-liquid separation efficiency, but it is converted to the concentration of polyethylene glycol added to the saccharification product before adsorption to the saccharification residue. It may be 10 mg/L to 2 g/L.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 당용액 회수단계는 원심분리기, 필터 프레스(filter press) 또는 연속원심분리기 (centrifugal decanter) 중 어느 하나를 이용할 수 있다. In the method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the sugar solution recovery step may use any one of a centrifuge, a filter press, or a continuous centrifugal decanter.
본 발명에서 바이오매스 당화물의 고액분리를 위해 분말 혹은 수용액으로 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하여 당화효소의 손실을 최소화하면서 당화물 중 미세입자를 가장 효과적으로 응집시키는 방법은 침전이 일어나지 않을 정도의 속도로 당화물을 교반하면서 폴리에틸렌 글리콜 분말 혹은 수용액을 서서히 가하고 일정 시간 동안 교반 상태를 유지하는 것이다. 본 발명의 당화잔사 응집제는 효소당화 최적 산도인 pH 5 에서도 도 2에서와 같이 응집효과가 우수하지만 당화물의 pH를 조금만 더 낮추면 그 효과가 극대화된다. 이러한 응집효과는 당화잔사 응집제를 함유하는 당화물을 필터프레싱 혹은 원심분리로 고액분리한 후 고형분으로 얻게 되는 당화잔사에 새로운 비이온수를 가하고 교반한 후에도 거의 유지되는 특징이 있다. 따라서 당화물의 1차 고액분리에 의해 발생한 당화잔사에 재차 비이온수를 가하여 당을 추출한 다음 2차 고액분리로 당용액을 회수할 수 있게 한다. 이 2차 추출 후 응집에서도 산도를 변화시켜 응집을 촉진하는 것은 매우 유효한 처리가 될 수 있다. In the present invention, the most effective method of aggregating microparticles among saccharides while minimizing the loss of saccharification enzymes by adding polyethylene glycol as a powder or aqueous solution for solid-liquid separation of biomass saccharides is at a rate that does not cause precipitation. While stirring, the polyethylene glycol powder or aqueous solution is slowly added and the stirring is maintained for a certain period of time. The saccharification residue coagulant of the present invention has excellent aggregation effect as shown in FIG. 2 even at pH 5, which is the optimum acidity for enzymatic saccharification, but the effect is maximized when the pH of the saccharide is lowered slightly. Such a flocculation effect is characterized in that the saccharification residue containing the flocculant is separated from solid-liquid by filter pressing or centrifugation, and then is almost maintained even after adding and stirring new non-ionized water to the saccharification residue obtained as a solid. Therefore, non-ionized water is added again to the saccharification residue generated by the primary solid-liquid separation of saccharides to extract the sugar, and then the saccharide solution can be recovered by the secondary solid-liquid separation. It can be a very effective treatment to promote aggregation by changing the acidity even in agglomeration after this secondary extraction.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 미세입자 응집단계는 pH 4.0 내지 5.0의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하고, pH 4.5 내지 5.0의 범위에서 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.In the method for recovering the sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the fine particle aggregation step is preferably performed in the range of pH 4.0 to 5.0, and more preferably in the range of pH 4.5 to 5.0.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 미세입자 응집단계는 수평균분자량(Mn)이 2,000 g/mol 내지 70,000 g/mol의 범위인 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 것이 바람직하고, 수평균분자량(Mn)이 4,000 g/mol 내지 70,000 g/mol의 범위인 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In the method for recovering the sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the fine particle aggregation step preferably uses polyethylene glycol having a number average molecular weight (Mn) in the range of 2,000 g/mol to 70,000 g/mol. And, it is more preferable to use polyethylene glycol having a number average molecular weight (Mn) in the range of 4,000 g/mol to 70,000 g/mol.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 당용액 회수단계 이후에 당화잔사를 다시 물과 혼합하고 교반하여 당화잔사 중 당용액을 희석 증량하는 단계; 및 당화잔사로부터 희석 증량된 당용액을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the step of diluting and increasing a sugar solution in the saccharification residue by mixing and stirring the saccharification residue with water again after the sugar solution recovery step; and separating the diluted and increased sugar solution from the saccharification residue.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 당용액을 희석 증량하는 단계는 회분식 또는 연속식 분산교반기를 사용할 수 있다.In the method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the step of diluting and increasing the sugar solution may use a batch-type or continuous dispersion stirrer.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 당화잔사로부터 희석 증량된 당용액을 분리하는 단계는 필터프레스 또는 연속원심분리기(centrifugal decanter) 중 어느 하나를 이용할 수 있다.In the method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the step of separating the diluted and increased sugar solution from the saccharification residue may use either a filter press or a centrifugal decanter. .
본 발명은 바이오매스 당화물로부터 최소한의 공정으로도 당의 손실율을 최소화하면서 당용액을 회수하는 방법을 추가로 제공한다. 이를 위해 1) 당화잔사를 포함하는 당화물에 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜을 분말 또는 수용액으로 첨가하고 교반함으로써 당화물 중의 미세입자를 응집시켜 거대입자로 전환하고, 2) 상기 거대입자로 전환된 당화물을 원심분리기나 여과기로 이송하여 원심분리하거나 여과하여 당용액을 회수하고, 3) 원심분리에 의해 가라앉은 당화잔사 혹은 여과 후 여과포에 남은 당화잔사를 회수하여 물을 가하면서 교반하여 당화잔사 중의 당용액을 희석 증량하고, 4) 증량된 당용액을 원심분리기나 여과기에 이송하고 원심분리하거나 여과하여 나머지 당용액을 회수하는 것을 특징으로 한다. The present invention further provides a method for recovering a sugar solution from a biomass saccharide while minimizing the loss of sugar with a minimum process. To this end, 1) polyethylene glycol for flocculation of saccharification residues is added as a powder or an aqueous solution to the saccharified product containing saccharification residues and stirred to agglomerate the fine particles in the saccharified product and convert them into large particles, 2) the sugar converted into the macroparticles The cargo is transferred to a centrifuge or filter, and the sugar solution is recovered by centrifugation or filtration. 3) The saccharification residue settled by centrifugation or the saccharification residue remaining on the filter cloth after filtration is recovered and stirred while adding water. It is characterized in that the sugar solution is diluted and increased, 4) the increased sugar solution is transferred to a centrifuge or filter, and the remaining sugar solution is recovered by centrifugation or filtration.
