BR112014001945B1

BR112014001945B1 - método para a produção de um auxiliar de filtro, método de filtração e auxiliar de filtro

Info

Publication number: BR112014001945B1
Application number: BR112014001945A
Authority: BR
Inventors: Minamino Atsushi; Kurihara Hiroyuki; Kishimoto Junpei; Yamada Katsushige
Original assignee: Toray Industries
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2019-12-10
Also published as: CN103702754B; BR112014001945A2; AU2012291153A1; US9963728B2; EP2737942A4; EP2737942B1; EP2737942A1; JPWO2013018678A1; US20140158642A1; CN103702754A; MY162541A; AU2012291153B2; WO2013018678A1; JP6020171B2; RU2588630C2; RU2014107721A; CA2843384A1

Abstract

método para a produção de um auxiliar de filtro, método de filtração e auxiliar de filtro com base em celulose é revelado um auxiliar de filtro com base em celulose que tem alto desempenho para remover substâncias suspensas e um método para a produção do mesmo. o método para a produção de um auxiliar de filtro compreende as etapas de: (a) obter uma biomassa pré-tratada através de tratamento de pulverização e/ou tratamento termoquímico de uma biomassa que contém celulose; (b) tratar a biomassa pré-tratada obtida na etapa (a) com celulase para obter um produto tratado com celulase; e (c) obter um teor de sólidos do produto tratado com celulase da etapa (b). o auxiliar de filtro com base em celulose compreende um produto tratado com celulase insolúvel em água de uma biomassa que contém celulose.

Description

“MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UM AUXILIAR DE FILTRO, MÉTODO DE FILTRAÇÃO E AUXILIAR DE FILTRO” [001] A presente invenção refere-se a um método para produção de um auxiliar de filtro com base em celulose.

Antecedentes da Técnica [002] O processo de obter um líquido claro de um líquido altamente turvo é um processo importante na indústria alimentícia e tratamento de drenagem. Como um método para remover substâncias suspensas contidas em um líquido altamente turvo do líquido, a centrifugação é conhecida.

[003] Como uma centrífuga a ser usada na centrifugação, uma centrífuga de tipo decantador em parafuso é conhecido. Entretanto, embora essa centrífuga seja conhecida por ser excelente a partir dos pontos de vista da velocidade de processamento e aumento de escala, sua força centrífuga é limitada a apenas cerca de 2.000 a 3.000 G, de modo que a remoção eficaz de componentes suspensos seja difícil. Outro exemplo da centrífuga é uma centrífuga de tipo De Laval, que é uma centrífuga contínua de alta velocidade com uma força centrífuga de cerca de 8.000 G. Entretanto, o tratamento em uma alta concentração de sólidos é impossível com essa centrífuga. Além disso, componentes particulados não podem ser completamente removidos por essa centrífuga e os mesmos permanecem parcialmente, o que é problemático. Ainda outro exemplo da centrífuga é uma centrífuga de alta velocidade de tipo Sharples com uma força centrífuga de cerca de 20.000 G. Essa centrífuga emprega descarga do tipo em lotes, e o tamanho da centrífuga não pode ser facilmente aumentado devido à limitação da resistência, o que é problemático.

[004] Outro método eficaz para aumentar a clareza de um líquido altamente turvo é a filtração. Na indústria alimentícia, o tratamento de drenagem e similares, há métodos nos quais o líquido altamente turvo de interesse é filtrado com o uso de um auxiliar de filtro através de um dispositivo de filtração de sucção como um filtro de pré-revestimento ou através de um dispositivo de filtração de pressão como um filtro-prensa, e exemplos conhecidos de tais métodos incluem aqueles com o uso de terra diatomácea ou perlita, especialmente terra diatomácea, como um auxiliar de filtro (consulte o Documento de Não Patente 1). Entretanto, foi proposto que auxiliares de filtro com o uso de terra diatomácea pode causar problemas no descarte de terra diatomácea usada e segurança da própria terra diatomácea (consulte o Documento de Não Patente 2).

[005] A fim de solucionar esses problemas, auxiliares de filtro com o uso de substâncias orgânicas, como celulose, foram desenvolvidos. Entretanto, no tratamento de um líquido altamente turvo, um auxiliar de filtro derivado de celulose é menos eficaz para aumentar a clareza do filtrado do que terra diatomácea, e o uso de um auxiliar de filtro derivado de celulose resulta em uma taxa de filtração menor, o que é problemático.

[006] A fim de solucionar esses problemas, um método no qual a distribuição de tamanho de partícula de um pó de celulose é controlado para usar o pó de celulose como um auxiliar de filtro (consulte o Documento de Patente 1), e um método no qual o teor de celulose no auxiliar de filtro é controlado (consulte o Documento de Patente 2) foi proposto. Entretanto, nesses métodos, a clareza do filtrado e da taxa de filtração são insuficientes para a filtração do líquido altamente turvo, e os desempenhos desses métodos são inferiores do que o desempenho de terra diatomácea.

Documentos da Técnica Anterior [Documentos de Patente] [Documento de Patente 1] JP 9-173728 A

[Documento de Patente 2] JP 58-40145 A

[Documentos de Não Patente] [Documento de Não Patente 1] Derek B. Purchas, Mompei Shirato, “Solid-liquid Separation Equipment Scale-up”, Gihodo Shuppan Co., Ltd. (1979) [Documento de Não Patente 2] Toshiro Murase/Eikichiro Akatsuka/Masato Shibata, “Solid-liquid Separation”, Korin Publishing Co., Ltd. (1988) Descrição Resumida da Invenção Problemas A Serem Solucionados pela Invenção [007] Assim, a fim de solucionar os problemas descritos acima, isto é, para obter um líquido claro de um líquido altamente turvo, a presente invenção busca fornecer um auxiliar de filtro com base em celulose que tem maior desempenho para remover substâncias suspensas do que auxiliares de filtro convencionais, e um método para produção da mesma.

Meios Para Solucionar os Problemas [008] Como resultado de estudo intensivo para solucionar os problemas descritos acima, os presentes inventores constataram que um auxiliar de filtro obtido por tratamento de celulase de uma biomassa que contém celulose pode ser usado como um auxiliar de filtro que permite filtração eficaz de um líquido com baixa capacidade de filtração, e pode solucionar os problemas descritos acima, reagindo, assim, a presente invenção.

[009] Isto é, a presente invenção tem as constituições de (1) a (9) abaixo: (1) Um método para a produção de um auxiliar de filtro, em que o método compreende as etapas de: (A) obter uma biomassa pré-tratada por tratamento de pulverização e/ou tratamento termoquímico de uma biomassa que contém celulose; (B) tratar uma biomassa pré-tratada obtida na Etapa (A) com celulase para obter um produto tratado com celulase; e (C) obter um teor de sólidos do produto tratado com celulase da Etapa (B); (2) O método, de acordo com (1), em que a celulase compreende celobiohidrolase; (3) O método, de acordo com (1) ou (2), em que a taxa de resíduo de degradação do produto tratado com celulase insolúvel em água, conforme determinado pelo método LAP de NREL, não é menos do que 1,5 vezes maior do que a taxa determinada antes do tratamento de celulase; (4) O método, de acordo com qualquer um de (1) a (3), em que o tratamento termoquímico é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em tratamento alcalino, tratamento com amônia, tratamento ácido, tratamento hidrotérmico e tratamento por explosão a vapor; (5) Um método de filtração que compreende filtrar um líquido de alta turvação juntamente com um auxiliar de filtro obtido pelo método para a produção de um auxiliar de filtro, de acordo com qualquer um de (1) a (4); (6) O método, de acordo com (5), em que o método de filtração é filtro-prensa; (7) O método, de acordo com (5) ou (6), em que a quantidade de produto seco do auxiliar de filtro não é menos do que 0,5% em massa e menos do que 25% em massa em relação ao líquido a ser filtrado; (8) Um auxiliar de filtro com base em celulose que compreende um produto tratado com celulase insolúvel em água de uma biomassa que contém celulose; (9) O auxiliar de filtro, de acordo com (8), em que a celulase compreende celobiohidrolase;

Efeito Da invenção [010] Pela presente invenção, um auxiliar de filtro com base em celulose que tem maior desempenho para remover substâncias suspensas do que auxiliares de filtro convencionais pode ser obtido. Com esse auxiliar de filtro que tem maior desempenho para remover substâncias suspensas, um líquido claro pode ser obtido a partir de um líquido altamente turvo. Mais especificamente, com o auxiliar de filtro da presente invenção, um filtrado claro pode ser eficazmente obtido a partir de um líquido com baixa capacidade de filtração, e tratamentos de filtração que têm sido difíceis até o momento, como processamento de águas servidas derivadas de uma biomassa e o processamento de substâncias derivadas de micro-organismo, pode ser realizado com um auxiliar de filtro derivado de celulose, que é uma substância orgânica. Portanto, o processamento de um líquido pode ser realizado com baixo impacto ambiental com baixo custo.

[011 ] Mais especificamente, para fins de obter um líquido claro a partir de um líquido altamente turvo, os presentes inventores constataram que o auxiliar de filtro com base em celulose da presente invenção submetido a tratamento com enzima específica tem um efeito extremamente maior para remover substâncias suspensas em comparação aos auxiliares de filtro com base em celulose convencionais. Ademais, o auxiliar de filtro da presente invenção teve um efeito ainda maior para remover substâncias suspensas do que auxiliares de filtro de terra diatomácea convencionais. De modo ainda mais surpreendente, foi constatado que o auxiliar de filtro da presente invenção também realiza uma taxa de processamento amplamente aprimorada do líquido de resíduo a ser filtrado, em comparação a auxiliares de filtro com base em celulose convencionais. Como resultado da avaliação da clareza do filtrado obtido com o uso do auxiliar de filtro da presente invenção, como capacidade de filtração através de uma membrana de microfiltração, constatou-se que aprimoramento considerável da capacidade de filtração pode ser alcançado apenas em casos em que o líquido foi obtido com o uso do auxiliar de filtro da presente invenção.

Breve Descrição dos Desenhos [012] A Figura 1 é uma imagem de SEM de uma biomassa que contém celulose submetida a tratamento de pulverização fina.

[013] A Figura 2 é um retrato que mostra o resultado de SDS-PAGE de celulase (Accellerase DUET) [014] A Figura 3 é um retrato que mostra o resultado de SDS- PAGE de enzima adsorvida de um produto tratado com celulase insolúvel em água.

