WO2005042586A1 - リグノフェノール誘導体の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

　リグノセルロース系物質をフェノール誘導体及び酸で処理することにより、リグノフェノール誘導体を効率よく生成・回収すると共に、同時に得られる酸・糖混合液からの糖の回収・利用も容易にする方法を提供する。 　本発明の一態様は、リグノセルロース系物質、フェノール誘導体及び酸の反応混合液を、固液分離にかけることによって、固相としてリグノフェノール誘導体と、液相として酸及び糖の混合液とを分離し、分離されたリグノフェノール誘導体を脱酸・洗浄することを特徴とする、リグノフェノール誘導体及び酸・糖混合液を調製する方法に関する。                                                                                 

Description

リグノフエノール誘導体の製造方法及び装置

技術分野

[0001] 本発明は、リグノセルロース系物質から、リグノフエノール誘導体と糖とを効率的に 分離'回収する方法及び装置に関する。本発明によって得られるリグノフ ノール誘 導体は、その芳香環を持つ構造を生力して石油化学系代替の高分子素材としての 利用が期待される。

背景技術

[0002] 現代社会にお!、ては石油などの化石資源の利用は不可欠なものとなって!/、るが、 化石資源は再生産が不可能であり、近い将来資源の枯渴が懸念されており、化石資 源に代わる資源の一つとしてバイオマス資源に対する関心が高まっている。中でも木 質系のバイオマス資源は、地球上に膨大に存在し、短期間で生産することが可能で 、適切な維持管理によって持続的に供給することが可能な点で注目されており、且 つ、資源としての利用した後は、自然界で分解して新たなバイオマス資源として再生 されるという点で、益々注目されるようになっている。しかしながら、木質系のバイオマ ス資源（リグノセルロース系物質)の利用に関しては、これまで炭水化物（セルロース） をパルプとして分離回収したり、又はセルロース'へミセルロースを酸で可溶化した後 に、糖として回収する利用方法が主であり、同じく木質系のバイオマス資源に含まれ るリグニンは残渣として扱われることが殆どで、資源としては未利用であった。セル口 ースをパルプとして回収する方法では、リグノセルロース系物質をアルカリで蒸解す ることでセルロース繊維質とリグニンとを分離する力 この際にリグニンは素材としての 利用が困難なまでに分断される。一方、リグノセルロース系物質中のセルロース.へミ セルロースを酸で可溶ィ匕する方法では、パルプ工業と比較してリグニン成分の変質 が少ないと考えられるが、酸による攻撃を受けて分解したリグニンがその反応性の高 さから再縮合するため、高分子素材として利用するには不適当なものになってしまう

[0003] リグノセルロース系物質中のリグニンの有効な利用を図るためには、まずリグノセル ロース系物質をその構成成分、即ちリグニンと、セルロース及びへミセルロースとに分 離することが必要である。この手法として、リグノセルロース系物質にフエノール誘導 体を含浸させた後、酸をカ卩えて、リグノセルロース系物質をリグノフエノール誘導体と 炭水化物とに分離するという方法が提案された (特開平 2— 233701号公報；「天然リ グニンのフエノール誘導体 濃酸 2相系処理法による機能性リグノフヱノール誘導体 の合成」、船岡他、熱硬化性榭脂、 vol.15, No.2 (1994), p.7-17 ;「相分離反応系を応 用するフ ノール系リグニン素材の誘導とその機能」、船岡他、熱硬化性榭脂、 vol.16, No.3 (1995), p.35_49)。提案されている方法によれば、木粉等のリグノセル口 ース系材料に、フエノール誘導体、例えばタレゾールを含浸させて溶媒和 (木粉にク レゾールをしみ込ませ、タレゾールを木粉中のリグニンの近傍に定着させた状態）さ せた後、酸を添加してセルロース成分を溶解する。この際、酸と接触して生じたリグ- ンの高反応性サイトのカチオンがフエノール誘導体によって攻撃され、フエノール誘 導体が導入される。また、ベンジルァリールエーテル結合が解裂することによってリグ ニンが低分子化される。これにより、リグニンが低分子化されると共に、基本構成単位 のべンジル位にフエノール誘導体が導入されたリグノフエノール誘導体が生成する。 次に、反応系（ここでは酸を添加した反応液全体を指す)を過剰の水で希釈すること により酸反応を停止した後、不溶分を遠心分離によって集めてリグノフエノール誘導 体を分離する。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

し力しながら、上記の方法では、酸処理後の反応系を、過剰量、例えばリグノセル口 ース系物質に対して 10倍量以上の水で希釈するために、リグノフェノール誘導体の 回収が困難である。更に、上記の方法においては、酸処理によって、リグノフェノール 誘導体が生成すると同時に、リグノセルロース系物質中のセルロース、へミセルロー スが酸によって可溶ィ匕されて、リグノフエノール誘導体が分離された後の液相（酸'糖 溶液）として回収されるが、反応系（ここでは酸を添加した反応液全体を指す)を過剰 の水で希釈しているために、この酸'糖溶液の糖濃度が薄すぎて、糖を分離して回収 •利用することが実用的に困難であった。 [0005] 本発明は、上記の課題を解決することを課題とした。即ち、本発明は、リグノセル口 ース系物質をフエノール誘導体及び酸で処理することにより、リグノフエノール誘導体 を効率よく生成，回収すると共に、同時に得られる酸'糖溶液力 の糖の回収'利用も 容易にする方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 上記課題を解決するための手段として、本発明は、リグノセルロース系物質、フエノ ール誘導体及び酸の反応混合液を、固液分離にかけることによって、固相であるリグ ノフエノール誘導体と、液相である酸'糖溶液とに分離し、分離されたリグノフヱノール 誘導体を脱酸 ·洗浄することを特徴とする、リグノフェノール誘導体及び酸 ·糖溶液を 調製する方法を提供する。