즉, 본 발명의 바이오매스 산 또는 당화효소의 가수분해물로부터 당용액을 회수하는 방법에서 상기 1차 고액분리로 남은, 당용액을 일부 함유하는 당화잔사로부터 당용액을 추가로 회수하기 위해서 고액분리로 발생한 당화잔사를 물과 혼합하고 균질화해야 한다. 이때 가하는 물의 양은 후속 공정에서 고액분리하였을 때 고형분 중의 수분 잔류율로부터 산출한 당용액의 목표 회수율에 따라 가감하며, 덩어리진 당화잔사를 물과 혼합하는 데 지장이 없는 한 교반, 진탕 등 그 방법에 특별히 한정은 없다. 이렇게 조제한 새로운 현탁액은 쉽게 침강 혹은 여과될 수 있을 만큼 여전히 큰 입자 상태를 유지한다. That is, in the method of recovering a sugar solution from the hydrolyzate of biomass acid or saccharification enzyme of the present invention, solid-liquid separation is used to further recover the sugar solution from the saccharification residue containing a part of the sugar solution remaining in the first solid-liquid separation. The generated saccharification residue should be mixed with water and homogenized. The amount of water to be added at this time is adjusted according to the target recovery rate of the sugar solution calculated from the moisture retention rate in the solids when solid-liquid separation is performed in the subsequent process. There is no particular limitation. The fresh suspension thus prepared still retains particles large enough to be easily settled or filtered.
이 단계에서 본 발명의 바이오매스 산 또는 당화효소의 가수분해물로부터 당용액을 회수하는 방법은 상기 공정에서 새로운 물로 조제된 현탁액을 다시 원심분리 혹은 여과하여 당용액을 추가로 회수한다. 이 작업으로 당용액 회수 작업을 마칠 경우 원심분리 혹은 여과는 잔사에 당용액의 잔류량이 최소가 되도록 격렬한 조건을 사용할 수 있는데, 예를 들면 원심분리의 경우 회전수 증대와 함께 원심분리 시간을 길게 하고, 여과의 경우 압력을 높이는 것이다. 하지만, 당용액의 회수율을 더욱 높이고자 한다면 상기 과정을 반복하는 것도 가능하다. In this step, in the method of recovering the sugar solution from the hydrolyzate of biomass acid or saccharification enzyme of the present invention, the suspension prepared with fresh water in the above process is centrifuged or filtered again to further recover the sugar solution. When the sugar solution recovery operation is completed with this operation, intense conditions can be used for centrifugation or filtration to minimize the residual amount of sugar solution in the residue. , to increase the pressure in the case of filtration. However, if you want to further increase the recovery rate of the sugar solution, it is also possible to repeat the above process.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 당용액을 희석 증량하는 단계는 회분식 또는 연속식 분산교반기를 사용하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 바이오매스 당화물의 효율적 고액분리를 위한 단계 3)에는 1차 고액분리 후 배출되는 당화잔사로부터 당용액의 추가 회수를 위해 당화잔사에 물을 가하고 교반하여 슬러리를 제조할 수 있는 교반기가 사용될 수 있으며, 회분식 혹은 연속식 분산교반기가 모두 사용 가능하다.In the method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the step of diluting and increasing the sugar solution may be to use a batch-type or continuous dispersion stirrer. That is, in step 3) for efficient solid-liquid separation of biomass saccharides of the present invention, water is added to the saccharification residue for additional recovery of the saccharide solution from the saccharification residue discharged after the first solid-liquid separation, and stirred to prepare a slurry. A stirrer may be used, and both a batch type or continuous dispersion stirrer may be used.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 증량된 당화물을 회수하는 단계는 필터프레스 또는 연속원심분리기 중 어느 하나를 이용하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 바이오매스 효소당화물의 효율적 고액분리를 위한 단계 4)는 단계 2)의 반복으로 볼 수 있으며, 고액분리에 연속원심분리기를 사용하는 경우 단지 연속원심분리기의 회전수를 높이거나 시간을 길게 하여 당용액의 회수율을 높이는 것이 다를 수 있다. 또한, 고액분리에 필터프레스를 사용하는 경우에는 압축력을 높여서 당화잔사에 남게 되는 당용액의 부피를 줄이는 것이 다를 수 있다. In the method for recovering the sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the step of recovering the increased saccharide may be using either a filter press or a continuous centrifuge. That is, step 4) for efficient solid-liquid separation of biomass enzyme saccharides of the present invention can be viewed as a repetition of step 2). Increasing the time to increase the recovery rate of the sugar solution may be different. In addition, when a filter press is used for solid-liquid separation, it may be different to increase the compression force to reduce the volume of the sugar solution remaining in the saccharification residue.
본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 상기 희석 증량된 당용액을 바이오매스 당화물 제조단계 및 미세입자 응집단계를 거친 미세입자가 응집된 슬러리의 희석 증량에 재사용할 수 있다.In the method for recovering the sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the dilute and increased sugar solution is reused for dilution and increase of the slurry in which the fine particles are aggregated after the biomass saccharide production step and the fine particle aggregation step can do.
