[发明专利]糖液的制造方法

说明书

虽然由生物质获得的糖水溶液中包含各种发酵抑制物质，但是通过利用无葡萄糖和木糖同化性的微生物或源自该微生物的粗酶物对糖水溶液进行处理，可以简便且低成本地除去源自生物质的发酵抑制物质。

本申请是申请日为2014年7月8日、申请号为201480039216.7、发明名称为“糖液的制造方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及由生物质制造糖液的方法。

背景技术

以糖为原料的化学品的发酵生产工艺被用于各种工业原料生产中。作为成为该发酵原料的糖，现在工业上使用源自甘蔗、淀粉、甜菜等食用原料的糖，但是从今后世界人口增加引起食用原料价格的暴涨、或与食用竞争的伦理层面出发，构建由可再生的非食用资源、即含纤维素生物质有效地制造糖液的工艺，或者以所得糖液为发酵原料，有效地转化为工业原料的工艺成为今后的课题。

作为由含纤维素生物质制造糖液的方法，公开了使用浓硫酸将纤维素和半纤维素进行酸水解来制造糖液的方法(专利文献1或2)，在用稀硫酸将含纤维素生物质进行水解处理之后，进一步通过进行纤维素酶等酶处理来制造糖液的方法(非专利文献1)。此外，作为不使用酸的方法，公开了使用250～500℃左右的亚临界水将含纤维素生物质水解来制造糖液的方法(专利文献3)；此外，在将含纤维素生物质进行亚临界水处理之后，进一步通过酶处理来制造糖液的方法(专利文献4)；此外，在用240～280℃的加压热水将含纤维素生物质进行水解处理之后，进一步通过酶处理来制造糖液的方法(专利文献5)。

然而，在含纤维素生物质的水解中，存在下述问题：在纤维素或半纤维素成分等分解的同时，生成的葡萄糖、木糖等糖也进行分解反应，还生成糠醛、羟甲基糠醛等呋喃化合物，或甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有机酸这样的副产物。此外，由于含纤维素生物质包含作为芳香族聚合物的木质素成分，因此，在酸处理工序中，木质素成分分解，同时作为副产物生成低分子量的酚类等芳香族化合物。这些化合物由于在利用微生物的发酵工序中起到抑制作用，引起微生物的增殖抑制，使发酵产物的收率降低，因此被称为发酵抑制物质，在将含纤维素生物质糖液作为发酵原料利用时是大问题。

作为在糖液制造过程中除去这样的发酵抑制物质的方法，公开了称为过量灰碱处理(over liming)的方法(非专利文献2)。在该方法是在对酸处理后的纤维素或糖化液添加石灰进行中和的工序中，通过加热到60℃附近并保持一定时间，从而将糠醛、HMF等发酵抑制物质与石膏成分一起除去的方法。然而，在过量灰碱处理中，存在甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有机酸的除去效果少的问题。

此外，作为其他除去发酵抑制物质的方法，公开了通过向来自含纤维素生物质的糖液中吹入水蒸气，从而蒸发除去发酵抑制物质的方法(专利文献6)。然而，在这样蒸发除去的方法中存在下述问题：依赖于发酵抑制物质的沸点，特别是沸点低的有机酸等发酵抑制物质的除去效率低，为了获得充分的除去效率，必须投入大量的能量。

此外，也有用离子交换除去发酵抑制物质的方法(专利文献7)，但是存在成本方面问题；也有使用木质系碳化物、即活性炭等吸附除去的方法，但是存在除去对象限定于疏水性化合物这样的问题(专利文献8)。

此外，也考虑了使用纳滤膜或反渗透膜而将发酵抑制物质作为膜的透过液除去的方法，但是存在需要用于除去的附加分离设备、能量投入这样的问题(专利文献9)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表平11-506934号公报

专利文献2：日本特开2005-229821号公报

专利文献3：日本特开2003-212888号公报

专利文献4：日本特开2001-95597号公报

专利文献5：日本特许3041380号公报