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触媒を用いたセルロースの加水分解方法および触媒を用いたグルコースの生産方法 新技術説明会

国内特許コード P06P003839
掲載日 2006年5月26日
出願番号 特願2004-319926
公開番号 特開2006-129735
登録番号 特許第4604194号
出願日 平成16年11月2日(2004.11.2)
公開日 平成18年5月25日(2006.5.25)
登録日 平成22年10月15日(2010.10.15)
発明者
  • 松村 幸彦
出願人
  • 学校法人広島大学
発明の名称 触媒を用いたセルロースの加水分解方法および触媒を用いたグルコースの生産方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】 分子内に酸性官能基または塩基性官能基を有する固体触媒を用いたセルロースの加水分解方法、金属酸化物を用いたセルロースの加水分解方法、分子内に酸性官能基または塩基性官能基を有する固体触媒をセルロースに作用させてグルコースを生産する方法、および金属酸化物をセルロースに作用させてグルコースを生産する方法を提供する。
【解決手段】 セルロースを含むセルロース原料を水に分散させることにより反応液を調製し、セルロースの加水分解反応を触媒し、分子内に酸性官能基または塩基性官能基を有する活性炭を上記反応液に加えた触媒反応液を調製し、上記触媒反応液を125℃から250℃に加熱することにより、セルロースに上記固体触媒を作用させる。このときのセルロース残存率は、26.6%~44.0%であった。
【選択図】 なし

従来技術、競合技術の概要


植物系バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、およびリグニン等よりなる天然の高分子である。このうちセルロースは、植物細胞壁の主成分をなし、自然界に産出する有機物中最も多量に存在するもので、グルコースがβ1→4結合により多数結合した鎖状高分子化合物である。



セルロースは、例えばセルロースエステルやセルロースエーテル等の有用な誘導体の原料となる等、多様な用途を有し、エタノールの原料としても利用されている。セルロースからのエタノールの製造は、セルロースをグルコースに加水分解し、これを酵母でアルコール発酵させ、蒸留することにより行われる。セルロースの加水分解方法としては、セルラーゼによってセロデキストリン、セロヘキサオース、セロテトラオース、セロトリオース、セロビオース等に分解し、さらにβ―D-グルコシダーゼによりD-グルコースに分解する方法が一般的に知られている。また、セルロースを希酸やアンモニアと煮沸して加水分解することにより、D-グルコースとする方法も知られている。



さらに、加圧熱水を用いた方法として、セルロース粉末を、200~300℃に加熱した加圧熱水と接触させて加水分解する方法や(特許文献1)、250℃付近の加圧熱水(飽和蒸気圧以上に加圧して液体状態を保った加圧熱水)のイオン積が室温の水の1000倍以上に上昇することに着目し、この加圧熱水を用いて植物系バイオマスを加水分解しながらそれを構成する成分を順次回収する方法(非特許文献1)、植物系バイオマスを140℃~230℃で飽和蒸気圧以上に加圧した加圧熱水で加水分解してセルロースを抽出し、前記セルロースを380~420℃に加熱された雰囲気中でニッケル系触媒により分解する方法(特許文献2)等が提案されている。



その他、鉱酸および/または有機酸による加水分解によって熱水凝集性セルロースエーテルを解重合する方法についても報告されている(特許文献3)。

【特許文献1】特開平10-327900号公報(平成10年(1998年)12月15日公開)

【特許文献2】特開2002-59118号公報(平成14年(2002年)2月26日公開)

【特許文献3】特表2003-508597号公報(平成15年(2003年)3月4日公表)

【非特許文献1】九工研ニュース、199.10、Vol.7 No.3

産業上の利用分野


本発明は、セルロースの加水分解反応を触媒し、分子内に酸性官能基または塩基性官能基を有する固体触媒またはセルロースの加水分解反応を触媒する金属酸化物を用いてセルロースを加水分解する方法、およびグルコースを生産する方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
セルロースを含むセルロース原料と分散水とからなる反応液を、所定温度で加熱処理する工程を含むセルロースの加水分解方法であって、
上記反応液に、セルロースの加水分解反応を触媒し、かつ分子内に酸性官能基または塩基性官能基を有する固体触媒が含まれ、上記固体触媒が活性炭であることを特徴とするセルロースの加水分解方法。

【請求項2】
上記反応液には、セルロースが水に対し重量比10%以上20%以下となるように含まれていることを特徴とする請求項1に記載のセルロースの加水分解方法。

【請求項3】
上記所定温度が100℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のセルロースの加水分解方法。

【請求項4】
セルロースを含むセルロース原料と、分散水と、セルロースの加水分解反応を触媒し、かつ分子内に酸性官能基または塩基性官能基を有する固体触媒とからなる触媒反応液を所定温度に加熱する加熱ステップを含み、上記固体触媒が活性炭であることを特徴とするグルコースの生産方法。

【請求項5】
上記反応液には、セルロースが水に対し重量比10%以上20%以下となるよう含まれていることを特徴とする請求項4に記載のグルコースの生産方法。

【請求項6】
上記所定温度が100℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項4または5に記載のグルコースの生産方法。
産業区分
  • 食品
  • 有機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中


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