JPH0548762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無機塩類の少ない廃液中に含まれる水
溶性ヘミセルロースを固体酸によつて加水分解し
単糖を得る方法に関する。

更に詳しく言えば、木材の解繊あるいはオルガ
ノソルブパルプ化の際に生じる木材成分抽出廃液
に含まれる水溶性ヘミセルロースを固体酸によつ
て経済的に単糖化する方法に関するものである。

本発明は無機塩類の少ないパルプ化廃液もしく
は木材成分抽出廃液に対して適用され、単糖の新
しい製造法として利用される。

［従来技術］ 現在行われているセルロースやヘミセルロース
の加水分解法は、鉱酸または酵素を用いる方法が
主体である。鉱酸を用いる場合は中和処理が必要
であり、経済的に単糖のみを回収することは困難
である。また酵素を用いる場合は酵素のコスト及
び廃液中の微量成分による酵素の失活が問題であ
り、廃液などに適用することは問題である。また
弗素樹脂系の固体強酸が近年開発され、炭水化物
の加水分解への適用も検討されたが、固体強酸の
コストが非常に高く、廃液等に利用できるもので
はない。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のパルプ化もしくは木材解繊法では、抽出
廃液中に多量の無機塩類が混入したり、既に糖成
分は単糖となつて存在するのが通常であつた。し
かし新たなパルプ化や解繊法では、物理的な方法
や無機薬品を用いない方法が検討され、この場合
糖成分は単糖ではなく水溶性ヘミセルロースとし
て廃液中に存在することが多い。このような廃液
中には無機塩類も少なく、高濃度のヘミセルロー
スが蓄積されている。

本発明はこのような木材抽出廃液中のヘミセル
ロースを固体酸を用いて加水分解することで、加
水分解後の廃液からの固体酸の回収を容易にし、
また固体酸を再使用して、加水分解プロセスの単
純化、コストの低下を図るものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは有機溶媒によるパルプ化法（ソル
ボリシスパルプ化法）で得られた廃液中のヘミセ
ルロースの加水分解法について鋭意研究を行つた
結果、強酸化カチオン交換樹脂を加水分解用固体
酸触媒として用いる単糖類の製造法を見い出し、
本発明を完成させるに至つた。

ソルボリシスパルプ化法とはクレゾール水溶液
を木材のパルプ化蒸解溶剤として用いる新しいパ
ルプ化法であり、クレゾールは蒸解後回収して再
使用する。そのため廃液中には無機イオンは少な
く、ヘミセルロースが高濃度で含まれる。このヘ
ミセルロースは木材が広葉樹の場合はキシラン、
針葉樹の場合はマンナンが主体であるが、これら
からキシロース、マンノースを製造するにはヘミ
セルロースを加水分解する必要がある。

本発明はこのような廃水中に含まれるヘミセル
ロースを加水分解し、単糖類を得るに当たつて、
固体酸として例えばポリスチレンスルホン酸等の
強酸性カチオン交換樹脂を用いることに特徴があ
る。これらの樹脂はイオン交換容量すなわち触媒
能が大きく、また水処理用として市販されている
ので入手も容易である。

この樹脂を耐圧性のカラムに充填し、加熱しな
がらヘミセルロースを含む廃液を通液することで
ヘミセルロースは容易に単糖に加水分解され、単
糖を含む廃液を流出液として得ることができる。

上記のようにカラムを用いて通液する以外にも
バツチ的にオートクレーブ中で加熱する方法で加
水分解することもできる。

［作用と実施例］ 次に本発明の実施方法について実験結果を例に
あげて説明する。

実施例 １ オートクレーブ内にソルボリシスパルプ化廃液
100mlに対しポリスチレンスルホン酸型の強酸性
カチオン交換樹脂を5g加え、撹はんしながら
種々の温度で加熱を行い、キシロースの生成濃度
を調べた。

第１図に示すように、加熱温度をこの樹脂の常
用耐熱温度である150℃にとつた場合、接触時間
40分が最もヘミセルロースの加水分解効率が高
く、これ以上の温度ではキシロースの生成量はむ
しろ低下した。この最大値では、キシロース生成
量は鉱酸触媒の場合の約90％に達した。温度が低
いと接触時間を長くとる必要があるため、この樹
脂を用いる場合、150℃では40分が好ましい。

実施例 ２ 内径15mm長さ30cmのステンレス製のカラムに樹
脂を充填し、オイルバス中で加熱したカラムに針
葉樹材のチツプ解繊廃液を流速１〜10ml／minで
通液し、溶出液中のマンノース濃度を定量した。
第２図に示すように150℃におけるマンノース濃
度は流速が３ml／minで極大を示した。

充填した樹脂は廃液中の微量の無機塩（カリウ
ム、カルシウム、マグネシウム等のカチオン）を
吸着して触媒能が徐々に低下してくるが、一定期
間毎に硫酸または塩酸の希薄水溶液によつて再生
することにより、回復させることができた。

また有機物による樹脂の汚染も長期間使用した
場合に生じたが、約5Nの水酸化ナトリウム溶液
で樹脂を洗浄することにより、約80％回復させる
ことができた。

［発明の効果］ 本発明の方法で木材抽出廃液中のヘミセルロー
スの加水分解を行うと、触媒である固体酸の分離
を行うことなしに、カラムによつて連続的に加水
分解を行い、単糖を得ることができる。また固体
酸として安価なカチオン交換樹脂を使用できるた
め、経済的に加水分解を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をバツチ法にて実施し、150℃
加熱の場合の樹脂への接触時間とキシロース生成
量との関係を示すグラフである。樹脂はソルボリ
シスパルプ化廃液に対して５％添加した。第２図
は本発明をカラム法で実施した場合である。針葉
樹材の解繊で生じる廃液を150℃に加熱した樹脂
充填カラム（15mm×30cm）に通液した際の通液速
度とマンノース生成濃度との関係を示したグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機薬品を使用しないパルプ化もしくは木材
   を解繊する際に生じる水溶性ヘミセルロースの固
   体酸による加水分解法。 ２ 固体酸としてカチオン交換樹脂を用い、特許
   請求範囲第１項記載の水溶性ヘミセルロースと接
   触させながら100〜150℃の間で加熱することによ
   つて、水溶性ヘミセルロースを加水分解して、単
   糖を得る方法。