本發明專利技術提供了一種固體酸催化劑糖化裝置(A)，其具備：將作為原料的多糖類與水及固體酸催化劑(X2)一起作為混合液(X3)容納、使用固體酸催化劑(X2)將多糖類進行單糖化處理的催化反應槽(3)；攪拌催化反應槽(3)中的混合液(X3)的攪拌裝置(4)；測量催化反應槽(3)中的混合液(X3)的氧化還原電位的氧化還原電位計(5)；和測量催化反應槽(3)中的混合液(X3)的pH的pH計(6)。根據該固體酸催化劑糖化裝置(A)，可以準確把握使用固體酸催化劑的原料的糖化過程的反應狀態。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及。本申請要求基于2010年I月18日在日本申請的特愿2010-8552號的優先權，在此援引其內容。
技術介紹
眾所周知，近年來，使用生物質(除化石資源之外的來源于生物的有機性資源)作為石油等化石燃料的替代燃料來生成乙醇(生物乙醇)的技術受到關注。在下述非專利文獻I中，公開了作為這種生物乙醇的制造過程中的關鍵技術，通過使用固體酸催化劑而將生物質糖化的技術。 該生物質的糖化技術中，例如通過將在碳或沸石等載體上負載了磺基的催化劑(固體酸催化劑)與水熱反應進行組合，將纖維素系生物質分解而糖化。作為生物質的糖化技術，通常已知在生物質中加入硫酸進行水解的方法，但該方法由于使用為液體的硫酸，因此有反應器的腐蝕或需要廢液處理等的問題。上述的使用固體酸催化劑的方法可以克服這種使用硫酸(液體)的方法的問題點。需要說明，非專利文獻I的技術中，雖然將固體酸催化劑與水熱反應進行組合，但也研究了單獨使用固體酸催化劑糖化生物質的技術。現有技術文獻 非專利文獻 非專利文獻I:七— 7卜「工夕7 — >燃料製造(二向汁t4才7 7 O前処理糖化(用于乙醇燃料制造的生物質前處理 糖化)」(技術情報協會)(2009)。
技術實現思路
專利技術要解決的課題 不過，使用固體酸催化劑的生物質的糖化是作為固體的生物質與同為固體的固體酸催化劑作用、將生物質分解成單糖類的反應。即，由于是固體(固體酸催化劑)作用于固體(生物質)的反應，因此反應速度慢，從而有難以正確把握反應槽內的反應狀態的問題。特別是在單獨使用固體酸催化劑時，由于反應速度極慢，因此正確把握反應狀態非常困難。所以，在生物乙醇的制造過程中采用使用固體酸催化劑的生物質糖化技術時，由于無法正確把握生物質糖化過程的反應狀態，因此無法準確控制系統總體的運轉。本專利技術是鑒于上述的情況完成的，目的在于準確把握使用固體酸催化劑的原料糖化過程的反應狀態。解決課題的手段 為了達到上述目的，本專利技術的固體酸催化劑糖化裝置具備將作為原料的多糖類與水及固體酸催化劑一起作為混合液容納、使用固體酸催化劑將多糖類進行單糖化處理的催化反應槽；攪拌催化反應槽中的混合液的攪拌裝置；測量催化反應槽中的混合液的氧化還原電位的氧化還原電位計；和測量催化反應槽中的混合液的PH的pH計。另外，還期望在上述固體酸催化劑糖化裝置中，具備從由催化反應槽接收的經處理液中分離固體酸催化劑的催化劑分離槽；將從催化劑分離槽排出的固體酸催化劑供給催化反應槽的催化劑返送裝置；在催化劑分離槽中測量從經處理液中分離了固體酸催化劑的液體的氧化還原電位的第2氧化還原電位計；和在催化劑分離槽中測量從經處理液中分離了固體酸催化劑的液體的PH的第2pH計。此外，上述固體酸催化劑糖化裝置中，攪拌裝置也可以通過使浸潰于混合液內的槳旋轉來攪拌處理對象液。 另外，上述固體酸催化劑糖化裝置中，攪拌裝置也可以通過在混合液內吹入氣體來攪拌處理對象液。另外，本專利技術的固體酸催化劑糖化方法，在使固體酸催化劑作用于由水和作為原料的多糖類構成的處理對象液、將多糖類進行單糖化處理時，測量處理對象液與固體酸催化劑的混合液的氧化還原電位和pH，基于氧化還原電位和pH評價單糖化狀態。另外，上述固體酸催化劑糖化方法中，也可以測量從經處理液中分離了固體酸催化劑的液體的氧化還原電位與pH，基于氧化還原電位與pH評價固體酸催化劑的狀態。專利技術效果 根據本專利技術，由于在使用固體酸催化劑將多糖類進行單糖化處理時，測量處理對象液的氧化還原電位及pH，因此通過氧化還原電位及pH的各測量值可以評價單糖化處理的狀態。