즉, 단계 4의 증량된 당용액으로부터 회수한 당용액을 폴리에틸렌 글리콜 첨가 및 미세입자 응집단계에서 미세입자가 응집된 슬러리의 희석 증량에 재사용할 수 있다. 본 발명의 바이오매스 당화물의 효율적 분리를 위해서는 1차 고액분리에 맑은 당용액을 얻을 수 있는 연속원심분리기를 사용한 후 일부 불용성 입자의 투과가 불가피하더라도 2차 고액분리에 필터프레스를 사용하는 것이 바람직하며, 2차 고액분리로부터 얻은 약간 탁하고 당농도가 현저히 낮은 당용액을 1차 고액분리 전 당화물의 희석 증량에 사용함으로써 물의 사용량을 줄이는 동시에 맑은 당용액을 얻는 방법이 가장 바람직하다.That is, the sugar solution recovered from the increased sugar solution in step 4 can be reused for dilution and extension of the slurry in which the fine particles are aggregated in the step of adding polyethylene glycol and aggregating the fine particles. For efficient separation of biomass saccharides of the present invention, it is preferable to use a continuous centrifuge capable of obtaining a clear sugar solution for primary solid-liquid separation and then use a filter press for secondary solid-liquid separation even if some insoluble particles are unavoidable to permeate. The most preferable method is to reduce the amount of water used and obtain a clear sugar solution by using the slightly turbid and remarkably low sugar solution obtained from the second solid-liquid separation to dilute and increase the amount of saccharide before the first solid-liquid separation.
본 발명은 바이오매스 당화물로부터 최소한의 공정으로도 당의 손실율을 최소화하면서 당용액을 회수하는 방법을 추가로 제공한다. 이를 위해 1) 당화잔사를 포함하는 당화물에 폴리에틸렌 글리콜을 분말 혹은 수용액으로 첨가하고 교반함으로써 당화물 중의 미세입자를 응집시켜 거대입자로 전환하는 단계; 2) 상기 거대입자로 전환된 당화물을 원심분리기나 여과기로 이송하여 작은 회전 속도로 단시간 원심분리하거나 높은 압력으로 가압하지 않고 여과하여 당용액을 회수하는 단계; 3) 원심분리에 의해 가라앉은 당화잔사 혹은 여과 후 여과포에 남은 당화잔사를 회수하여 물을 가하면서 교반하여 당화잔사 중의 당용액을 희석 증량하는 단계; 및 4) 당화잔사로부터 희석 증량된 당용액을 원심분리기나 여과기에 이송하고 고속원심분리하거나 가압 여과하여 나머지 당용액을 회수하는 단계를 포함한다.The present invention further provides a method for recovering a sugar solution from a biomass saccharide while minimizing the loss of sugar with a minimum process. To this end, 1) adding polyethylene glycol as a powder or an aqueous solution to the saccharified product including the saccharification residue and stirring to agglomerate the fine particles in the saccharified product to convert them into large particles; 2) transferring the saccharides converted into large particles to a centrifuge or filter, centrifuging at a small rotation speed for a short time, or filtration without pressurization at high pressure to recover the saccharide solution; 3) recovering the saccharification residue that has subsided by centrifugation or the saccharification residue remaining on the filter cloth after filtration, adding water and stirring to dilute and increase the amount of the saccharide solution in the saccharification residue; and 4) transferring the dilute-extended sugar solution from the saccharification residue to a centrifuge or filter and recovering the remaining sugar solution by high-speed centrifugation or pressure filtration.
본 발명의 바이오매스 산 또는 효소 가수분해물로부터 당용액을 회수하는 방법은 리그닌을 주성분으로 하는 당화잔사 미세입자를 응집시켜 거대입자로 전환한 당화물을 고액분리하여 투명한 당용액과 당용액이 일부 남아있는 당화잔사를 얻는 것이다. 스톡스의 침강 법칙(Stock's law)에 의하면 고체입자가 액체 중에서 침강하는 속도는 고체입자와 매질의 밀도차에 비례하고 입자의 크기의 세제곱에 비례하므로 거대입자화된 당화물은 저속의 원심분리에서도 단시간 내에 고액분리가 완결된다. 또한, 커진 입자는 여과포를 사용한 여과에서도 비교적 맑은 당용액을 얻을 수 있게 한다. The method of recovering a sugar solution from a biomass acid or enzymatic hydrolyzate of the present invention is a solid-liquid separation of saccharides converted into macro particles by aggregating fine particles of saccharification residues containing lignin as a main component, so that a transparent sugar solution and a part of the sugar solution remain to obtain a saccharification residue. According to Stock's law, the rate of sedimentation of solid particles in a liquid is proportional to the density difference between the solid particles and the medium and proportional to the cube of the particle size. Solid-liquid separation is completed inside. In addition, the large particles make it possible to obtain a relatively clear sugar solution even in filtration using a filter cloth.
이하, 본 발명의 제조예 및 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, it will be described in more detail based on the Preparation Examples and Examples of the present invention. However, the following preparation examples and examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
제조예 1. 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜 수용액의 제조Preparation Example 1. Preparation of aqueous polyethylene glycol solution for flocculation of saccharification residues
수평균분자량(Mn)이 각각 1,000, 2,000, 4,000, 6,000, 8,000, 20,000, 35,000 및 70,000 g/mol인 폴리에틸렌 글리콜(순도 99%, 시그마알드리치 시약, 미국)을 증류수에 녹여 1%와 2% 수용액을 각각 조제하였다. Polyethylene glycol (purity 99%, Sigma-Aldrich reagent, USA) having a number average molecular weight (Mn) of 1,000, 2,000, 4,000, 6,000, 8,000, 20,000, 35,000 and 70,000 g/mol, respectively, is dissolved in distilled water to dissolve 1% and 2% aqueous solutions were prepared respectively.
제조예 2. 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜 분말의 조제Preparation Example 2. Preparation of polyethylene glycol powder for aggregation of saccharification residues
제조예 1의 폴리에틸렌 글리콜 중 결정성인 수평균분자량(Mn) 4,000, 6,000, 8,000, 20,000, 35,000 및 70,000 g/mol인 폴리에틸렌 글리콜(순도 99%, 시그마알드리치 코리아 시약, 한국)을 소형분쇄기(한일 미니믹서, 한국)로 분쇄하여 분말로 조제하였다. Among the polyethylene glycols of Preparation Example 1, crystalline number average molecular weights (Mn) of 4,000, 6,000, 8,000, 20,000, 35,000 and 70,000 g/mol of polyethylene glycol (purity 99%, Sigma-Aldrich Korea reagent, Korea) were mixed with a small grinder (Hanil Mini Mixer, Korea) was pulverized to prepare a powder.
