專利名稱：糖液的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由含纖維素的生物質(zhì)制造糖液的方法。
背景技術(shù)：
以糖為原料的化學(xué)品發(fā)酵生產(chǎn)工藝被用于各種工業(yè)原料生產(chǎn)中。作為該成為發(fā)酵原料的糖，現(xiàn)在工業(yè)上使用來源于甘蔗、淀粉、甜菜等食用原料的糖，但是從今后世界人口增加引起食用原料價(jià)格暴漲、或與食用競爭這樣的倫理方面出發(fā)，構(gòu)建由可再生的非食用資源、即含纖維素的生物質(zhì)來有效地制造糖液的工藝，或者以所得的糖液為發(fā)酵原料有效地轉(zhuǎn)換成工業(yè)原料的工藝成為今后的課題。在由含纖維素的生物質(zhì)制造糖液的方法中，作為使用硫酸的糖液的制造方法，公開了使用濃硫酸將纖維素和半纖維素進(jìn)行酸水解來制造糖液的方法(專利文獻(xiàn)I或2);通過將含纖維素的生物質(zhì)用稀硫酸進(jìn)行水解處理之后再用纖維素酶等進(jìn)行酶處理來制造糖液的方法(非專利文獻(xiàn)I)。此外，作為不使用酸的方法，公開了使用250 500°C左右的亞臨界水將含纖維素的生物質(zhì)進(jìn)行水解來制造糖液的方法(專利文獻(xiàn)3);通過在對含纖維素的生物質(zhì)進(jìn)行亞臨界水處理之后再進(jìn)行酶處理來制造糖液的方法(專利文獻(xiàn)4);以及通過在將含纖維素的生物質(zhì)用240 280°C的加壓熱水進(jìn)行水解處理之后再進(jìn)行酶處理來制造糖液的方法(專利文獻(xiàn)5)。然而，在含纖維素的生物質(zhì)的水解中存在如下問題在纖維素或半纖維素成分等分解的同時(shí)，生成的葡萄糖、木糖等糖也進(jìn)行分解反應(yīng)，從而還生成了糠醛、羥甲基糠醛等呋喃化合物、或甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有機(jī)酸這樣的副產(chǎn)物。此外，由于含纖維素的生物質(zhì)包含作為芳香族聚合物的木質(zhì)素成分，因此在酸處理工序中，木質(zhì)素成分被分解，同時(shí)作為副產(chǎn)物生成了低分子量酚類等芳香族化合物。這些化合物在利用微生物的發(fā)酵工序中具有阻礙作用，引起微生物的增殖抑制，使發(fā)酵產(chǎn)物的收率降低，因此也被稱為發(fā)酵抑制物，在利用含纖維素的生物質(zhì)糖液作為發(fā)酵原料時(shí)是大問題。作為在糖液制造過程中除去這樣的發(fā)酵抑制物的方法，公開了稱為過堿化(overliming)的方法(非專利文獻(xiàn)2)。在該方法中，在對酸處理后的纖維素或糖化液添加石灰進(jìn)行中和的工序中，通過加熱到60°C左右并保持一定時(shí)間，從而將糠醛、HMF等發(fā)酵抑制物與石膏成分一起除去。然而，在過堿化中，存在甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有機(jī)酸的除去效果低等問題。 此外，作為除去發(fā)酵抑制物的其它方法，公開了通過在由含纖維素的生物質(zhì)形成的糖液中吹入水蒸氣來蒸發(fā)除去發(fā)酵抑制物的方法(專利文獻(xiàn)6)。然而，在這樣的蒸發(fā)除去方法中存在如下問題要依賴于發(fā)酵抑制物的沸點(diǎn)，特別是沸點(diǎn)低的有機(jī)酸等發(fā)酵抑制物的除去效率低，為了獲得充分的除去效率，必須提供大量的能量。此外，也有通過離子交換來除去發(fā)酵抑制物的方法(專利文獻(xiàn)7)，但存在成本問題。此外，也有使用木質(zhì)類碳化物、即活性炭等進(jìn)行吸附除去的方法，但存在除去對象限于疏水性化合物這樣的課題(專利文獻(xiàn)8)。專利文獻(xiàn)I :日本特表平11-506934號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2005-229821號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開2003-212888號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開2001-95597號公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :日本特許3041380號公報(bào)專利文獻(xiàn)6 :日本特開2004-187650號公報(bào)專利文獻(xiàn)7 :日本特表2001-511418號公報(bào)專利文獻(xiàn)8 :日本特開2005-270056號公報(bào)非專利文獻(xiàn)I :A. Aden 等，“Lignocellulosic Biomass to Ethanol P rocessDesign and Economics Utilizing Co-Current Dilute Acid Prehydrolysis andEnzymatic Hydrolysis for Corn Stover，，NREL Technical Report(2002)非專利文獻(xiàn)2 :Μ· Alfred 等，“Effect of pH, time and temperature ofoverliming on detoxification of dilute-acid hydrolyzates for fermentation bySaccaromyces cerevisiase，，Process Biochemistry,38,515-522(2002)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題在本發(fā)明中，提供解決上述課題的方法，即在糖液制造的工序中除去在由含纖維素的生物質(zhì)制造糖的工序中生成的發(fā)酵抑制物的方法，還提供發(fā)酵抑制物量極少的純化糖液的制造方法。用于解決課題的方法本發(fā)明者們對上述課題進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在由含纖維素的生物質(zhì)制造糖的工序中，通過將糖液通過納濾膜和/或反滲透膜，可以分離除去作為發(fā)酵原料的糖和發(fā)酵抑制物。即，本發(fā)明具有以下的[I] [14]的構(gòu)成。[I], 一種糖液的制造方法，是以含纖維素的生物質(zhì)為原料來制造糖液的方法，該方法包括下述工序工序(I)，將含纖維素的生物質(zhì)進(jìn)行水解來制造糖水溶液；工序(2)，將所得的糖水溶液通過納濾膜和/或反滲透膜進(jìn)行過濾，由非透過側(cè)回收純化糖液，由透過側(cè)除去發(fā)酵抑制物。[2],根據(jù)[I]所述的糖液的制造方法，其中，將所述工序(2)的糖水溶液的pH值調(diào)整為I 5。[3],根據(jù)[I]或[2]所述的糖液的制造方法，其中，所述發(fā)酵抑制物包含選自有機(jī)酸、呋喃類化合物和酚類化合物中的I種或2種以上。[4],根據(jù)[3]所述的糖液的制造方法，其中，所述有機(jī)酸是甲酸或乙酸。[5],根據(jù)[3]所述的糖液的制造方法，其中，所述呋喃類化合物是羥甲基糠醛或糠醛。[6],根據(jù)[3]所述的糖液的制造方法，其中，所述酚類化合物是香草醛、乙酰香草醛或丁香酸。