S卩，根據本專利技術人的見解，對于多糖類進行單糖化的反應，反應良好的狀態與不良的狀態在氧化還原電位上會產生差異。另外，PH表示固體酸催化劑的活性狀態。因此，通過測量處理對象液的氧化還原電位及處理對象液的pH，可以準確把握使用固體酸催化劑時的多糖類的單糖化反應的狀態。附圖說明圖I是表示本專利技術的一種實施方式的固體酸催化劑糖化裝置的功能及構成的示意圖。圖2是表示本專利技術的一種實施方式的變形例的固體酸催化劑糖化裝置的功能及構成的示意圖。具體實施例方式以下，參照附圖，對本專利技術的實施方式進行說明。本實施方式的固體酸催化劑糖化裝置A，如圖I所示，由以下部分構成原水供給泵I、流量計2、催化反應槽3、攪拌裝置4、氧化還原電位計5、pH計6、催化劑分離槽7、催化劑返送裝置8、第2氧化還原電位計9、第2pH計10、催化劑回收泵11、催化劑回收槽12、液體返送泵13、浮控開關14、催化劑排出閥15、防阻塞用氣體鼓風機16、開關閥17 19。本固體酸催化劑糖化裝置A是將由外部供給的原料(多糖類)進行單糖化的裝置。這種固體酸催化劑糖化裝置A，例如在由生物質(除化石資源之外的來源于生物的資源)制造生物乙醇的設備(plant)中，作為后段糖化裝置發揮功能，其中，將通過前段糖化裝置從生物質得到的多糖類引入并單糖化。作為上述前段糖化裝置，例如可以考慮熱水流通式糖化裝置，該裝置通過使規定溫度的熱水在規定時間內流通填充于管狀反應裝置中的粒狀生物質，將生物質多糖化。本申請人在日本特愿2009-219362(平成21年9月24日申請，專利技術名稱生物質處理裝置及方法)中，提出了以下的生物質處理裝置及方法通過調節加壓熱水反應裝置(前段糖化裝置)中的熱水溫度，從生物質(木質系生物質)中含有的多糖類(碳水化合物)中分別獲取低聚木糖和纖維低聚糖，通過將低聚木糖用第I催化反應裝置(后段糖化裝置)處理來單糖化成木糖(C5HltlO5:五碳糖)，同時通過將纖維低聚糖用第2催化反應裝置(后段糖化裝置)處理來單糖化成葡萄糖(C6H12O6:六碳糖)，進一步通過將木糖在第I發酵裝置中進行發酵處理的同時，將葡萄糖在第2發酵裝置中進行發酵處理，由此制造生物乙醇(C2H6O)。眾所周知，木質系生物質以纖維素(多糖類)、半纖維素(多糖類)及木質素為主成分。通過對這類成分的木質系生物質用熱水作用，可以將纖維素或半纖維素進一步分解成聚合度低的多糖類(低聚木糖、纖維低聚糖及聚合度稍微高于它們的各種低聚糖)。本固 體酸催化劑糖化裝置A具有與上述的第I、第2催化反應裝置同等的基本功能，從前段糖化裝置(熱水流通式糖化裝置)引入混合了水的粒狀多糖類作為原水Xl(處理對象液)，將原料單糖化成例如木糖或葡萄糖。本固體酸催化劑糖化裝置A中的原水供給泵I將上述原水Xl以規定流量依次連續地供給催化反應槽3。流量計2設置在連接上述原水供給泵I與催化反應槽3的配管的中途，測量原水Xl的供給流量。催化反應槽3，使固體酸催化劑X2作用于原水XI，將多糖類進行單糖化處理。該催化反應槽3，如圖所示，為規定容量的容納原水Xl的圓筒狀的容器，且以中心軸為鉛垂方向的姿勢設置。另外，在催化反應槽3的底部設置引入粒狀的固體酸催化劑X2的催化劑引入部3a，在催化反應槽3的上部周邊設置將經處理液X4排出的排出口 3b。S卩，催化反應槽3內貯留的液體為在原水Xl中混合了粒狀的固體酸催化劑X2的混合液X3。攪拌裝置4，如圖所示，使固定于鉛垂姿勢的旋轉軸上、同時浸潰于催化反應槽3的混合液X3中的槳(攪拌翼)通過馬達以規定速度旋轉，由此攪拌催化反應槽3內的混合液X3。攪拌裝置4中的槳，為了在上下位置無偏倚而均勻混合在本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：北野誠，佐藤健治，成相健太郎，岡辰哉，原亨和，山口大造，
申請(專利權)人：株式會社IHI，國立大學法人東京工業大學，
類型：
國別省市：
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