실시예 A. 각각 분자량이 다른 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여 억새 효소당화물로부터 당용액의 회수Example A. Recovery of a sugar solution from Pseudomonas Enzyme Saccharide using polyethylene glycols having different molecular weights, respectively
물로 추출하여 추출성 성분을 90% 가량 제거한 습윤 상태의 억새(miscanthus) 분쇄물(한국산)을 연속고압반응기(SuPR2G, Advancebio 제품, 미국)에 주입하여 195 oC에서 15분간 열수전처리 하였다. 전처리물 중 불용성 고형분 건조중의 15배의 수분함량이 되도록 전처리물에 증류수를 가하여 혼합한 후 필터프레스(태영필트레이션, 한국)에 주입하여 고액분리하였다. 얻어진 고형물을 럼프 브레이커(대성플랜트 제품, 한국)로 분쇄하여 효소당화용 기질을 준비하였다. 미리 무게를 측정하여둔 총 부피 7 리터의 당화조에 상기 당화기질을 건조중 기준으로 625 g, 당화기질이 함유하는 물을 포함하여 총 4 리터의 비이온수를 가하여 혼합하고 가온하여 50±1 oC로 유지하였다. 암모니아수(3 중량% 암모니아)로 산도를 pH 5.00±0.05로 조정한 후 당화효소로 셀릭씨텍3에이치에스(Cellic CTec3 HS, 노보자임스 코리아 제품, 서울) 30.9 ml를 가하였다. 당화기를 96시간 동안 200rpm으로 교반하여 당화물을 제조하였다. 먼저, 당화조 내용물의 무게를 측정한 후 당화물을 10 ml 취하여 원심분리하고 상징액을 고속액체크로마토그래프(HPLC, Waters 제품, 미국)로 포도당 농도를 분석하였다. 또한, 잔사를 비이온수로 여러 번 세척하고 동결건조하여 당화잔사 잔류율을 산출하였다. The wet pulverized miscanthus (Korean-made) extracted with water to remove about 90% of extractables was injected into a continuous high pressure reactor (SuPR2G, Advancebio product, USA), and hydrothermal pretreatment was performed at 195 o C for 15 minutes. Distilled water was added to the pre-treated product to obtain 15 times the moisture content during drying of the insoluble solid in the pre-treated product, and then injected into a filter press (Taeyoung Filtration, Korea) to separate solid and liquid. The obtained solid was pulverized with a lump breaker (manufactured by Daesung Plant, Korea) to prepare a substrate for enzymatic saccharification. In a saccharification tank with a total volume of 7 liters, weighed in advance, 625 g of the saccharification substrate and 4 liters of non-ionized water including the water contained in the saccharification substrate are added, mixed, and heated to 50±1 o C was maintained as After adjusting the pH to 5.00±0.05 with aqueous ammonia (3 wt% ammonia), 30.9 ml of Cellic CTec3 HS (Novozymes Korea, Seoul) was added as a saccharification enzyme. Saccharide was prepared by stirring the saccharification machine at 200 rpm for 96 hours. First, after measuring the weight of the contents of the saccharification tank, 10 ml of the saccharide was taken, centrifuged, and the glucose concentration of the supernatant was analyzed using a high-performance liquid chromatography (HPLC, Waters product, USA). In addition, the residue was washed several times with non-ionized water and lyophilized to calculate the residual rate of the saccharification residue.
비이커(1 리터용)에 효소당화물을 250 ml와 비이온수 250 ml를 가하고 스터바를 넣은 다음 스터러(코닝 제품 미국)에 올려놓고 300 rpm으로 교반하였다(당화잔사 2.45 중량% 현탁액). 이 효소 당화물에 상기 제조예 1 의 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 수용액(1 중량%)을 10 ml(당화잔사 1 kg 당 PEG 8.16 g)를 가하고 5분간 교반한 다음 50 ml용 팔콘튜브 두 개에 각각 30 ml씩 옮겼다. 폴리에틸렌 수용액을 첨가한 당화물에 황산을 가하여 pH를 4.5로 조정한 후 50 ml용 팔콘튜브 두 개에 각각 30 ml씩 옮겼다. 다시 폴리에틸렌 수용액을 첨가한 당화물에 황산을 가하여 pH를 4.0과 3.5로 조정한 후 50 ml용 팔콘튜브 두 개에 각각 30 ml씩 옮겼다. 폴리에틸렌 글리콜 무첨가 시료와 산도 조절 시료를 845 x g에서 5분간 원심분리(한일과학 제품, 한국)한 후 탁도계(HACH 2100AN turbidimeter, 미국)로 탁도를 측정하여 표 1 및 도 2에 정리하였다. To a beaker (for 1 liter), 250 ml of the enzyme saccharide and 250 ml of non-ionized water were added, a stir bar was put, and the mixture was placed on a stirrer (Corning USA) and stirred at 300 rpm (saccharification residue 2.45 wt% suspension). To this enzyme saccharide, 10 ml (8.16 g of PEG per 1 kg of saccharification residue) of the polyethylene aqueous solution (1 wt%) for aggregation of the saccharification residue of Preparation Example 1 was added, stirred for 5 minutes, and then placed in two 50 ml falcon tubes, respectively. 30 ml each was transferred. After adjusting the pH to 4.5 by adding sulfuric acid to the saccharide to which the polyethylene aqueous solution was added, 30 ml each was transferred to two 50 ml falcon tubes. Again, sulfuric acid was added to the saccharide to which the polyethylene aqueous solution was added to adjust the pH to 4.0 and 3.5, and then 30 ml each was transferred to two 50 ml falcon tubes. After centrifuging the polyethylene glycol-free sample and the acidity control sample at 845 x g for 5 minutes (Hanil Scientific Products, Korea), the turbidity was measured with a turbidimeter (HACH 2100AN turbidimeter, USA), and summarized in Tables 1 and 2.