[015] A Figura 4 mostra micrografias ópticas que mostram as condições de um produto hidrotermicamente tratado, em que as micrografias foram tomadas antes e após o tratamento com enzima.

[016] A Figura 5 mostra imagens de SEM que mostram as condições de um produto tratado com amônia aquosa, em que as imagens foram tomadas antes e após o tratamento com enzima.

Modo de Realização da Invenção [017] A presente invenção é descrita abaixo em maiores detalhes.

[018] A Etapa (A), que é a primeira etapa do método para a produção de um auxiliar de filtro da presente invenção, é uma etapa em que uma biomassa que contém celulose é submetida a tratamento termoquímico e/ou pulverização para obter uma biomassa pré-tratada.

[019] A biomassa que contém celulose usada no presente documento significa um recurso derivado de um organismo, cujo recurso contém celulose em não menos do que 5% em massa. Exemplos específicos da biomassa que contém celulose incluem biomassas herbáceas, como bagaço (descarte de cana), painço amarelo, capim napier, Erianthus, palha de milho (caules e folhas de maís), resíduos de tubérculos e raízes, palha de arroz, palhiço e palha de trigo; e biomassas de madeira como árvores e entulho. O teor de tal celulose, excluindo água é, de preferência 10% a 100%, com mais preferência 20% a 100%.

[020] Como tais biomassas que contêm celulose contêm lignina como macromoléculas aromáticas além de celulose/hemicelulose, as mesmas são também denominadas lignocelulose. Biomassas que contêm celulose são aproximadamente classificadas no componente de celulose, componente de hemicelulose, componente de lignina e componente inorgânico, e a razão de cada componente varia amplamente, dependendo do tipo da biomassa e das condições de crescimento.

[021] Na Etapa (A) do método para a produção de um auxiliar de filtro da presente invenção, uma biomassa que contém celulose é submetida a tratamento termoquímico e/ou pulverização. Em casos em que ambos os tratamento termoquímico e de pulverização são realizados, a ordem de tratamento termoquímico e de pulverização não é limitada. Esses podem ser realizados ao mesmo tempo, ou tratamento termoquímico e de pulverização podem ser realizados repetidamente.

[022] Exemplos do tratamento de pulverização na presente invenção incluem tratamento de pulverização fina cortando-se mecanicamente fibras com o uso de uma fresa cortadora, moinho de martelos, triturador ou similares. Há duas razões para realizar a pulverização. Primeiro, a pulverização tem um efeito de reduzir a densidade aparente mediante a reação e então para permitir a reação de quanta biomassa que contém celulose for possível no recipiente. Segundo, o tratamento de pulverização torna a reação de tratamento termoquímico ou tratamento com enzima de fácil realização. No tratamento de pulverização, um moinho de martelos ou fresa cortadora é frequentemente usado, e o tamanho de partícula médio em tais casos é de 0,1 mm a 10 mm, embora o tamanho de partícula médio seja influenciado pelo tamanho de malha usado para classificação.

[023] Exemplos de tratamento de pulverização fina incluem tratamento de fresa de esferas, e o pó obtido pode ser mais fino do que um pó obtido por tratamento de pulverização, devido à colisão entre esferas de cerâmicas como zircônia. O tamanho de partícula médio é de cerca de 10 mícrons a 100 mícrons, embora o tamanho de partícula médio seja influenciado pelo período de tempo de tratamento com fresa de esferas.

[024] Na presente invenção, o tratamento termoquímico significa tratamento térmico e/ou tratamento químico de uma biomassa que contém celulose. Mais exemplos específicos do pré-tratamento incluem tratamento ácido, no qual o tratamento é realizado com ácido sulfúrico diluído ou um sulfito em alta temperatura e alta pressão; o tratamento alcalino no qual o tratamento é realizado com uma solução aquosa de um álcali como hidróxido de cálcio ou hidróxido de sódio; o tratamento com amônia no qual o tratamento é realizado com amônia líquida ou amônia gasosa, ou uma solução de amônia aquosa; o tratamento hidrotérmico no qual o tratamento é realizado com água quente pressurizada; e tratamento por explosão a vapor no qual uma biomassa que contém celulose é vaporizada com vapor d'água por um período curto e a pressão é então instantaneamente liberada para causar pulverização devido à expansão de volume.

[025] Entre tratamentos termoquímicos, o tratamento ácido é um método de tratamento no qual uma solução aquosa ácida de ácido sulfúrico, sulfito ou similares e uma biomassa que contém celulose são tratados em condições de alta temperatura e alta pressão para obter um produto pré-tratado. Em geral, a lignina é dissolvida no tratamento ácido. Além disso, o componente de hemicelulose, que tem baixa cristalinidade, é primeiro hidrolisado, seguido por degradação do componente de celulose, que tem alta cristalinidade. Definindo-se dois ou mais estágios do processo, a eluição seletiva de cada componente, dependendo do propósito, é possível.

[026] O ácido usado no tratamento ácido é um ácido que causa hidrólise, e exemplos do ácido incluem ácido cítrico, ácido acético, ácido nítrico e ácido fosfórico. A partir de um ponto de vista econômico, o ácido sulfúrico é preferencial. A concentração do ácido é, de preferência, 0,1 a 15% em massa, com mais preferência 0,5 a 5% em massa. A temperatura de reação pode ser definida dentro da faixa de 100 a 300 °C. O tempo de reação pode ser definido dentro da faixa de 1 segundo a 60 minutos. O número de vezes de tratamento pode ser pelo menos um.

[027] O líquido no lado de componentes eluídos obtidos por esse tratamento termoquímico compreende lignina, assim como uma grande quantidade do componente de xilose derivado de hemicelulose, e o líquido pode ser aplicável na produção de xilose, ou xilitol produzido a partir de xilose. Entretanto, como a lignina é eluída similarmente à hemicelulose, é provável que o componente de lignina cause o obstrução na etapa de tratamento de filtração. Mesmo em casos em que a centrifugação é tentada, a remoção eficaz de lignina após pulverização fina é de fato impossível, visto que a lignina é um polímero orgânico aromático e, então, tem uma gravidade específica baixa. Assim, uma técnica que permite a filtração estável é exigida a fim de realizar remoção altamente eficaz também de tais componentes de partícula fina.

[028] Entre tratamentos termoquímicos, o tratamento hidrotérmico é um método no qual o tratamento é realizado com água quente pressurizada em uma temperatura de preferência de 100 a 400 °C por 1 segundo a 60 minutos. O tratamento é normalmente realizado de modo que a biomassa que contém celulose após o tratamento, que é insolúvel em água em uma temperatura normal de 25 °C, é contida em uma concentração de 0,1 a 50% em massa em relação ao peso total da biomassa que contém celulose e água. A pressão é, de preferência, 0,01 a 10 Mpa, embora varie dependendo da temperatura de tratamento. No tratamento hidrotérmico, os componentes eluídos na água quente pressurizada variam dependendo da temperatura da água quente pressurizada. Em geral, conforme a temperatura da água quente pressurizada aumenta, a eluição de tanino e lignina como o primeiro grupo da biomassa que contém celulose ocorre primeiro, e a eluição de hemicelulose como o segundo grupo então ocorre em uma temperatura de não menos do que 140 a 150 °C, seguido ainda por eluição de celulose como o terceiro grupo em uma temperatura maior do que cerca de 230 °C. Além disso, ao mesmo tempo que a eluição, a hidrólise de hemicelulose e celulose pode ocorrer.

[029] A matéria sólida após o tratamento é na forma de um pó ou argila de partículas úmidas mais finas produzidas por reação de degradação no tratamento hidrotérmico, em comparação à biomassa que contém celulose antes do tratamento hidrotérmico. Permitindo-se que a reação prossiga sob tais condições de temperatura e pressão relativamente altas, é provável que a reação de enzima de celulase ocorra ativamente, e o efeito de aumentar o desempenho do auxiliar de filtro é acentuado. Além disso, esses componentes líquidos são úteis, visto que contêm uma grande quantidade do componente de xilose derivado de hemicelulose, assim como na descrição para o tratamento ácido. Entretanto, esses componentes líquidos são soluções aquosas que contém hemicelulose, lignina, tanino e uma parte do componente de celulose eluído na água quente pressurizada. Portanto, os componentes líquidos contêm lignina e o componente de fibra no estado precipitado, e, por exemplo, coloides hidrofóbicos derivados de lignina e coloides de polissacarídeos insolúveis, de modo que a turvação é alta e a filtração é muito difícil mesmo por tratamento de filtração com um pano tecido, membrana de microfiltração ou similares.

[030] Entre tratamentos termoquímicos, tratamento por explosão a vapor é um método no qual vapor é soprado para uma biomassa que contém celulose para aumentar a temperatura, e a biomassa é exposta ao vapor em uma pressão dentro da faixa de cerca de 1 MPa a 4 MPa por 30 segundos a 10 minutos, seguido por liberação instantânea do vapor na atmosfera para causar pulverização fina. Por meio desse tratamento por explosão a vapor, o estado cristalino da biomassa é destruído e a lignina é decomposta pelo calor ao mesmo tempo, de modo que a reação de enzima ocorra facilmente e então um produto tratado com celulase insolúvel em água desejado possa ser obtido. O escoamento e similares são produzidos por descanso para remover o produto tratado assim obtido, assim como o componente de solução derivado do vapor e do componente de lignina fixado à superfície de parede do equipamento mediante a explosão. Além disso, o escoamento é altamente viscoso, e uma grande quantidade de depósitos são contidos no mesmo. Portanto, o tratamento de drenagem é difícil.

[031] Entre tratamentos termoquímicos, o tratamento alcalino é um método de tratamento no qual uma biomassa que contém celulose é reagida em uma solução alcalina aquosa, normalmente uma solução aquosa de um sal de hidróxido (excluindo hidróxido de amônio). Através do tratamento alcalino, a lignina, que inibe as reações de celulose/hemicelulose por celulase, pode ser principalmente removida. Assim como o sal de hidróxido, hidróxido de sódio ou hidróxido de cálcio é, de preferência, usado.

