[发明专利]从水解纤维素工艺的产物水溶液中分离糖类的方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种从一水解纤维素工艺的产物水溶液中分离糖类的方法，尤其是关于从一使用纤维素溶胀剂以进行纤维素水解的工艺的产物水溶液中分离糖类的方法。

背景技术

在资源有限的今日，由于石油资源日渐减少，为解决能源问题，业界已积极从事将例如玉米穗轴（corn stover）、玉米芯（corncob）、稻草、玉米纤维等多种生物质（biomass）中的糖类进行发酵以产生醇类，进而作为燃料的研究。其中，在植物体内含有许多的纤维素，其为葡萄糖的聚合物，将纤维素水解为单糖或寡糖，可有利于将糖类进行发酵反应以产生醇类。

一般将纤维素水解的工艺通常是将纤维素与酸水溶液混合，并在其中加入适当的纤维素溶胀剂（swelling agent）。常用的纤维素溶胀剂例如氯化锌、氯化钙、氯化镁等金属氯盐，其可帮助纤维素溶解在水中，增加纤维素水解的速率。在纤维素水解为单糖或寡糖后，再将产物水溶液中的糖类分离，以进行后续工艺。

在上述涉及纤维素溶胀剂的使用以将纤维素水解为单糖或寡糖的工艺中，如何分离纤维素溶胀剂是一个受瞩目的议题。在此，已有多种将水解纤维素产物中的糖类分离的方法被提出。举例来说，美国第4452640号专利提及水解产物的葡萄糖与作为纤维素溶胀剂的氯化锌不易分离，而建议使用阴离子交换树脂以离子排斥法分离产物水溶液中的葡萄糖与氯化锌；美国第4018620号专利中使用氯化钙作为纤维素溶胀剂，而建议将氯化钙以六水合物形式结晶分离，或加入硫酸使钙离子形成硫酸钙并进一步沉淀分离；美国专利申请公开第2014/0331992 A1号则建议在产物水溶液中加入有机溶剂作为反溶剂，使糖类沉淀析出而分离。

然而，现有技术中由产物水溶液分离糖类的方法必须使用大量的溶剂，且会产生废液，故存在需要定期更换与再生离子交换树脂，或是工艺操作繁复等缺点。因此，仍需一种可将糖类由水解纤维素产物水溶液中有效分离，且能满足节省操作能源及减少废液等环保目的的方法。本发明即针对此需求的研发成果，提供一种从水解纤维素工艺的产物水溶液中分离糖类的方法，不仅可以有效分离糖类与纤维素溶胀剂，且可进一步将各步骤所添加使用的物料回收再利用，更具经济价值。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种从水解纤维素工艺的产物水溶液中分离糖类的方法。

其中，该产物水溶液包括有一种糖类与一种纤维素溶胀剂，该纤维素溶胀剂为氯化锌与氯化镁中的至少一种，该方法依序包括以下步骤：

(a)在该产物水溶液中添加一种第一三级胺及可选的一种第一有机溶剂以提供一种混合物；

(b)对该混合物进行固液分离以得到一种溶液；以及

(c)在该溶液中添加一种第二三级胺及一种第二有机溶剂以进行液-液萃取，然后移除有机层而留下水层，其中，该第二三级胺与该第一三级胺相同或不同，且该第二有机溶剂与该第一有机溶剂相同或不同。

其中，该第一三级胺与该第二三级胺各自独立具有式NR₁R₂R₃，其中R₁、R₂、R₃相同或不同，且各自独立为C4-C10烷基。

其中，该第一三级胺与该第二三级胺各自独立，且选自以下群组：N-甲基二环己胺、三丁胺、三戊胺、三正辛胺、三异辛胺、及前述的组合。

其中，该第一有机溶剂与该第二有机溶剂各自独立，且选自以下群组：一元醇类、酮类、C6以上烷类、氯化烷类、苯类及其衍生物、及前述的组合。

其中，该第一有机溶剂与该第二有机溶剂各自独立，分别为一种一元醇，且选自以下群组：正丁醇、正戊醇、正己醇、环己醇、正庚醇、正辛醇、前述的异构物、及前述的组合。

其中，该第一有机溶剂与该第二有机溶剂各自独立，分别为一种酮，且选自以下群组：丁酮、戊酮、己酮、环己酮、前述的异构物、及前述的组合。

其中，该第一有机溶剂与该第二有机溶剂各自独立，且选自以下群组：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、及前述的组合。

其中，在步骤(a)中，该第一三级胺与该第一有机溶剂的用量为，每重量份该第一三级胺使用0至3.5重量份该第一有机溶剂。

其中，在步骤(c)中，该第二三级胺与该第二有机溶剂的用量为，每重量份该第二有机溶剂使用0.1至10重量份该第二三级胺。

其中，进一步包括下列步骤的至少一种：