±483,330
±48
±1533,272
±153
±1003,170
±100
±152,687
±15
±1011,441
±101
±98775
±98
±41404
±41
±21257
±21
±2176
±2
±1551811
±155
±1232,301
±123
±3012,645
±301
±52651
±52
±12166
±12
±2119
±2
±476
±4
±273
±2
±536
±5
±586
±5
±0.7102
±0.7
±254
±2
±0.437
±0.4
±0.030
±0.0
±314
±3
±0.717
±0.7
±215
±2
±0.918
±0.9
±520
±5
±0.333
±0.3
±210
±2
±0.012
±0.0
±0.613
±0.6
±0.49
±0.4
±0.712
±0.7
±0.811
±0.8
±212
±2
도 2는 본 발명의 당화잔사 응집제인 폴리에틸렌 글리콜이 분자량과 당화물 산도에 따라 응집효과가 어떻게 달라지는지 보여주는 그래프이다. 2 is a graph showing how the flocculation effect of polyethylene glycol, the saccharification residue coagulant of the present invention, varies depending on the molecular weight and acidity of the saccharide.
상기 실시예 A의 억새 전처리물의 효소당화에 의해 생성된 당화물의 포도당 농도는 6.9%(무게/무게), 비중은 1.05, 당화물이 함유하는 불용성 잔사율은 약 4.9%였다. 이 당화물을 845 × g에서 5분간 원심분리하여 얻은 당용액은 표 1의 무첨가구와 같이 매우 탁하여 추가적인 고액분리가 불가피하였다. The glucose concentration of the saccharide produced by enzymatic saccharification of the silver grass pretreatment of Example A was 6.9% (weight/weight), the specific gravity was 1.05, and the insoluble residue contained in the saccharide was about 4.9%. The sugar solution obtained by centrifuging this saccharide at 845 × g for 5 minutes was very turbid as shown in Table 1 without addition, and additional solid-liquid separation was inevitable.
반면에 당화물에 비이온수를 동량 가하여 희석하고, 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜 수용액을 당화잔사 1 kg 당 8.16 g 가하고 교반한 후 원심분리하여 얻은 상징액의 탁도는 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜의 분자량에 따라서 조금씩 달랐지만 당화물의 산도를 조정하지 않더라도 분자량 4,000 이상의 폴리에틸렌을 첨가하였을 때 무처리구보다 현저히 낮아서 작은 원심력으로 짧은 시간 원심분리하여도 고액분리 효과가 매우 좋다는 것을 알 수 있다. 특히, 도 2에서 알 수 있듯이 폴리에틸렌 글리콜을 당화물 고액분리용 첨가제로 첨가한 후 당화물의 산도를 산성으로 조절하면 조금만 산성이 되더라도(예를 들어 pH 4.5) 고액분리 효과가 현저하여 더욱 효과적인 것을 알 수 있다.On the other hand, dilute by adding the same amount of non-ionized water to the saccharified residue, add 8.16 g of polyethylene glycol aqueous solution for aggregation of saccharified residue per 1 kg of saccharification residue, stir, and centrifuge. Although it was slightly different, even if the acidity of the saccharide was not adjusted, when polyethylene with a molecular weight of 4,000 or more was added, it was significantly lower than that of the untreated group. In particular, as shown in FIG. 2, if polyethylene glycol is added as an additive for solid-liquid separation of saccharides and then the acidity of saccharides is adjusted to acidity, even if it becomes slightly acidic (for example, pH 4.5), the effect of solid-liquid separation is remarkable and it is more effective. Able to know.
따라서, 본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 미세입자 응집단계에는 수평균분자량(Mn)이 4,000 g/mol 내지 70,000 g/mol의 범위인 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또한. 본 발명에 따른 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법에 있어서, 당화물 중의 효소가 활성을 그대로 유지하도록 고액분리하기 위해 미세입자 응집단계는 pH 4.5 내지 5.0의 범위에서 이루어지는 것이 바람직함을 알 수 있다.Therefore, in the method for recovering the sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, polyethylene glycol having a number average molecular weight (Mn) in the range of 4,000 g/mol to 70,000 g/mol is used in the fine particle aggregation step. It can be seen that it is desirable In addition. In the method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass according to the present invention, the fine particle aggregation step is preferably performed in a pH range of 4.5 to 5.0 in order to separate solid-liquid so that the enzyme in the saccharidate maintains the activity as it is. Able to know.
실시예 B. 폴리에틸렌 글리콜 첨가량을 달리 한 억새 효소당화물로부터 당용액의 회수Example B. Recovery of the sugar solution from the enzyme saccharified silver grass with different polyethylene glycol addition amounts
상기 실시예 A의 당화물 250 ml와 비이온수 250 ml를 가하고 스터바를 넣은 다음 스터러(코닝 제품 미국)에 올려놓고 300 rpm으로 교반하였다. 이 효소당화물에 상기 제조예 1 의 폴리에틸렌 글리콜 20,000 수용액(2 중량%)을 가하여 순차적으로 0, 10, 50, 100, 200, 400, 1000 mg/L의 농도가 되게 하여 당화잔사 1 kg당 폴리에틸렌 글리콜의 양이 각각 0, 0.41, 2.04, 4.08, 8.16, 16.32, 40.8 g이 되도록 증량하고 5분간 교반한 다음 50 ml용 팔콘튜브 두 개에 각각 30 ml씩 옮겼다. 이 시료를 845 x g에서 5분간 원심분리(한일과학 제품, 한국)한 후 탁도계(HACH 2100AN turbidimeter, 미국)로 탁도를 측정하여 표 2 및 도 3에 정리하였다. 250 ml of the saccharide of Example A and 250 ml of non-ionized water were added, a stir bar was put, and the mixture was placed on a stirrer (Corning USA) and stirred at 300 rpm. To this enzyme saccharide, an aqueous solution of polyethylene glycol 20,000 (2% by weight) of Preparation Example 1 was added to sequentially give concentrations of 0, 10, 50, 100, 200, 400, and 1000 mg/L, so that the concentration of polyethylene per kg of saccharification residue was obtained. The amount of glycol was increased to 0, 0.41, 2.04, 4.08, 8.16, 16.32, and 40.8 g, respectively, stirred for 5 minutes, and then transferred to two 50 ml falcon tubes by 30 ml each. This sample was centrifuged at 845 x g for 5 minutes (Hanil Scientific Products, Korea), and then the turbidity was measured with a turbidimeter (HACH 2100AN turbidimeter, USA), and summarized in Tables 2 and 3.