[032] A concentração da solução alcalina aquosa é, de preferência, dentro da faixa de 0,1 a 60% em massa, e o tratamento é realizado adicionando-se a solução a uma biomassa que contém celulose e desempenhando-se a reação em uma temperatura dentro da faixa de normalmente 100 a 200 °C, de preferência 110 °C a 180 °C. O tratamento pode ser realizado uma ou mais vezes. Em casos em que o tratamento alcalino é realizado duas ou mais vezes, as condições para os tratamentos podem ser diferentes entre si. Na produção de uma biomassa que contém celulose pelo tratamento alcalino, a lignina é muito seletivamente removida pelo álcali, de modo que o tratamento alcalino, similarmente ao tratamento ácido, seja um método preferencial para a produção do auxiliar também a partir dos pontos de vista de descoloração e similares. Além disso, como o aquecimento também causa ativamente a degradação de hemicelulose, apenas o componente de celulose pode ser deixado para permanecer em uma grande quantidade.

[033] Por outro lado, como o componente de líquido contém uma grande quantidade de lignina, um líquido muito turvo é gerado em normal temperatura por suspensão de componentes precipitados derivados de lignina, e o componente de lignina em coloides. O líquido resultante é o denominado licor negro. O licor negro é normalmente submetido a centrifugação e evaporação para usar como um agente de combustão mas, como o licor negro é altamente viscoso e altamente turvo, é difícil de aumentar sua clareza por um processo de filtração.

[034] Entre tratamentos termoquímicos, o tratamento com amônia é um método de tratamento no qual uma solução de amônia aquosa ou amônia (líquida ou gasosa) é reagida com uma biomassa derivada de celulose. Exemplos do método incluem os métodos descritos nos documentos JP 2008161125 A (método com o uso de amônia pura) e JP 2008-535664 A (método com o uso de uma solução de amônia aquosa).

[035] No tratamento com amônia, a reação do componente de celulose com amônia destrói o estado cristalino de celulose, e isola a lignina de hemicelulose ligada ao mesmo. Essa reação pode ser desempenhada em uma temperatura menor do que a temperatura em outros tratamentos termoquímicos, que são realizados, de preferência, a 40 °C a 180 °C, com mais preferência a 60 °C a 150 °C. Portanto, comparados a outros pré-tratamentos, é menos provável que a eluição do componente de hemicelulose a partir dos sólidos obtidos no lado de componente líquido ocorra, e então os sólidos contêm uma grande quantidade de hemicelulose. Portanto, assim como a enzima para obter o auxiliar de filtro da presente invenção, um agente de enzima que é mais provável de degradar hemicelulose tende a ser de preferência usada. Por outro lado, conforme descrito acima, o componente de líquido tende a conter uma quantidade menor de fatores que inibem a filtração, em comparação a casos de outros tratamentos termoquímicos. Entretanto, como a reação de degradação de lignina é causada por calor e amônia, componentes coloidais derivados de lignina suspensos estão presentes.

[036] Como, conforme descrito acima, o componente de líquido gerado na etapa de tratamento termoquímico é submetido a alta temperatura e alta pressão, a lignina presente ao redor celulose/hemicelulose como uma matriz é degradada em um estado coloidal. Mediante a clarificação do componente de líquido por filtração através de um pano tecido ou membrana de microfiltração, essa lignina causa um problema que componentes insolúveis que inibem a clareza não podem ser removidos, e um problema que uma membrana, como um pano tecido ou membrana de microfiltração, é facilmente obstruída durante a filtração.

[037] Na etapa subsequente, Etapa (B), a biomassa pré-tratada obtida na Etapa (A) é tratada com celulase para obter um produto tratado com celulase.

[038] Na presente invenção, a celulase significa um componente de enzima que tem uma ação de degradar o componente de celulose em uma biomassa que contém celulose, ou que auxilia a degradação de celulose. Exemplos específicos do componente de enzima incluem celobiohidrolase, endoglucanase, exoglucanase, hemicelulase, enzimas de intumescimento de biomassa, β-glucosidase, xilanase e xilosidase. Por exemplo, como a hidrólise do componente de celulose pode ser eficazmente realizada por um efeito coordenado ou efeito complementar por tal pluralidade de componentes de enzimas, os mesmos são, de preferência, usados na presente invenção. De preferência, a celulase contém especialmente celobiohidrolase [039] Na presente invenção, a celulase a ser usada é, de preferência, celulase produzida por um micro-organismo. Por exemplo, a celulase pode compreender uma pluralidade de componentes de enzimas produzidos por um único tipo de micro-organismo, ou pode ser uma mistura de componentes de enzimas produzidas por uma pluralidade de tipos de microorganismos.

[040] O micro-organismo que produz celulase é um micro organismo que produz intracelular ou extracelularmente a celulase, de preferência um micro-organismo que produz extracelularmente celulase. Isso é devido ao fato de que celulase pode ser mais facilmente recuperada de um micro-organismo se o micro-organismo produzir celulase extracelularmente.

[041] O micro-organismo que produz celulase é um microorganismo que produz componente(s) de enzima descrito(s) acima. Como fungos filamentosos classificados como Trichoderma ou Acremonium produzem extracelularmente uma grande quantidade de celulase, os mesmos podem, de preferência, ser usados especialmente como micro-organismos que produzem celulase.

[042] A celulase usada na presente invenção é, de preferência, celulase derivada de um fungo Trichoderma. Mais especificamente, a celulase é, com mais preferência, celulase derivada de um fungo Trichoderma, como Trichoderma reesei QM9414, Trichoderma reesei QM9123, Trichoderma reesei Rut C-30, Trichoderma reesei PC3-7, Trichoderma reesei CL-847, Trichoderma reesei MCG77, Trichoderma reesei MCG80 ou Trichoderma viride QM9123. A celulase é, com ainda mais preferência, celulase derivada de Trichoderma reesei.

[043] A celulase pode ser derivada de uma cepa mutante produzida acentuando-se a produtividade de celulase de um fungo filamentoso Trichoderma por mutagênese com o uso de, por exemplo, um agente mutagênico ou irradiação UV. Por exemplo, a celulase pode ser derivada de uma cepa mutante produzida por modificação de um fungo filamentoso Trichoderma, de modo que alguns componentes de enzimas são altamente expressados, cuja celulase tem uma razão de composição alterada de celulases.

[044] Na presente invenção, uma celulase comercialmente disponível derivada de um fungo Trichoderma pode ser usada. Exemplos da celulase comercialmente disponível incluem “Cellic CTec” (marca registrada) e “Cellic CTec2” (marca registrada), fabricadas por Novozymes; “Accellerase” (marca registrada) 1000, “Accellerase” (marca registrada) 1500 e “Accellerase” (marca registrada) DUET, fabricadas por Danisco Japan Ltd.; e “Celulase de Trichoderma reesei ATCC 26921”, “Celulase de Trichoderma viride” e “Celulase de Trichoderma longibrachiatum”, fabricadas por Sigma Aldrich.

[045] Além disso, na presente invenção, a celulase pode ser usada como uma mistura com uma enzima derivada de um fungo que pertence a outro gênero. Exemplos de produtos comercialmente disponíveis de tal enzima incluem “Novozymes 188”, derivado de Aspergillus niger, fabricadas por Novozymes. A enzima também pode ser uma enzima produzida por adição de uma enzima que auxilia a ação de celulase.

[046] A celulase derivada de Trichoderma pode ser obtida cultivando-se um fungo Trichoderma por um período arbitrário em um meio preparado de modo que o fungo produza o componente de enzima. Em termos do componente de meio a ser usado, um meio complementado com celulose é, de preferência, usado para promover a produção de celulase. Alternativamente, o próprio líquido de cultura, ou o sobrenadante de cultura após a remoção de células de Trichoderma é usado de preferência. Além disso, o meio pode ser complementado com aditivos, como um inibidor de protease, dispersante, solubilizante e estabilizante.

[047] Em termos do método para obter um produto tratado com celulase, primeiro, água é adicionada de modo que a concentração de sólidos seja, de preferência, não mais do que 40% em massa, com mais preferência não mais do que 20% em massa, para tornar o produto em uma pasta aquosa. Embora o limite inferior da concentração de sólidos do produto a ser tratado não seja limitado, a eficácia pode ser baixa em casos em que a concentração de sólidos seja muito baixa. Portanto, a concentração de sólidos normalmente não é menos do que 5% em massa, de preferência não menos do que 8% em massa.

Além disso, é preferencial ajustar o pH para um valor dentro da faixa de 3 a 7, e para reagir a celulase, que é uma enzima sacarificante, em uma razão de peso dentro da faixa de 1/1.000 a 1/10 com a biomassa que contém celulose antes do tratamento termoquímico e tratamento com enzima em termos do peso seco. Em casos em que a razão de peso de celulase não é mais do que 1/1.000, o efeito para causar degradação é baixo, enquanto que, em casos em que a razão de peso de celulase não é menos do que 1/10, o efeito não muda, de modo que a razão de peso de celulase é, de preferência, não mais do que 1/10, em que o efeito alcança o limite superior, de um ponto de vista econômico. A temperatura de reação é, de preferência, 20 °C a 100 °C, com mais preferência 30 °C a 70 °C. Isso é devido ao fato de que, em casos em que a temperatura de reação não é mais do que 20 °C, a taxa de reação de degradação de enzima é baixa, enquanto que, em casos em que a temperatura de reação não é menos do que 100 °C, a desativação da enzima ocorre facilmente. O tempo de reação é apropriadamente definido dependendo da temperatura de reação, concentração de sólidos do produto a ser tratado, a atividade de celulase e a quantidade de celulase usada. O tempo de reação é normalmente cerca de 6 horas a 96 horas, de preferência, cerca de 12 horas a 48 horas.

[048] Na etapa subsequente, Etapa (C), o teor de sólidos do produto tratado com celulase da Etapa (B) (produto tratado com celulase insolúvel em água) é obtido.

[049] O teor de sólidos do produto tratado com celulase na presente invenção, isto é, o produto tratado com celulase insolúvel em água, é a matéria insolúvel em água obtida como sólidos após a remoção, por separação de sólido-líquido, dos componentes eluídos em água pelo tratamento de celulase na Etapa (B).

[050] O termo “insolúvel em água” no presente documento significa ser insolúvel em água, isto é, um componente que causa difusão de luz quando está presente na água. Mais especificamente, isso significa uma substância que precipita por ultracentrifugação a 10.000 G ou, mesmo em casos em que a precipitação não ocorrer por ultracentrifugação, mas a porção sobrenadante está em um estado coloidal, a substância de componente coloidal é considerada como sendo insolúvel em água.