[7],根據(jù)[I] [6]的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，所述工序(2)的純化糖液是以單糖為主成分的糖液。[8],根據(jù)[I] [7]的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，在所述工序(2)的處理之前，將所述工序(I)所獲得的糖水溶液通過精濾膜和/或超濾膜來除去微粒和高分子成分。
[9],根據(jù)[I] [8]的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，將所述工序(2)的糖水溶液的溫度調(diào)整為I 15°C，且用納濾膜進(jìn)行過濾。[10].根據(jù)[I] [8]的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，將所述工序(2)的糖水溶液的溫度調(diào)整為40 80°C，且用反滲透膜進(jìn)行過濾。[11].根據(jù)[I] [10]的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，所述工序(2)是將糖水溶液通過納濾膜進(jìn)行過濾，再將所得的濾液通過反滲透膜進(jìn)行過濾的工序。[12]·根據(jù)[I] [11]的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，所述工序(2)的納濾膜和/或反滲透膜的功能層是聚酰胺。[13].根據(jù)[I] [12]的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其特征在于，所述工序
(2)的納濾膜的功能層以交聯(lián)哌嗪聚酰胺為主成分，并且含有化學(xué)式I所示的構(gòu)成成分，
權(quán)利要求
1.一種糖液的制造方法，是以含纖維素的生物質(zhì)為原料來制造糖液的方法，該方法包括下述工序 工序(I)，將含纖維素的生物質(zhì)進(jìn)行水解來制造糖水溶液； 工序(2)，將所得的糖水溶液通過納濾膜和/或反滲透膜進(jìn)行過濾，由非透過側(cè)回收純化糖液，由透過側(cè)除去發(fā)酵抑制物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的糖液的制造方法，其中，將所述工序(2)的糖水溶液的pH值調(diào)整為I 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的糖液的制造方法，其中，所述發(fā)酵抑制物包含選自有機(jī)酸、呋喃類化合物和酚類化合物中的I種或2種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的糖液的制造方法，其中，所述有機(jī)酸是甲酸或乙酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的糖液的制造方法，其中，所述呋喃類化合物是羥甲基糠醛或糠醛。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的糖液的制造方法，其中，所述酚類化合物是香草醛、乙酰香草醛或丁香酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，所述工序(2)的純化糖液是以單糖為主成分的糖液。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，在所述工序(2)的處理之前，將所述工序(I)所獲得的糖水溶液通過精濾膜和/或超濾膜來除去微粒和高分子成分。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，將所述工序(2)的糖水溶液的溫度調(diào)整為I 15°C，且用納濾膜進(jìn)行過濾。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 8的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，將所述工序(2)的糖水溶液的溫度調(diào)整為40 80°C，且用反滲透膜進(jìn)行過濾。
11.根據(jù)權(quán)利要求I 10的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，所述工序(2)是將糖水溶液通過納濾膜進(jìn)行過濾，再將所得的濾液通過反滲透膜進(jìn)行過濾的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 11的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其中，所述工序(2)的納濾膜和/或反滲透膜的功能層是聚酰胺。
13.根據(jù)權(quán)利要求I 12的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，其特征在于，所述工序(2)的納濾膜的功能層以交聯(lián)哌嗪聚酰胺為主成分，并且含有化學(xué)式I所示的構(gòu)成成分，
14.一種化學(xué)品的制造方法，其中，使用通過權(quán)利要求I 13的任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法獲得的糖液作為發(fā)酵原料。
全文摘要
本發(fā)明提供以含纖維素的生物質(zhì)為原料來制造糖液的方法，通過下述糖液的制造方法來制造發(fā)酵抑制物的量極少的糖液，所述制造方法包括下述工序工序(1)，將含纖維素的生物質(zhì)進(jìn)行水解來制造糖水溶液；工序(2)，將所得的糖水溶液通過納濾膜和/或反滲透膜進(jìn)行過濾，由非透過側(cè)回收純化糖液，由透過側(cè)除去發(fā)酵抑制物的工序。
文檔編號B01D71/08GK102639722SQ20098014938
公開日2012年8月15日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者伊藤正照, 南野淳, 山田勝成, 峰岸進(jìn)一, 栗原宏征, 澤井秀樹, 花川正行 申請人:東麗株式會社