±2123,875
±212
±552,815
±55
±77726
±77
±16336
±16
±33385
±33
±19776
±19
±642,853
±64
도 3에서 알 수 있듯이 억새 당화물의 고액분리용 첨가제로 폴리에틸렌 글리콜 20,000을 수용액으로 첨가하여 당화물의 산도를 조정하지 않더라도 이미 당화잔사 1 kg당 0.41 g의 농도에서 고액분리 효과가 나타나서 2.04 g 이상에서는 그 효과가 현저하였다.As can be seen from FIG. 3, even if polyethylene glycol 20,000 is added as an aqueous solution as an additive for solid-liquid separation of silver grass saccharide, the effect of solid-liquid separation is already shown at a concentration of 0.41 g per 1 kg of saccharification residue, which is 2.04 g or more. The effect was remarkable.
실시예 C. 폴리에틸렌 글리콜을 분말로 첨가한 억새 효소당화물로부터 당용액의 회수Example C. Recovery of sugar solution from Pampas grass enzyme saccharide to which polyethylene glycol was added as a powder
상기 실시예 A의 당화물 250 ml와 비이온수 250 ml를 가하고 스터바를 넣은 다음 스터러(코닝 제품 미국)에 올려놓고 300 rpm으로 교반하였다. 이 효소당화물에 상기 제조예 2 의 분말 상 PEG 20,000을 가하여 순차적으로 0, 10, 50, 100 mg/L의 농도가 되게 하여 당화잔사 1 kg당 폴리에틸렌 글리콜의 양이 각각 0, 0.41, 2.04, 4.08 g이 되도록 증량하고 5분간 교반한 다음 50 ml용 팔콘튜브 두 개에 각각 30 ml씩 옮겼다. 이 시료를 845 x g에서 5분간 원심분리(한일과학 제품, 한국)한 후 탁도계(HACH 2100AN turbidimeter, 미국)로 탁도를 측정하여 표 3에 정리하였다. 250 ml of the saccharide of Example A and 250 ml of non-ionized water were added, a stir bar was put, and the mixture was placed on a stirrer (Corning USA) and stirred at 300 rpm. To this enzymatic saccharide, the powdered PEG 20,000 of Preparation Example 2 was sequentially added to a concentration of 0, 10, 50, and 100 mg/L, so that the amount of polyethylene glycol per kg of saccharification residue was 0, 0.41, 2.04, The weight was increased to 4.08 g, stirred for 5 minutes, and then transferred to two 50 ml falcon tubes by 30 ml each. This sample was centrifuged at 845 x g for 5 minutes (manufactured by Hanil Scientific, Korea), and then turbidity was measured with a turbidimeter (HACH 2100AN turbidimeter, USA) and summarized in Table 3.
(pH 5.0)added as powder
(pH 5.0)
실시예 D. 폴리에틸렌 글리콜을 사용한 황산 당화물로부터 당용액의 회수Example D. Recovery of Sugar Solution from Sulfuric Acid Saccharide Using Polyethylene Glycol
건조 분말 상태의 팜 공과방(코린도 그룹 분양, 인도네시아) 560 g을 10 리터 고압반응기(한울엔지니어링 제품, 한국)에 넣고 72% 황산 3,000 g을 가하였다. 상온에서 교반하여 1차 산 가수분해하였다. 여기에 비이온수 4,200 g을 가하고 90 oC에서 교반하여 2차 산 가수분해하였다. 이 가수분해물에 PEG-20,000 분쇄물 1 g을 가하고 교반한 후 원심분리하여 당용액과 불용성 고형분을 회수하였다. 고형분 건조중 10배량의 비이온수를 가하여 다시 곤죽을 제조한 다음 원심분리하여 99% 이상 당용액을 회수하였다. 560 g of palm Gongwabang (Korindo Group, Indonesia) in dry powder state was placed in a 10 liter high pressure reactor (manufactured by Hanul Engineering, Korea), and 3,000 g of 72% sulfuric acid was added thereto. Primary acid hydrolysis was carried out by stirring at room temperature. 4,200 g of non-ionized water was added thereto and stirred at 90 o C for secondary acid hydrolysis. 1 g of a pulverized product of PEG-20,000 was added to the hydrolyzate, stirred, and centrifuged to recover a sugar solution and an insoluble solid. During the drying of the solid content, 10 times the amount of non-ionized water was added to prepare porridge, and then centrifuged to recover 99% or more of the sugar solution.
실시예 E. 폴리에틸렌 글리콜을 사용한 염산 당화물로부터 당용액의 회수Example E. Recovery of Sugar Solution from Hydrochloric Acid Saccharide Using Polyethylene Glycol
건조 분말 상태의 옥수수 속대(corncob, 대학 찰옥수수, 한국) 560 g을 10 리터 고압반응기(한울엔지니어링 제품, 한국)에 넣고 42% 염산 1000 g을 가하였다. 상온에서 1시간 동안 교반하여 1차 산 가수분해하였다. 비이온수 7 리터를 가하고 30 내지 50 oC에서 1시간 교반하여 2차 산가수분해하였다. 이 가수분해물에 PEG-20,000 분쇄물 1 g을 가하고 교반한 후 원심분리하여 당용액과 불용성 고형분을 회수하였다. 고형분 건조중 10배량의 비이온수를 가하여 다시 곤죽을 제조한 다음 원심분리하여 99% 이상 당용액을 회수하였다. 560 g of dry powdery corncob (corncob, university wax, Korea) was placed in a 10 liter high pressure reactor (Hanul Engineering, Korea), and 1000 g of 42% hydrochloric acid was added thereto. Primary acid hydrolysis was performed by stirring at room temperature for 1 hour. After adding 7 liters of non-ionized water, the mixture was stirred at 30 to 50 o C for 1 hour to undergo secondary acid hydrolysis. 1 g of a pulverized product of PEG-20,000 was added to the hydrolyzate, stirred, and centrifuged to recover a sugar solution and an insoluble solid. During the drying of the solid content, 10 times the amount of non-ionized water was added to prepare porridge, and then centrifuged to recover 99% or more of the sugar solution.