[051] A separação do teor de sólidos do produto tratado com celulase pode ser realizada por centrifugação ou filtração. A aceleração centrífuga não é limitada, e, como o objeto pode ser alcançado mesmo em uma aceleração baixa, a aceleração centrífuga é, de preferência, cerca de 500 G a 4.000 G, com mais preferência cerca de 1.000 G a 3.000 G, dos pontos de vista da simplicidade de operação e do custo. Em casos em que o teor de sólidos é separado por filtração, o método de filtração não é limitado. Como, nesse estágio, o produto ainda é altamente turvo, a filtração é, de preferência, realizada por filtro-prensa dos pontos de vista da simplicidade de operação. O filtro-prensa é um método de tratamento de filtração com o uso de um pano de filtro que é um pano tecido ou pano não tecido, e pode ser facilmente realizado com o uso de um dispositivo e pano de filtro comercialmente disponível. A pressão de compressão durante o processo do filtro-prensa não é limitada, e é cerca de 0,01 MPa a 2 MPa, de preferência, cerca de 0,05 MPa a 1 MPa. O tipo do filtro-prensa pode ser um tipo vertical ou um tipo horizontal. Em termos do método de transferência de líquido, o líquido pode ser transferido com uma bomba, ou pode ser transferido sob pressão de um gás comprimido. Exemplos do dispositivo incluem “PNEUMAPRESS” (marca registrada), fabricado por FLSmidth; “LastaFilter” (marca registrada), fabricado por Ishigaki Company, Ltd.; e “AUTOPAC” (marca registrada), fabricado por Daiki Ataka Engineering Co., Ltd.

[052] O tamanho de partícula do produto tratado com celulase insolúvel em água obtido pelo método da presente invenção descrito acima não é limitado. Isso é devido ao fato de que, com base na observação de fotografias, tomadas sob o microscópio de luz ou o microscópio eletrônico, do produto tratado com celulase insolúvel em água usada na presente invenção, constatou-se que o produto está em um estado em que partículas dispersas que tem vários tamanhos de partículas na faixa de diversas dezenas de nanômetros a diversas centenas de micrômetros, assim como componentes adesivos derivados de lignina, cujos componentes não poderiam ser contemplados como partículas, foram contidas.

[053] Em termos da composição do produto tratado com celulase insolúvel em água obtido pelo método da presente invenção, o teor de celulose é, de preferência, de 10% a 95% em massa, com mais preferência de 20% a 90% em massa. Muitos auxiliares de filtro com base em celulose têm um teor de celulose maior e contêm o componente de celulose em não menos do que 95% em massa. Entretanto, o produto tratado com celulase insolúvel em água da presente invenção é diferente daqueles auxiliares de filtro com base em celulose. Além disso, é difícil de desempenhar hidrólise para alcançar uma concentração de componente de celulose de menos do que 10%, e, em tais casos, o tempo de reação é extremamente longo, de modo que a reação seja ineficaz a partir de um ponto de vista econômico.

[054] A razão pela qual o teor não pode ser aumentado é que, como o tratamento termoquímico é realizado em alguns casos, os componentes de lignina e hemicelulose contidos pode variar. Entretanto, as composições antes e após o tratamento com enzima podem ser definidas, visto que componentes de polissacarídeo são positivamente degradados pela enzima, e a taxa de resíduo de degradação (definida pelo método LAP de NREL, consulte o Exemplo de Referência 4) após o tratamento com enzima é, de preferência, não menos do que 1,5 vezes maior do que aquele de antes do tratamento com enzima. Assume-se que isso é devido ao fato de que o componente de celulose é seletivamente degradado para tornar uma parte de partículas fibrosas em pedaços finos, enquanto que apenas o componente de celulose é degradado para aumentar a área de superfície, que resulta em um aumento notável na taxa de adesão de componentes suspensos. A taxa de resíduo de degradação é, de preferência, não menos do que 1,5 vezes maior, com mais preferência 1,7 a 50 vezes maior. Embora a degradação prossiga com o tempo devido à reação por celulase, a taxa de resíduo de degradação foi definido para, de preferência, não menos do que 1,5 vezes com base nos valores observados nos Exemplos e a partir de um ponto de vista econômico, assumindo um tempo de reação de 24 horas. Como a reação de degradação é uma reação de equilíbrio, é difícil de alcançar a degradação de toda a celulose. Portanto, o limite superior foi definido para, de preferência, não mais do que 50 vezes.

[055] A presente invenção também fornece um auxiliar de filtro com base em celulose que compreende um produto tratado com celulase insolúvel em água de uma biomassa que contém celulose que pode ser produzida pelo método descrito acima. O auxiliar de filtro com base em celulose no presente documento significa um auxiliar de filtro preparado com o uso como uma matéria-prima a biomassa que contém celulose descrita acima. Exemplos de produtos comercialmente disponíveis de um auxiliar de filtro com base em celulose incluem “VITACEL” (marca registrada) 600/30, 600/20, 600/10 e 600/05, “ARBOCEL” (marca registrada) 600/30, 600/20 e 600/10, “LIGNOCEL” (marca registrada), e “VIVAPUR” (marca registrada), fabricados por J. Rettenmaier & Sohne GmbH + Co. KG; “FIBER-CEL” (marca registrada) BH40, BH100 e SW10, fabricados por Johns-Manville Corporation; “CELISH” (marca registrada) e “Pulpflock” (marca registrada), fabricados por Daicel Finechem Ltd.; e “KC Flock” (marca registrada), fabricados por Nippon Paper Industries Co., Ltd.

[056] A razão pela qual o produto tratado com celulase insolúvel em água usado na presente invenção que funciona de modo altamente eficaz como um auxiliar de filtro é que o produto é uma mistura que contém componentes particulados produzidos por degradação com celulase, assim como componentes que dificilmente se submete à reação de degradação por reação de enzima, mesmo após tratamento de pulverização/termoquímico, e cujos componentes adesivos derivados de lignina gerados durante a reação de enzima adsorvem componentes suspensos. Assume-se que esses efeitos agem de maneira complexa.

[057] Exemplos do uso do auxiliar de filtro da presente invenção incluem tratamento de água de serviço, tratamento de água reutilizada, tratamento de esgoto, tratamento de drenagem, indústria química, indústria alimentícia e purificação de produtos farmacêuticos. Entre esses, usos preferenciais são tratamento de esgoto, tratamento de drenagem, indústria alimentícia, indústria química e indústria farmacêutica na qual a turvação pode ser dificilmente diminuída. Um uso mais preferencial é a filtração de um líquido turvo, como o líquido de resíduo derivado de biomassa gerado pelo tratamento de pulverização ou tratamento termoquímico descrito acima, ou um líquido de resíduo derivado de fermentação que compreende um micro-organismo como uma levedura ou bactéria.

[058] Um líquido de resíduo derivado de biomassa contém um grande número de substâncias hidrofóbicas derivadas de lignina, e um líquido de resíduo derivado de fermentação contém um grande número de microorganismos como leveduras ou bactérias com tamanhos de diversos micrômetros. As substâncias suspensas em ambos os líquidos de resíduo são substâncias orgânicas que tem gravidade específica baixa e alta adesão. Esses são fatores prováveis para causar obstrução de um pano tecido ou membrana de microfiltração durante o tratamento de filtração.

[059] Em particular, foi constatado pela presente invenção que o filtrado processado com o auxiliar de filtro da presente invenção pode reduzir os componentes de incrustação gerados mediante o tratamento de membrana tardio. O auxiliar de filtro usado na presente invenção é altamente aplicável a um pré-tratamento para um pós-tratamento, especialmente um processo de filtração com o uso de uma membrana de microfiltração, membrana de ultrafiltração, membrana de nanofiltração, membrana de osmose reversa ou similares. Além disso, como o escoamento orgânico derivado do líquido a ser filtrado é envolvido na tendência a facilmente causar a obstrução da membrana, o auxiliar de filtro da presente invenção é especialmente eficaz em casos em que o material da membrana é derivado de um composto macromolecular.

[060] O método de tratamento de filtração com o uso do auxiliar de filtro da presente invenção não é limitado, e o método de tratamento de filtração é, com mais preferência, um método com o uso de um pano de filtro que é um pano tecido ou não tecido. O pano de filtro pode ter um filme de nível de membrana de microfiltração formado no mesmo. Com mais preferência, o método é filtração a vácuo ou filtração por pressão com o uso do pano de filtro. Exemplos da filtração a vácuo incluem os métodos de filtração de tipo Nutsche, tipo de filtro de correia e tipo de prensa de correia. Exemplos da filtração por pressão incluem os métodos de filtração de tipo filtração centrífuga, tipo filtro-prensa e tipo prensa giratória. Entre esses, a filtração por pressão é preferencial como o método de filtração da presente invenção. Isto é, em casos em que o auxiliar de filtro da presente invenção é usado, a presença de partículas finas produzidas por tratamento com enzima causa perda de pressão significativa devido ao auxiliar de filtro, e, portanto, a filtração por pressão é preferencial, visto que permite uma grande diferença de pressão entre o lado primário e o lado secundário. Em particular, entre os métodos de filtração por pressão, filtro-prensa pode diminuir amplamente o teor de água da mistura do auxiliar de filtro usado e o teor de sólidos do líquido tratado pela função de compressão. Como o teor de sólidos obtido por filtro-prensa pode ser facilmente queimado e a eficácia de combustão é alta devido a seu baixo teor de água, efeitos secundários, como a recuperação de energia do teor de sólidos pode ser obtida. O método por si da filtração pode ser realizado da mesma maneira como métodos de filtração conhecidos, exceto que a filtração é realizada juntamente com o auxiliar de filtro da presente invenção.

[061] No uso do auxiliar de filtro da presente invenção, a biomassa que contém celulose como o produto processado tem celulase fixada à mesma. Por exemplo, reagindo-se SDS (dodecil sulfato de sódio) com o produto tratado com celulase insolúvel em água e submetendo-se o produto de reação à análise de SDS-PAGE, caso o tratamento de celulase foi realizado ou não pode ser julgado. Entre celulases fixadas na biomassa que contém celulose, a quantidade de celobiohidrolase é especialmente grande.

Exemplos [062] A presente invenção é descrita abaixo mais especificamente através dos Exemplos. Entretanto, a presente invenção não é limitada aos Exemplos abaixo.

[063] Cada valor de medição nos Exemplos, Exemplos Comparativos e Exemplos de Referência abaixo é um valor médio calculado por medição de três pontos.

Exemplo de Referência 1 Biomassa a Ser Usada como Amostra [064] Palha de arroz e palha de trigo como biomassas foram pulverizadas com o uso de uma fresa cortadora contínua (fabricada por IKA, MF10 basicS1) em tamanhos de 2 mm a 3 mm, para obter biomassas pulverizadas.

