[发明专利]醣类的制备方法

说明书

技术领域

本公开是有关于一种醣类的制备方法，特别是有关于一种使用固态酸催化剂的醣类的制备方法。

背景技术

全世界正面临石油蕴藏量渐被开采枯竭，与地球大气温室效应持续扩大的问题，为确保人类永续生存，逐渐减少使用化石能源与石油原料，开发新的可再生形式能源与原材料是世界潮流。

木质纤维素是生质物最主要成分，为地球上最丰富的有机物质。木质纤维素组成以纤维素、半纤维素及木质素为主，其比例依序约为：38～50%、23～32%及15～25%。纤维素水解后可生成葡萄糖，但由于纤维素分子间及分子内存在强烈氢键作用及凡德瓦尔力，以及纤维素聚集态结构复杂，具有高结晶度，致化学药剂难以进入纤维素分子内部发生解聚作用。水解纤维素的最主要方法为酶水解与传统酸水解两种，然，两种技术均存在诸多不完善之处，难以大规模应用。

一般而言，酶水解可于常温下反应，水解副产物少，不会产生抑制醣发酵物质，可与发酵制程搭配整合，属于环境友好方法。但，此种方法需复杂预处理制程、水解活性低、速度慢，且纤维素水解酶价格昂贵。

稀酸水解通常以相对便宜的硫酸为催化剂，但需在耐腐蚀的压力容器中以高温(大于200℃)进行操作，设备等级要求高；同时，稀酸水解温度高，副产物多，醣产率低。浓酸水解可在较低温度与常压下进行，但，存在浓酸强烈腐蚀性、水解液后处理制程复杂、酸耗大、回收困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用固态酸催化剂、且制程简单的新的醣类的制备方法，该方法基本上克服现有技术中存在的种种缺陷。

本公开的一实施方式，提供一种醣类的制备方法，包括：混合有机酸与一固态酸催化剂，以形成一混合液；加入一纤维质生质物至该混合液中，以进行一溶解反应；以及加入水至该混合液中，以进行一水解反应，获得一醣类。

本发明的优点在于：本发明以固态酸催化剂取代液态均相催化剂，在甲酸溶液中酯化与溶解纤维质生质物后，再加水以适合温度将反应物转化成醣类产物。本发明使用固态酸催化剂，避免了传统液态催化剂的回收方法较复杂且能耗高的问题，本发明无需使用抗腐蚀特殊材质的反应器，制程简单、成本低廉且节约能耗。此外，本发明水解反应时间快，仅为传统酶水解法的五分之一。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，作详细说明如下。

具体实施方式

本公开的一实施方式，提供一种醣类的制备方法，包括：混合有机酸与一固态酸催化剂，以形成一混合液；加入一纤维质生质物至混合液中，以进行一溶解反应；以及加入水至混合液中，以进行一水解反应，获得一醣类。

在一实施方式中，上述有机酸于混合液中的重量百分比大体介于50～99wt%。

在一实施方式中，上述有机酸可为甲酸、乙酸或其混合。

在一实施方式中，上述固态酸催化剂可为阳离子交换树脂、酸性沸石、杂多酸或以硅、硅铝、钛或活性碳为载体的含酸性官能基者。

在一实施方式中，上述阳离子交换树脂可为Nafion或Amberlyst-35。

在一实施方式中，上述酸性沸石可为ZSM5、HY-Zeolite、MCM-41或丝光型沸石。

在一实施方式中，上述杂多酸可为H₃PW₁₂O₄₀、H₄SiW₁₂O₄₀、H₃PMo₁₂O₄₀或H₄SiMo₁₂O₄₀。

在一实施方式中，上述固态酸催化剂可为铝粉、氧化铁、二氧化硅、二氧化钛或二氧化锡。

在一实施方式中，上述固态酸催化剂于混合液中的重量百分比大体介于1～50wt%，例如10～35wt%。

在一实施方式中，上述纤维质生质物可为全纤维素、半纤维素或木质素。

在一实施方式中，上述纤维质生质物于混合液中的重量百分比大体介于1～30wt%，例如5～20wt%。

在一实施方式中，上述纤维质生质物可源自木、草、叶、水藻、废纸、玉米秆、玉米芯、稻秆、稻壳、麦秆、蔗渣、竹或农作物秸梗。

在一实施方式中，上述溶解反应的温度大体介于40～130℃，例如50～110℃。

在一实施方式中，上述溶解反应的时间大体介于20～360分钟，例如30～180分钟。