실시예 F. 필터프레스를 이용한 거대억새 효소당화물로부터 당용액의 회수Example F. Recovery of sugar solution from macrophage enzyme saccharides using a filter press
억새 분쇄물(수분 65%, 20 메시 이하, 한국산)을 연속고압반응기(SuPR2G, Advancebio 제품, 미국)에 주입하여 200 oC에서 10분간 열수전처리 하였다. 전처리물에 원시료 건조중 15배의 수분함량이 되도록 물을 가하여 혼합한 후 필터프레스(태영필트레이션, 한국)에 주입하여 고액분리하였다. 얻어진 고형물을 커팅밀(한국분체기계 제품, 한국)로 분산분쇄하였다. 이것을 디스크밀(laboratory disc mill, Andritz 제품, 미국)에 물과 함께 주입하면서 마찰 분쇄하여 수분함량 85%인 효소당화용 기질을 제조하였다. 총 부피 75 리터의 당화기(한일과학 제품, 한국)에 상기 당화기질 7,353 g을 4등분하여 6 시간에 하나씩 주입하고 당화기를 50±1 oC, pH 5.0±0.05, 교반속도 200rpm을 유지하였다. 여기에 당화효소 셀릭씨텍3(Cellic CTec3, 노보자임스 코리아 제품, 서울)를 6시간 간격으로 54 ml(총 216 ml) 가하였다. 최초 기질 투입시점부터 96시간 동안 당화하여 당화물을 제조하였다. The pulverized pampas grass (moisture 65%, less than 20 mesh, made in Korea) was injected into a continuous high-pressure reactor (SuPR2G, manufactured by Advancebio, USA), and hydrothermal pretreatment was performed at 200 o C for 10 minutes. Water was added to the pre-treated material so that the moisture content was 15 times higher during drying of the raw material, mixed, and then injected into a filter press (Taeyoung Filtration, Korea) to separate solid and liquid. The obtained solid was dispersed and pulverized with a cutting mill (manufactured by Korea Powder Machinery, Korea). A substrate for enzymatic saccharification having a water content of 85% was prepared by friction grinding while injecting this with water into a disk mill (laboratory disc mill, manufactured by Andritz, USA). 7,353 g of the saccharification substrate was divided into quarters in a saccharification machine with a total volume of 75 liters (manufactured by Hanil Scientific, Korea) and injected one by one every 6 hours, and the saccharification machine was maintained at 50±1 o C, pH 5.0±0.05, and stirring speed 200rpm. Here, 54 ml (total of 216 ml) of the glycosylation enzyme Cellic CTec3 (Cellic CTec3, Novozymes Korea, Seoul) was added at 6 hour intervals. Saccharified products were prepared by saccharification for 96 hours from the time of initial substrate input.
당화물을 상온까지 냉각한 후 분자량 20,000의 폴리에틸렌 글리콜 수용액(1 중량%) 1 리터를 가하고 혼합하였다. 당화물을 필터프레스(태영필트레이션, 한국)에 주입하여 고액분리하여 당용액을 회수하였다. 당화잔사 케익을 전량 100 리터 혼합기에 넣고 비이온수 6리터를 가한 다음 교반하여 곤죽을 다시 제조하였다. 당화잔사 곤죽을 상기 필터프레스(태영필트레이션, 한국)에 주입하여 고액분리함으로써 당용액을 99% 이상 회수하였다.After cooling the saccharide to room temperature, 1 liter of polyethylene glycol aqueous solution (1 wt%) having a molecular weight of 20,000 was added and mixed. Saccharide was injected into a filter press (Taeyoung Filtration, Korea), and solid-liquid separation was performed to recover the sugar solution. The total amount of the saccharification residue cake was placed in a 100 liter mixer, 6 liters of non-ionized water was added, and then stirred to prepare porridge again. The sugar solution was recovered more than 99% by injecting the saccharification residue porridge into the filter press (Taeyoung Filtration, Korea) and separating the solid-liquid.
비교예 A. 가온 변성한 콩단백질 추출물(soy protein isolated) 수용액을 첨가한 억새 효소당화물로부터 당용액의 회수Comparative Example A. Recovery of the sugar solution from the enzyme saccharide of Pampas grasses added with an aqueous solution of soy protein isolated after heating denaturation
대한민국 특허 제 1909738호의 바이오매스 효소당화물의 고액분리에 당화잔사 응집제로 콩 단백질을 사용한 예와 비교하기 위해 상기 실시예 A의 당화물 250 ml와 비이온수 250 ml를 가하고 스터바를 넣은 다음 스터러(코닝 제품 미국)에 올려놓고 300 rpm으로 교반하였다. 비이온수에 콩단백질 추출물(soy protein isolated: MP Biomedicals, LLC, 프랑스)를 가하고 호모제나이저로 분산시킨 후 105 oC에서 1시간 가온하여 응집제용 단백질 현탁액을 제조하였다. 이것을 당화물 희석액에 가하여 교반함으로써 단백질 농도가 각각 다른 시료를 조제한 다음 50 ml용 팔콘튜브 두 개에 각각 30 ml씩 옮겼다. 이 시료를 845 x g에서 5분간 원심분리(한일과학 제품, 한국)한 후 탁도계(HACH 2100AN turbidimeter, 미국)로 탁도를 측정하여 표 6에 표시하였다. In order to compare with the example of using soy protein as a saccharification residue coagulant for solid-liquid separation of biomass enzyme saccharides in Korean Patent No. 1909738, 250 ml of the saccharide of Example A and 250 ml of non-ionized water were added, a stir bar was added, and a stirrer ( Corning USA) and stirred at 300 rpm. Soy protein extract (soy protein isolated: MP Biomedicals, LLC, France) was added to non-ionized water, dispersed with a homogenizer, and heated at 105 o C for 1 hour to prepare a protein suspension for a coagulant. This was added to the dilute saccharide and stirred to prepare samples with different protein concentrations, and then transferred to two 50 ml falcon tubes by 30 ml each. This sample was centrifuged at 845 x g for 5 minutes (manufactured by Hanil Scientific, Korea), and then turbidity was measured with a turbidimeter (HACH 2100AN turbidimeter, USA) and shown in Table 6.