Exemplo de Referência 2 método para Medir Teor de Água [065] O teor de água foi medido com o uso de um medidor de umidade infravermelho (fabricado por Kett Electric Laboratory, FD-720) mantendo-se a amostra em uma temperatura de 120 °C para medir a diferença entre o valor estável após evaporação e o valor inicial.

Exemplo de Referência 3 método para Medir Turvação [066] A turvação do líquido foi medida (antes da filtração e após a filtração) com o uso de um turbidímetro portátil (fabricado por HACH, 2100P).

Exemplo de Referência 4 Método para Medir Composição de Biomassa [067] A composição foi analisada pelo seguinte método com referência ao método LAP (“Determination of Structural Carbohydrates and Lignina in Biomass, Laboratory Analytical Procedure (LAP)”) publicado por NREL.

[068] Uma quantidade apropriada da amostra foi submetida à medição do teor de água pelo método do Exemplo de Referência 2 descrito acima. Subsequentemente, o teor de água, de acordo com o Exemplo de Referência 2 foi calculado, e a amostra seca obtida foi submetida a calor intenso em uma temperatura de 600 °C, para determinar o teor de cinzas.

[069] A amostra foi transferida pra uma bandeja de aço inoxidável, e seca na atmosfera do laboratório até o equilíbrio ser quase alcançado. A amostra foi então pulverizada com uma fresa Wiley, e o tamanho de partícula foi ajustado para cerca de 200 a 500 pm com uma peneira. A amostra cujas condições foram controladas foi seca em uma temperatura de 60 °C sob vácuo, e o teor à base de massa seca absoluta de cada componente foi calculado por correção para a massa seca absoluta. Com o uso de um saldo, 0,3 g da amostra de análise foi medida, e a amostra foi colocada em um béquer. A essa amostra, 3 ml de 72% de ácido sulfúrico foi adicionado, e a mistura resultante foi deixada para repousar em uma temperatura de 30 °C com agitação ocasional por 1 hora. O líquido de reação resultante, juntamente com 84 ml de água purificada, foi completamente transferido para uma garrafa de pressão, e termólise foi realizada em uma temperatura de 120 °C por 1 hora em um autoclave. Desde então, o líquido após a degradação e o resíduo foram separados entre si por filtração, e o filtrado e lavagens do resíduo foram misturados para fornecer 100 ml de um líquido de teste. Além disso, um teste para adição e recuperação com o uso de monossacarídeos para correção para sobredegradação de açúcares foi realizado paralelamente com a degradação de calor. Monossacarídeos (xilose, arabinose, manose, glicose e galactose) no líquido de teste foram quantificados pelo método de cromatografia líquida de alto desempenho (GL-7400, fabricada por GL Science, detecção de fluorescência). Com base nas concentrações de monossacarídeo e a quantidade de amostra degradada no líquido obtido após a degradação, as quantidades de açúcares constituintes na amostra foram calculadas.

[070] Através do teste de adição/recuperação de monossacarídeos, as quantidades de açúcares constituintes foram determinadas. Com o uso do fator de correção de superdegradação de açúcar (Sf: fator de sobrevivência) durante a termólise, as quantidades de açúcares constituintes foram corrigidas.

Exemplo de Referência 5 Preparação de Amostra de líquido de Levedura [071] Com o uso de uma cepa de levedura (OC2, Saccharomyces cerevisiae, levedura de vinho), um líquido de levedura foi preparado. Em termos do meio, o meio que tem a composição mostrada na Tabela 1 foi submetido a esterilização com filtro (Millipore, Stericup de 0,22 pm) antes do uso na fermentação.

[072] A cepa OC2 foi cultivada com agitação de um dia para o outro em 5 ml de um meio de fermentação (meio de pré-cultura) colocado em um tubo de teste (pré-cultura). A partir do líquido de pré-cultura obtido, a levedura foi recuperada através de centrifugação, e a levedura recuperada foi lavada bem com 15 ml de água estéril. A levedura lavada foi inoculada para 100 ml do meio mostrado na Tabela 1, e cultivada com agitação por 24 horas em um frasco de Sakaguchi de 500 ml (cultura principal). Para obter o assim obtido líquido de levedura em uma quantidade predeterminada, a cultura foi realizada em uma pluralidade de frascos.

Tabela 1 Exemplo 1 Auxiliar de Filtro Obtido Através do Tratamento com Ácido Sulfúrico Diluído/Tratamento com enzima [073] A biomassa pulverizada de palha de arroz obtida no Exemplo de Referência 1 foi embebida em solução aquosa de ácido sulfúrico a 1 %, e submetida ao autoclave a uma temperatura de 150 °C por 30 minutos (com o uso de um autoclave manufaturado por Nitto Koatsu Co., Ltd.). Depois disso, a separação sólido/líquido foi realizada para separar a solução aquosa de ácido sulfúrico (doravante chamada de líquido tratado com ácido sulfúrico diluído) da celulose tratada com ácido sulfúrico. Subsequentemente, a celulose tratada com ácido sulfúrico foi misturada com o líquido tratado com ácido sulfúrico diluído agitando-se de modo que os a concentração de sólidos fosse de 10% em massa, e o pH foi ajustado para cerca de 5 com hidróxido de sódio, para obter uma mistura. A essa mistura, Accellerase Duet (derivado de Trichoderma reesei, manufaturado pela Danisco Japan) como uma celulase foi adicionada, e a mistura resultante foi misturada agitando-se a uma temperatura de 50 °C por 1 dia para realizar uma reação de hidrólise, para obter uma pasta aquosa tratada com enzima/ácido sulfúrico. Depois disso, para simular as condições de um aparelho decantador em fuso, centrifugação (1.500 G) foi realizada por 1 minuto, para obter um produto tratado com celulase insolúvel em água como sólidos com um teor de água de 76,4% em massa (doravante chamado de auxiliar tratado com enzima).

[074] A 1 l do líquido tratado com ácido sulfúrico diluído, 500 g do auxiliar tratado com enzima foram adicionados para preparar um total de 1,5 kg de uma mistura. Após agitar a mistura para preparar uma pasta aquosa uniforme, um tratamento por filtro-prensa foi realizado (com o uso de um dispositivo de filtração compacto MO-4, manufaturado pelas Yabuta Industries Co., Ltd.). Visto que o filtrado de fase inicial tem turvação alta, o filtrado obtido em 1 minuto após o início da filtração foi retornado ao tanque de líquido bruto. Como um pano de filtro, T2731C foi usada, e o tratamento de filtração foi realizado por 24 minutos. A turvação do líquido tratado com ácido sulfúrico diluído antes do tratamento com filtro-prensa foi de 300 NTU, enquanto a turvação do líquido após o tratamento com filtro-prensa foi de 5 NTU. Com o uso de 100 ml do líquido tratado com ácido sulfúrico diluído após o tratamento, a operação de filtração sem saída foi realizada com uma membrana de microfiltração (“Stericup HV” de 0,45 pm (marca comercial registrada), manufaturada pela Millipore). A operação de filtração foi realizada a uma pressão de sucção constante de 80 kPa. O tempo de filtração para cada condição é mostrado na Tabela 2 (diferenças nas propriedades do líquido avaliadas com o uso de, como índices, a turvação do líquido tratado e o tratamento com membrana de microfiltração (líquido tratado com ácido sulfúrico diluído).

Exemplo Comparativo 1 [075] Foi fornecida uma centena de mililitros de cada um dentre o líquido tratado com ácido sulfúrico diluído do Exemplo 1 (Líquido A), um líquido preparado através do tratamento com filtro-prensa sem a adição do líquido tratado com ácido sulfúrico diluído (Líquido B), um líquido preparado misturando- se a celulose tratada com ácido sulfúrico do Exemplo 1 com o líquido tratado com ácido sulfúrico diluído e submetendo-se a mistura resultante ao mesmo tratamento com filtro-prensa conforme no Exemplo 1 (Líquido C) e um líquido preparado centrifugando-se o líquido tratado com ácido sulfúrico diluído com uma Centrífuga de tipo De Laval (manufaturada pela GEA Westfalia) a 8.000 G (Líquido D). A turvação de cada líquido, e o resultado do tratamento com membrana de microfiltração que foi realizado da mesma maneira do Exemplo 1, são resumidos na Tabela 2. Além dos fatos mostrados no Exemplo 1, foi constatado, com base na comparação com o Líquido D do Exemplo Comparativo 1, que a taxa de filtração através da membrana de microfiltração foi baixa mesmo no caso em que a turvação foi de 12 NTU, e portanto que a turvação e a taxa de filtração através da membrana de microfiltração não se correlacionam necessariamente entre si.

Tabela 2 Exemplo 2 Auxiliar de Filtro Obtido pela Presente Invenção (Com o Uso de Filtro-prensa) [076] A pasta aquosa tratada com enzima/ácido sulfúrico obtida no Exemplo 1 foi submetida ao tratamento com filtro-prensa (pressão de compressão: 0,5 MPa), para obter como sólidos um produto tratado com celulase insolúvel em água com um teor de água de 52,1%.

[077] Visto que o auxiliar tratado com enzima obtido não teve fluidez e foi solidificado, 250 g do auxiliar tratado com enzima esmagados manualmente foram adicionados a 1,8 l do líquido tratado com ácido sulfúrico diluído para preparar um total de cerca de 2 kg de uma mistura. A mistura resultante foi agitada para preparar uma pasta aquosa uniforme, e submetida novamente ao tratamento com filtro-prensa. O tempo do tratamento de filtração foi de 30 minutos. A turvação desse líquido tratado, e o resultado do tratamento com membrana de microfiltração que foi realizado da mesma maneira do Exemplo 1 são mostrados na Tabela 3 (o case em que um auxiliar tratado com enzima foi obtido com um filtro-prensa).

[078] Com base na comparação com o Exemplo 1, constatou-se que o método de separação sólido/líquido antes da realização do tratamento com enzima não é limitado e pode ser filtração ou centrifugação.

Tabela 3 Exemplo 3 Auxiliar de Filtro Obtido por Tratamento Hidrotérmico/Tratamento com Enzima [079] Casca de arroz foi embebida em água, e tratada com um autoclave (manufaturado pela Nitto Koatsu Co., Ltd.) com agitação a uma temperatura de 180 °C por 20 minutos. A pressão dessa vez foi de 7 MPa. Depois disso, uma separação sólido/líquido foi realizada com o uso de uma centrífuga (1.500 G) para separar o componente da solução (doravante chamado de líquido tratado hidrotermicamente) e o componente sólido (doravante chamado de biomassa tratada hidrotermicamente) um do outro. Ao componente de biomassa tratado hidrotermicamente obtido, foi adicionada água de modo que o teor de sólidos fosse de 10% em massa, e uma solução aquosa de hidróxido de sódio foi adicionada à mistura resultante para pH 5, para preparar uma pasta aquosa, seguida da adição de 1/40 de volume de Accellerase Duet à pasta aquosa. Subsequentemente, a mistura resultante foi permitida a reagir a uma temperatura constante de 50 °C com agitação por 24 horas. Depois disso, a pasta aquosa foi centrifugada a uma pressão de 1.500 G por 1 minuto para obter um produto tratado com celulase insolúvel em água. O teor de água do auxiliar tratado com enzima obtido foi de 78,1%.

[080] A 1 l do líquido tratado hidrotermicamente, 500 g do auxiliar tratado com enzima foram adicionados para preparar um total de 1,5 kg de uma mistura, e a mistura foi, então, agitada para fornecer uma pasta aquosa uniforme, seguida da realização do tratamento com filtro-prensa da mesma maneira do Exemplo 1. A turvação do líquido tratado hidrotermicamente antes do tratamento com filtro-prensa foi superior a 1.000 NTU, enquanto a turvação do líquido após o tratamento com filtro-prensa foi de 5 NTU. Com o uso de 100 ml do líquido tratado hidrotermicamente após o tratamento, o tratamento por filtração sem saída foi realizado com uma membrana de microfiltração da mesma maneira do Exemplo 1. Os resultados são mostrados na Tabela 4 (o resultado obtido através da realização do tratamento com membrana de microfiltração (líquido tratado hidrotermicamente)). A partir do resultado de comparação com o Exemplo Comparativo 2, foi constatado, de modo semelhante ao Exemplo 1, que, também no caso em que casca de arroz foi usada e o tratamento hidrotérmico foi realizado como o tratamento termoquímico de modo que o pré-tratamento através do tratamento hidrotérmico fosse seguido pelo uso do auxiliar de filtro tratado com enzima, a turvação do líquido tratado foi mais baixa e o efeito de remoção de componentes suspensos foi maior do que em outros casos. Além disso, constatou-se que a taxa de filtração através da membrana de microfiltração foi aprimorada de modo notável.

Exemplo Comparativo 2 [081] O líquido tratado hidrotermicamente do Exemplo 3 (Líquido E), um líquido preparado submetendo-se diretamente o líquido tratado hidrotermicamente ao tratamento com filtro-prensa (Líquido F) e um líquido preparado adicionando-se a biomassa tratada hidrotermicamente e, em seguida, realizando-se o tratamento com filtro-prensa (Líquido G) foram submetidos ao mesmo tratamento de teste de filtração sem saída com uma membrana de microfiltração conforme no Exemplo 3. Os resultados são mostrados na Tabela 4. Quando o líquido tratado hidrotermicamente foi diretamente submetido ao tratamento com filtro-prensa, a obstrução do pano de filtro ocorreu 5 minutos mais tarde. O líquido tratado quase não podia ser obtido, e a quantidade de líquido obtido foi de apenas 120 ml. Uma centena de mililitros do líquido obtido foi submetida como Líquido F ao mesmo tratamento com membrana de microfiltração.

Tabela 4 Exemplo 4 Auxiliar de Filtro Obtido por Tratamento por Explosão a Vapor [082] A um aparelho de explosão a vapor (manufaturado pela Nihon Dennetsu Co., Ltd.; tamanho, 30 l), a biomassa pulverizada de palha de arroz foi alimentada, e vapor foi injetado. Uma pressão de 2,5 MPa foi mantida 2,5 minutos para realizar o tratamento por explosão. Durante a operação, uma escoamento (escoamento em marcha lenta) foi gerada. O teor de água da biomassa tratada por explosão foi de 84,4%. Água foi adicionada à biomassa tratada por explosão de modo que teor de sólidos fosse de 10% em massa, e um a solução aquosa de hidróxido de sódio foi adicionada à mistura resultante para pH 5, para preparar uma pasta aquosa, seguida da adição de 1/40 de volume de Accellerase Duet à pasta aquosa. Subsequentemente, a mistura resultante foi permitida a reagir a uma temperatura constante de 50 °C com agitação por 24 horas. A pasta aquosa após a reação foi submetida a tratamento com filtro-prensa, para obter um produto tratado com celulase insolúvel em água com um teor de água de 50,9%.

[083] Visto que o auxiliar tratado com enzima obtido não teve fluidez e foi solidificado, 100 g do auxiliar tratado com enzima esmagado manualmente foram adicionados a 1,8 do escoamento por explosão para preparar um total de cerca de 2 kg de uma mistura. A mistura resultante foi agitada para preparar uma pasta aquosa uniforme, e submetida novamente ao tratamento com filtro-prensa da mesma maneira do Exemplo 1. O tempo do tratamento de filtração foi de 20 minutos. A turvação do escoamento por explosão antes do tratamento com filtro-prensa foi superior a 1.000 NTU, enquanto a turvação do líquido após o tratamento com filtro-prensa foi 2 de NTU. Com o uso de 100 ml da escoamento por explosão após o tratamento, o tratamento com membrana de microfiltração foi realizado da mesma maneira do Exemplo 1. Os resultados são mostrados na Tabela 5 (resultado do tratamento com membrana de microfiltração (escoamento por explosão)). Com base na comparação com o Exemplo Comparativo 3, foi constatado, de modo semelhante ao Exemplo 1, que, também no caso em que tratamento por explosão foi realizado de modo que o tratamento por explosão como um tratamento fisioquímico fosse permitido pelo uso do auxiliar de filtro tratado com enzima, a turvação do líquido tratado foi mais baixa e o efeito de remoção dos componentes suspensos foi maior do que em outros casos. Além disso, constatou-se que a taxa de filtração através da membrana de microfiltração foi aprimorada de modo notável.

Exemplo Comparativo 3 [084] Cada um dentre a escoamento por explosão (Líquido H), um líquido preparado submetendo-se a escoamento por explosão ao tratamento com filtro-prensa sem a adição o auxiliar (Líquido I), e um líquido preparado adicionando-se diretamente a biomassa tratada por explosão e, em seguida, realizando-se o tratamento com filtro-prensa (Líquido J), foi submetido aos mesmos testes de tratamento de microfiltração e turvação do Exemplo 4. Os resultados são mostrados na Tabela 5. O Líquido J, que é o líquido preparado adicionando-se a biomassa tratada por explosão seguido da realização do tratamento com filtro-prensa, quase não pôde ser processado por filtro-prensa, e a obstrução do pano de filtro ocorreu cerca de 3 minutos após o início do tratamento. A quantidade de líquido que pôde ser obtida foi de apenas 200 ml. A partir do líquido obtido, 100 ml foram submetidos ao tratamento com membrana de microfiltração.

Tabela 5 Exemplo 5 Auxiliar de Filtro Obtido pelo Tratamento alcalino /Tratamento com enzima [085] A biomassa pulverizada de palha de trigo foi embebida em 5% de solução aquosa de hidróxido de sódio, e submetida ao autoclave a uma temperatura de 150 °C por 10 minutos (com o uso de um autoclave manufaturado pela Nitto Koatsu Co., Ltd.). Depois disso, a separação sólido/líquido foi realizada para separar a escoamento após o tratamento de hidróxido de sódio (doravante chamado de líquido tratado com álcali) e a celulose tratada com álcali um do outro. Subsequentemente, a celulose tratada com álcali foi misturada com o líquido tratado com álcali agitando-se de modo que a concentração de sólidos fosse de 10% em massa, e o pH foi ajustado para cerca de 5 com ácido sulfúrico diluído, para obter uma mistura. A essa mistura, Accellerase Duet foi adicionada como celulase, e a mistura resultante foi misturada agitando-se a uma temperatura de 50 °C por 1 dia para realizar uma reação de hidrólise, para obter uma pasta aquosa tratada com enzima. Depois disso, para simular as condições de um aparelho decantador em fuso, uma centrifugação (1.500 G) foi realizada por 1 minuto, para obter um produto tratado com celulase insolúvel em água como sólidos com um teor de água de 77,5%.

[086] A 1 l do líquido tratado com álcali, 500 g do auxiliar tratado com enzima foram adicionados para preparar um total de 1,5 kg de uma mistura. Após agitar a mistura para preparar uma pasta aquosa uniforme, o tratamento com filtro-prensa foi realizado da mesma maneira do Exemplo 1. A turvação do líquido tratado hidrotermicamente antes do tratamento com filtro-prensa foi de 630 NTU, enquanto a turvação do líquido após o tratamento com filtro-prensa foi de 6 NTU. Com o uso de 100 ml do líquido tratado hidrotermicamente após o tratamento, o tratamento de filtração sem saída foi realizado com uma membrana de microfiltração da mesma maneira do Exemplo 1. Os resultados são mostrados na Tabela 6 (diferenças nas propriedades do líquido avaliadas com o uso de, como índices, a turvação do líquido tratado e o tratamento com membrana de microfiltração (líquido tratado com álcali)).

Exemplo Comparativo 4 [087] Cada um dentre o líquido tratado com álcali (Líquido K), um líquido preparado submetendo-se o escoamento de álcali ao tratamento com filtro-prensa sem a adição de um auxiliar (Líquido L) e um líquido preparado adicionando-se diretamente a celulose tratada com álcali, seguido do tratamento com filtro-prensa (Líquido M), foi submetido aos mesmos testes de tratamento de microfiltração e turvação do Exemplo 5. Os resultados são mostrados na Tabela 6. Com base na comparação com o Exemplo 5, foi constatado, de modo semelhante ao Exemplo 1, que, no caso em que a palha de trigo foi usada como a matéria-prima e o tratamento alcalino foi realizado como o tratamento fisioquímico, seguido do uso do auxiliar de filtro tratado com enzima, a turvação do líquido tratado foi mais baixa e o efeito de remoção dos componentes suspensos foi maior do que em outros casos. Além disso, constatou-se que a taxa de filtração através da membrana de microfiltração foi aprimorada de modo notável.