농도(g/kg 당화잔사)별 원심분리 상징액의 탁도(NTU)Addition of heat-denatured soy protein isolated
Turbidity (NTU) of centrifugation supernatant by concentration (g/kg saccharification residue)
비교예로서 선택한 가온변성한 콩단백질 추출물(soy protein isolated)은 효소당화물에 첨가하여 응집효과를 얻기 위해서는 당화잔사 1 kg당 16.32 g 이상이 필요하였는데, 이는 PEG-20,000의 8.16 내지 16.32 g보다 훨씬 많은 양이므로 폴리에틸렌 글리콜이 콩 단백질보다 효과적인 응집제라는 것을 직접적으로 보여 주었다.The heat-denatured soy protein isolated selected as a comparative example required 16.32 g or more per kg of saccharification residue to obtain aggregation effect by adding it to the enzyme saccharide, which is much higher than 8.16 to 16.32 g of PEG-20,000. Because of the high amount, it was directly shown that polyethylene glycol is a more effective coagulant than soy protein.
Claims (10)
상기 바이오매스 당화물에 수평균분자량(Mn)이 4,000 g/mol 내지 70,000 g/mol의 범위의 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하고 교반한 후, pH를 4.5 내지 5.0의 범위로 조정하여 미세입자가 응집된 슬러리를 제조하는 미세입자 응집단계; 및
상기 미세입자가 응집된 슬러리를 원심분리 혹은 여과하여 당용액을 분리하는 당용액 회수단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.Biomass saccharification production step of saccharification by adding acid or saccharification enzyme to the biomass pretreatment;
Polyethylene glycol for aggregation of saccharification residues having a number average molecular weight (Mn) in the range of 4,000 g/mol to 70,000 g/mol is added to the biomass saccharified product and stirred, and then the pH is adjusted in the range of 4.5 to 5.0 to fine particles Fine particle agglomeration step of preparing a temporary agglomerated slurry; and
A method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass, characterized in that it comprises a sugar solution recovery step of separating the sugar solution by centrifuging or filtering the slurry in which the fine particles are aggregated.
상기 당화잔사 응집용 폴리에틸렌 글리콜은 분말 또는 수용액으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.The method according to claim 1,
The method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass, characterized in that the polyethylene glycol for flocculation of the saccharification residue is added as a powder or an aqueous solution.
상기 당용액 회수단계는 원심분리기, 필터프레스(filter press) 또는 연속원심분리기(centrifugal decanter) 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.The method according to claim 1,
The sugar solution recovery step is a method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass, characterized in that using any one of a centrifuge, a filter press, or a continuous centrifuge (centrifugal decanter).
상기 당용액 회수단계 이후에 당화잔사를 물과 혼합하며 교반하여 당화잔사 중 당용액을 희석 증량하는 단계; 및
당화잔사로부터 희석 증량된 당용액을 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.The method according to claim 1,
diluting and increasing the sugar solution in the saccharification residue by mixing and stirring the saccharification residue with water after the saccharide solution recovery step; and
A method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass, characterized in that it further comprises the step of separating the diluted and increased sugar solution from the saccharification residue.
상기 당용액을 희석 증량하는 단계는 회분식 또는 연속식 분산교반기를 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.7. The method of claim 6,
The step of diluting and increasing the amount of the sugar solution is a recovery method of a sugar solution prepared by saccharification of biomass, characterized in that using a batch or continuous dispersion stirrer.
상기 당화잔사로부터 희석 증량된 당용액을 분리하는 단계는 필터프레스 또는 연속원심분리기(centrifugal decanter) 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.7. The method of claim 6,
The step of separating the dilute and increased sugar solution from the saccharification residue is a method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass, characterized in that either a filter press or a centrifugal decanter is used.
상기 희석 증량된 당용액을 바이오매스 당화물 제조단계 및 미세입자 응집단계를 거친 미세입자가 응집된 슬러리의 희석 증량에 재사용하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.8. The method of claim 7,
A method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass, characterized in that the diluted and increased sugar solution is reused for dilution and extension of the slurry in which the fine particles that have passed through the biomass saccharide production step and the fine particle aggregation step are aggregated.
상기 거대입자로 전환된 당화물을 원심분리기나 여과기로 이송하여 원심분리하거나 여과하여 당용액을 회수하는 단계;
상기 원심분리에 의해 가라앉은 당화잔사 혹은 여과 후 여과포에 남은 당화잔사를 회수하여 물을 가하면서 교반하여 당화잔사 중의 당용액을 희석 증량하는 단계; 및
당화잔사로부터 희석 증량된 당용액을 원심분리기나 여과기에 이송하고 원심분리하거나 가압 여과하여 나머지 당용액을 회수하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 당화로 제조한 당용액의 회수방법.Polyethylene glycol for aggregation of saccharification residues having a number average molecular weight (Mn) in the range of 4,000 g/mol to 70,000 g/mol is added as a powder or aqueous solution to the saccharified product containing saccharification residues derived from biomass, and after stirring, the pH agglomeration of microparticles in the saccharide to convert them into macroparticles by adjusting in the range of 4.5 to 5.0;
recovering the sugar solution by centrifuging or filtering the saccharide converted into the large particles by transferring it to a centrifuge or filter;
recovering the saccharification residue that has subsided by the centrifugation or the saccharification residue remaining on the filter cloth after filtration and stirring while adding water to dilute and increase the amount of the saccharide solution in the saccharification residue; and
A method for recovering a sugar solution prepared by saccharification of biomass, wherein the sugar solution diluted and increased from the saccharification residue is transferred to a centrifuge or filter, and the remaining sugar solution is recovered by centrifugation or pressure filtration.
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