Tabela 6 [088] Exemplo 6: Auxiliar de Filtro Obtido por Tratamento com Amônia Aquosa/Tratamento com enzima [089] Em 2,7 kg de solução de amônia aquosa 1,5 N, 300 g de biomassa pulverizada de palha de arroz foi embebida, e um tratamento de autoclave foi realizado a uma temperatura de 180 °C por 20 minutos (com o uso de um autoclave manufaturado pela Nitto Koatsu Co., Ltd.). Depois disso, a separação sólido/líquido foi realizada para separar o escoamento após o tratamento com amônia aquosa (doravante chamado de líquido tratado com amônia) e a celulose tratada com amônia um do outro. Subsequentemente, a celulose tratada com amônia foi misturada com o líquido tratado com amônia agitando-se de modo que a concentração de sólidos fosse de 10% em massa, e o pH foi ajustado para cerca de 5 com ácido sulfúrico diluído, para obter uma mistura. A essa mistura, Accellerase Duet foi adicionada como celulase, e a mistura resultante foi misturada agitando-se a uma temperatura de 50 °C por 1 dia para realizar a reação de hidrólise, para obter uma pasta aquosa tratada com enzima. Depois disso, para simular as condições de um aparelho decantador em fuso, uma centrifugação (1.500 G) foi realizada por 1 minuto, para obter um produto tratado com celulase insolúvel em água como sólidos com um teor de água de 76,4%.

[090] A 1 l do líquido tratado hidrotermicamente, 500 g do auxiliar tratado com enzima foram adicionados para preparar um total de 1,5 kg de uma mistura. Após agitar a mistura para preparar uma pasta aquosa uniforme, o tratamento com filtro-prensa foi realizado da mesma maneira do Exemplo 1. A turvação do líquido tratado hidrotermicamente antes do tratamento com filtro-prensa foi de 360 NTU, enquanto a turvação do líquido após o tratamento com filtro-prensa foi de 3 NTU. Com o uso de 100 ml do líquido tratado hidrotermicamente após o tratamento, o tratamento de filtração sem saída foi realizado com uma membrana de microfiltração da mesma maneira do Exemplo 1. Os resultados são mostrados na Tabela 7 (diferenças nas propriedades do líquido avaliadas com o uso de, como índices, a turvação do líquido tratado e o tratamento com membrana de microfiltração (líquido tratado com amônia).

Exemplo Comparativo 5 [091] Cada um dentre o líquido tratado com amônia (Líquido N), um líquido preparado submetendo-se o líquido tratado com amônia ao tratamento com filtro-prensa sem adição do auxiliar (Líquido O) e um líquido preparado adicionando-se diretamente a celulose tratada com amônia e, em seguida, realizando-se o tratamento com filtro-prensa (Líquido P), foi submetido aos mesmos testes de microfiltração e turvação do Exemplo 6. Os resultados são mostrados na Tabela 7.

[092] Com base na comparação com o Exemplo 6, foi constatado, de modo semelhante ao Exemplo 1, que, no caso em que o tratamento com amônia foi realizado como um tratamento fisioquímico seguido do uso do auxiliar de filtro tratado com enzima, a turvação do líquido tratado foi mais baixa e o efeito de remoção dos componentes suspensos foi maior do que em outros casos. Além disso, constatou-se que a taxa de filtração através da membrana de microfiltração também foi aprimorada de modo notável.

Tabela 7 Exemplo Comparativo 6 Uso de Auxiliar de Filtro à Base de Terra Diatomácea [093] Com o uso de dois tipos de terra diatomácea (“Radiolite” (marca comercial registrada) #300, manufaturadas pela Showa Chemical Industry Co., Ltd.), o líquido tratado com ácido sulfúrico diluído do Exemplo 1, o líquido tratado hidrotermicamente do Exemplo 3 e um líquido preparado através da remoção dos componentes suspensos do líquido de levedura do Exemplo de Referência 5, foram fornecidos. Em primeiro lugar, a 1 l de cada líquido, 50 g de Radiolite “#300” foram adicionados, e a mistura resultante foi submetida ao tratamento com filtro-prensa. Além disso, esses líquidos foram submetidos ao tratamento com membrana de microfiltração da mesma maneira do Exemplo 1.

Os resultados na turvação após o tratamento com filtro-prensa e o tempo de filtração mediante o tratamento com membrana de microfiltração são mostrados na Tabela 8 (o efeito do auxiliar de filtro de terra diatomácea em várias suspensões).

[094] Com base na comparação com o Exemplo 1, o Exemplo 3 e similares, constatou-se que o auxiliar de filtro obtido através da presente invenção é melhor que auxiliares de filtro de terra diatomácea, os quais são auxiliares de filtro convencionais, em vista do efeito de remoção dos componentes suspensos e da taxa de filtração do líquido tratado através de uma membrana de microfiltração.

Tabela 8 Exemplo Comparativo 7 Filtração Com o Uso de Auxiliar de Filtro com Base em Celulose Comercialmente Disponíveis (Líquido Tratado com Ácido Sulfúrico Diluído/ Líquido C5 Hidrotérmico/Líquido de Levedura) [095] Cada um dentre KC Flock (manufaturado pelas Nippon Paper Industries Co., Ltd.) e “ARBOCEL” (marca comercial registrada) (manufaturado pela Rettenmaier), que são auxiliares de filtro com base em celulose comercialmente disponíveis, foi adicionado ao líquido tratado com ácido sulfúrico diluído, ao líquido tratado hidrotermicamente e ao líquido de levedura de modo que a concentração de sólidos secos fosse de 5%, e o tratamento de filtração por filtro-prensa foi realizado. Além disso, esses líquidos foram submetidos ao tratamento com membrana de microfiltração da mesma maneira do Exemplo 1. Os resultados na turvação após o tratamento com filtro-prensa e o tempo de filtração mediante o tratamento com membrana de microfiltração são mostrados na Tabela 9 (o efeito de KC flock em cada suspensão) e na Tabela 10 (o efeito de ARBOCEL em cada suspensão).

Tabela 9 Tabela 10 Exemplo 7 Auxiliares de Filtro Obtido por Tratamento com enzima de Auxiliares de Filtro Comercialmente Disponíveis [096] Com o uso de KC Flock (manufaturado pela Nippon Paper Industries Co., Ltd.) e “ARBOCEL” (marca comercial registrada) (manufaturado pela Rettenmaier), o tratamento enzimático foi realizado com Accellerase DUET da mesma maneira do Exemplo 1. Cada produto tratado com enzima foi adicionado ao líquido tratado com ácido sulfúrico diluído, ao líquido tratado hidrotermicamente e ao líquido de levedura de modo que a concentração de sólidos secos fosse de 5%, e o tratamento de filtração por filtro-prensa foi realizado. Além disso, esses líquidos foram submetidos ao tratamento com membrana de microfiltração da mesma maneira do Exemplo 1. Os resultados na turvação após o tratamento com filtro-prensa e o tempo de filtração mediante o tratamento com membrana de microfiltração são mostrados na Tabela 11 (o efeito do KC flock após o tratamento com enzima em várias suspensões) e na Tabela 12 (o efeito do ARBOCEL em várias suspensões). Assim, é sugerido que, em comparação com o Exemplo Comparativo 7, o tratamento com enzima dos auxiliares de filtro de celulose comercialmente disponíveis com celulase aprimorou o desempenho do material de filtro para remover os componentes suspensos.

Tabela 11 Tabela 12 Exemplo Comparativo 8 Uso de Biomassa Finamente Pulverizada (Apenas Pulverização Fina) [097] Com o uso de um moinho de esferas planetárias “PLANET H” (manufaturada pela GOKIN PLANETARING Inc.), um tratamento de pulverização fina foi realizado. Após colocar 30 g de biomassa de palha de arroz pulverizada e 30 g de esferas de zircônia (“TORAYCERAM” (marca comercial registrada), manufaturadas pela Toray Industries, Inc.; tamanho de partícula, 0,05 mm de diâmetro) em um recipiente, o tratamento de pulverização fina foi realizado por 20 horas. O produto resultante foi coado através de um tamis de 30 pm para remover as esferas de zircônia, para obter uma celulose pulverizada com ácido. Essa biomassa pulverizada foi usada como o auxiliar de filtro. Quando a celulose pulverizada antes do uso foi observada com SEM (manufaturado pela Hitachi High-Technologies Corporation, S-4800), a maior parte da celulose pulverizada teve formatos não fibrosos com tamanho de partícula de cerca de 20 pm conforme mostrado na Figura 1.

[098] Os resultados na turvação após o tratamento com filtro-prensa e o tempo de filtração mediante o tratamento com membrana de microfiltração são mostrados na Tabela 13. Com base na comparação com o Exemplo Comparativo 7 (Tabela 9, Tabela 10), pode ser visto que a celulose pulverizada tem um desempenho de filtração aprimorado em comparação com os auxiliares de filtro de celulose comercialmente disponíveis. Isso é consistente com a descrição no documento no JP 9-173728 A.

Tabela 13 Exemplo 8 Obtenção do Auxiliar de Filtro Obtido pela Presente Invenção (Pulverização Fina + líquido Tratado com Enzima/Tratado Hidrotermicamente, líquido de Levedura) [099] A biomassa pulverizada obtida no Exemplo Comparativo 8 foi submetida a tratamento com enzima com Accellerase DUET da mesma maneira do Exemplo 1. O produto resultante tratado com enzima foi adicionado a cada um dentre o líquido tratado com ácido sulfúrico diluído, o líquido tratado hidrotermicamente e o líquido de levedura de modo que concentração de sólidos secos fosse de 5%, e o tratamento de filtração por filtro-prensa foi realizado. Além disso, esses líquidos foram submetidos ao tratamento com membrana de microfiltração da mesma maneira do Exemplo 1. Os resultados na turvação após o tratamento com filtro-prensa e o tempo de filtração mediante o tratamento com membrana de microfiltração são mostrados na Tabela 14 (o efeito da biomassa pulverizada após o tratamento com enzima em várias suspensões). Assim, é sugerido que, em comparação com o Exemplo Comparativo 8 (Tabela 13), o tratamento enzimático com celulase da celulose pulverizada que tem desempenho de filtração maior do que os auxiliares de filtro de celulose comercialmente disponíveis também aprimorou de modo notável o desempenho do material de filtro para remover os componentes suspensos.

Tabela 14 Exemplo 9 Uso de Filtro de Correia (Pré-revestido/Alimentado pelo Corpo) (Inferior ao Filtro-prensa) [0100]Com o uso de um filtro de correia horizontal a vácuo (ADPEC, manufaturado pela Daiki Ataka Engineering Co., Ltd.), foi feita uma tentativa para obter um líquido claro por filtração a vácuo. Em termos de materiais de filtro, um produto tratado com enzima da celulose tratada com ácido sulfúrico foi adicionado ao líquido tratado com ácido sulfúrico diluído; um produto tratado com enzima da biomassa tratada hidroterm icamente foi adicionado ao líquido tratado hidrotermicamente; e um produto tratado com enzima da biomassa tratada por explosão foi adicionado ao líquido de levedura; de modo que a concentração de sólidos fosse de 5% em massa. Um tratamento de filtração com o filtro de correia foi realizado. Os resultados são mostrados na Tabela 15 (o efeito da adição de cada auxiliar de filtro em várias suspensões). Conforme mostrado na Tabela 15, constatou-se que, embora a filtração a vácuo com o uso do filtro de correia tenha sido inferior à filtração por pressão com o uso do filtro-prensa em vista da taxa de filtração, o filtro de correia mostrou eficácia dos pontos de vista de turvação do filtrado obtido e da velocidade de processamento através da membrana de microfiltração.

Exemplo Comparativo 9 [0101] Um experimento semelhante para o tratamento de filtração com o uso de um filtro de correia horizontal a vácuo foi realizado com materiais de filtro preparados através da adição da celulose tratada com ácido sulfúrico ao líquido tratado com ácido sulfúrico diluído; da adição da biomassa tratada hidrotermicamente ao líquido tratado hidrotermicamente; ou da adição da biomassa tratada por explosão ao líquido de levedura; de modo que a concentração de sólidos fosse de 5% em massa. Os resultados são mostrados na Tabela 15. Com base na comparação com o Exemplo 9, constatou-se que o uso da biomassa sem o tratamento com enzima como um auxiliar de filtro tem apenas um efeito baixo como um auxiliar de filtro.

Tabela 15 Exemplo Comparativo 10: Reação com Hemicelulase [0102] À celulose tratada com ácido sulfúrico obtida no Exemplo 1, foi adicionada água, e o pH foi ajustado para 6. Depois disso, a resultante foi reagida com uma hemicelulase, Optimase CX (manufaturada pela Danisco Japan Ltd.) a uma temperatura de 60 °C por 2 horas, seguida da centrifugação para obter sólidos. O assim obtido produto tratado com hemicelulase como um auxiliar de filtro foi adicionado à solução aquosa de ácido sulfúrico diluído, e a mistura resultante foi agitada para obter uma pasta aquosa uniforme, seguida da realização de um tratamento com filtro-prensa. O tempo do tratamento de filtração foi de 90 minutos. A turvação desse líquido tratado e o resultado do tratamento de microfiltração realizado da mesma maneira do Exemplo 1 são mostrados na Tabela 16 (o case em que o tratamento com hemicelulase foi realizado).

[0103] A partir dos resultados acima, constatou-se que quando a hemicelulase é permitida a reagir, a degradação ocorreu na maior parte na hemicelulose e, portanto, o efeito foi baixo sem o tratamento com celulase para a degradação de celulose, que constitui uma grande parte da biomassa que contém a celulose. Ou seja, para a produção do auxiliar de filtro da presente invenção, a hemicelulase pode ser contida, mas o tratamento com celulase é indispensável. O documento no JP 2001-55679 A descreve um método para branqueamento de lignocelulose, mas constatou-se que esse método não permite esforço do desempenho de filtração do auxiliar de filtro da presente invenção.

Tabela 16 Exemplo de Referência 6 método para Confirmar o Produto Tratado com Celulase Insolúvel em Água [0104] Em termos de confirmação de se um produto é ou não o produto tratado com celulase insolúvel em água (auxiliar tratado com enzima) descrito acima, um método para analisar a enzima fixado ao produto tratado com celulase insolúvel em água (auxiliar tratado com enzima) é descrito abaixo.

[0105] Ou seja, o produto tratado com celulase insolúvel em água é suspenso em um tensoativo, SDS (sulfato solução aquosa de sulfato de dodecil sódico), e a suspensão resultante é centrifugada a uma pressão de 8.000 G por 5 minutos para causar a precipitação do produto tratado com celulase insolúvel em água, recuperando, desse modo, o sobrenadante.

[0106] Com o sobrenadante obtido, a mesma quantidade de um tampão de tratamento de amostra (ATTO EzApply) foi misturada, e o tratamento foi realizado a uma temperatura de 100 °C por 10 minutos, para obter uma amostra tratada. A amostra tratada obtida em uma quantidade de 5 pL foi aplicada a 15% em massa de gel de eletroforese (ATTO e-PAGEL), e uma eletroforese foi realizada (40 mA, 30 minutos). Após remover o gel, o gel foi manchado com azul brilhante de Coomassie (Bio-Rad Bio-safe CBB), seguido da descoloração do gel com água destilada. A Figura 2 mostra o resultado da SDS-PAGE do próprio líquido enzimático de Accellerase Duet, que é uma celulase comercialmente disponível. A Figura 3 mostra o resultado da SDS-PAGE do sobrenadante obtido após o tratamento de SDS do produto tratado com celulase insolúvel em água preparada através do tratamento com enzima (Accellerase Duet) da biomassa tratada por explosão.

[0107] Através de tal método, um grupo que tem pesos moleculares específicos característicos da celulase pode constatado, e isso permite o julgamento de se o auxiliar de filtro foi ou não tratado com enzima. Na Figura 2 e na Figura 3, cada uma dentre a faixa direita na Figura 2 e a faixa esquerda na Figura 3 corresponde ao perfil eletroforético de uma amostra padrão que contém muitas proteínas manchadas que têm pesos moleculares conhecidos. O pico entre os pesos moleculares de 75 kDa e 100 kDa indicados pelas amostras-padrão corresponde à celobiohidrolase. Portanto, é possível dizer que, dentre as enzimas adsorvidas, a quantidade de celobiohidrolase é grande com base na comparação entre a Figura 2 e a Figura 3. Ou seja, é possível confirmar se um produto é ou não o auxiliar de filtro da presente invenção submetendo-se o auxiliar de filtro da presente invenção ao tratamento acima para consultar se a celobiohidrolase está fixada ao mesmo.

Exemplo de Referência 10 Razão de Teor de Sólidos Adicionados [0108] O líquido tratado hidrotermicamente e o produto tratado com celulase insolúvel em água preparados através do tratamento com enzima da biomassa tratada hidrotermicamente, ou o líquido de levedura e o produto tratado com celulase insolúvel em água preparados através do tratamento com enzima da celulose tratada com amônia, foram usados para estudar a quantidade preferencial de concentração de sólidos. A concentração de sólidos no presente documento significa o valor obtido medindo-se o teor de água de cada auxiliar de filtro e medindose o peso seco, seguido da divisão do valor pela quantidade total do auxiliar de filtro e do líquido a ser tratado. A turvação observada após a adição de cada líquido e o tratamento com filtro-prensa é mostrada na Tabela 17 (a turvação após cada tratamento [unidade: NTU]). No caso em que a concentração de sólidos foi de 25%, nenhum filtrado pôde ser obtido visto que a pasta aquosa a ser submetida ao tratamento com filtro-prensa quase não pôde ser transferida.

Tabela 17 Exemplo de Referência 11 Análise da Composição de Biomassa Antes e Após o Tratamento com Enzima [0109] Através do método descrito no Exemplo de Referência 4, as razões da composição antes e após o tratamento com enzima no Exemplo 3 (tratamento hidrotérmico) e Exemplo 6 (tratamento com amônia) foram analisadas. Os resultados são mostrados na Tabela 18 (a composição antes e após o tratamento com enzima da biomassa tratada hidrotermicamente) e na Tabela 19 (a composição antes e após o tratamento com enzima da biomassa tratada com amônia aquosa), respectivamente. É possível ver que a taxa de resíduo de degradação do produto tratado com enzima foi superior a 1,5 vez mais que antes do tratamento com enzima. Supõe-se que isso se deve a um aumento relativo na taxa de resíduo de degradação causado pela degradação principalmente do componente de celulose.

Tabela 18 Tabela 19 Exemplo de Referência 12 Mudança no Tamanho de Partícula [0110] A Figura 4 e a Figura 5 mostram micrografias que mostram os estados do produto antes e após o tratamento com enzima no Exemplo 3 (tratamento hidrotérmico), e imagens de SEM que mostram os estados do produto na membrana de microfiltração antes e após o tratamento com enzima no Exemplo 6 (tratamento com amônia), respectivamente. É possível ver, a partir da Figura 4 e da Figura 5, que os tamanhos foram diminuídos através do tratamento com enzima. O produto tratado na Figura 4 continha uma grande quantidade de partículas que têm tamanhos de cerca de 200 pm. Portanto, conforme no Exemplo Comparativo 8 e no documento no JP 9-173728 A, supõe-se que o auxiliar de filtro da presente invenção tem um mecanismo diferente da redução no tamanho de partícula, sendo que o mecanismo permite a remoção de materiais suspensos.

Reivindicações

Claims

1. MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UM AUXILIAR DE FILTRO, caracterizado por compreender as etapas de: (A) obter uma biomassa pré-tratada por meio de tratamento de pulverização e/ou tratamento termoquímico de uma biomassa herbácea que contém celulose; (B) tratar a dita biomassa pré-tratada obtida na dita Etapa (A) com celulase compreendendo celobiohidrolase para obter um produto tratado com celulase; e (C) obter um teor de sólidos do dito produto tratado com celulase da dita Etapa (B), que é um produto tratado com celulase insolúvel em água, por centrifugação ou filtração.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela taxa de resíduo de degradação do dito teor de sólidos conforme determinado pelo método LAP de NREL ser superior a 1,5 vezes maior que a taxa determinada antes do tratamento de celulase.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo dito tratamento termoquímico ser pelo menos um selecionado do grupo que consiste em tratamento ácido, tratamento hidrotérmico, tratamento por explosão a vapor, tratamento alcalino e tratamento com amônia.

4. MÉTODO DE FILTRAÇÃO, caracterizado por compreender as etapas de obter um auxiliar de filtro pelo método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, e filtrar um líquido de alta turbidez juntamente ao dito auxiliar de filtro.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo dito método de filtração ser filtro-prensa.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado pela quantidade de produto seco do dito auxiliar de filtro ser superior a 0,5% em massa e menor que 25% em massa em relação ao líquido a ser filtrado.

7. AUXILIAR DE FILTRO, caracterizado por compreender um produto tratado com celulase insolúvel em água de uma biomassa herbácea que contém celulose obtido pelo método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.