図面の簡単な説明

[0007] [図 1]本発明を利用してリグノセルロース系物質力も酸'糖溶液とリグノフヱノール誘導 体とを製造するプロセスの全体の概要を示すフロー図である。

[図 2]本発明の好ましい態様に係るリグノフ ノール誘導体を含む固形物の脱酸-洗 浄工程の詳細を示すフロー図である。

発明の実施の形態

[0008] 以下、本発明に従ってリグノセルロース系物質を処理するプロセスについて説明す る。以下の記載は、本発明の構成と共に、本発明の技術思想を利用した処理プロセ スの全体の工程及び代表的な各種形態を説明するものである。従って、本発明の技 術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、以下の記載によって限定されるも のではない。

[0009] 図 1に、本発明を利用してリグノセルロース系物質力も酸 ·糖溶液とリグノフェノール 誘導体とを分離するプロセスの全体の概要をフロー図で示す。本発明において、「リ グノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液」は当該技術におい て公知の方法などを用いて調製することができる。例えば、木材、草本材などのリグノ セルロース系物質に、まず粉砕、乾燥等の前処理を行い（1)、必要に応じて脱脂処 理を行う（2)。次に、リグノセルロース系物質にフエノール誘導体を添加'含浸させる（ 3)。残留有機溶剤を乾燥させた後（4)、酸を添加して撹拌し、リグノセルロース系物 質の細胞膜を酸で膨潤 ·破壊する（5)。これにより、リグノセルロース系物質は、その 構成要素であるセルロース、へミセルロース、リグニンに分解する。分解したリグニン は予め添加'含浸したフエノール誘導体と反応結合してリグノフエノール誘導体を含 む疎水性の固形物となって酸による更なる分解力も保護される。一方、セルロース、 へミセルロースについては、酸によって低分子化、可溶化が進行する。本発明にお いては、以上のようなプロセスで得られた反応液を「リグノセルロース系物質、フエノー ル誘導体及び酸の反応混合液」と称する。本発明では、このようにして得られた反応 混合液を、水による希釈を行うことなくそのまま遠心分離等の固液分離にかけること によって、リグノフエノール誘導体を含む疎水性の固形物と、セルロース、へミセル口 ースが可溶ィ匕した酸'糖溶液に分離する（6)。リグノフェノール誘導体を含む疎水性 の固形物は、脱酸'洗浄 (7)によって残留する酸を洗浄'除去した後、固形分を回収 して乾燥工程 (8)にかけて、リグノフエノール誘導体（9)を得る。

[0010] 一方、酸処理後の反応混合液を固液分離 (6)することによって液相として得られる 酸 ·糖溶液は、拡散透析膜法、疑似移動層方式クロマトグラフィー分離法、アルカノ ール溶剤抽出法等による処理にかけて糖を回収することができる。

[0011] 以下、各工程に関して詳細に説明する。

[0012] 原料前処理工程（1)

リグノセルロース系物質、例えば間伐材、林地残材、製材屑、端材、草本、モミ殻、 稲ワラ等を粉砕する。木質系原料としては、スギ等の林地残材 '製材屑などを好適に 用いることができ、また、草本系原料としては、最近注目されているケナフのコア (芯 材)を粉砕したものなどを好適に用いることができる。粉砕後、粒径を 2mm以下に篩 い分けることで、次段のフエノール誘導体の含浸効果を高め、反応性を向上させると いう効果があるので好ましい。また、含水率を 15— 20%程度に乾燥させると、篩い分 け時に粉体同士がくっつきあって固まりとなることが少なぐ原料粉の歩留まりが向上 するので好ましい。

[0013] 脱脂処理 (2)

リグノセルロース系物質の種類によっては、榭脂分等を多く含む場合がある。これが 後段の反応過程で阻害物質とならないように、フ ノール誘導体を添加する前にリグ ノセルロース系物質の榭脂分を除去 (脱脂)することが好まし 、。脱脂方法としては、 例えば、撹拌槽内にリグノセルロース系物質と有機溶剤とを投入し、十分に混合'撹 拌することによって行うことができる。有機溶剤で脱脂を行うことにより、リグノセルロー ス系物質中の水分を除去するという効果も得られる。この目的で用いることのできる 有機溶剤としてはアセトン、へキサンなどを挙げることができ、使用量としてはリグノセ ルロース系物質の 1一 10倍量が好ましい。なお、ここで規定する「倍量」とは、木粉 1 kgに対する有機溶剤の量 (リットル数)を意味し、例えば「10倍量」とは、木粉 lkgに対 して有機溶剤 10Lを加えることを意味する。また、有機溶剤を加えた後に 1一 12時間 撹拌することによって脱脂を十分に行うことが好ましい。なお、本処理は必須の工程 ではなぐ処理対象のリグノセルロース系物質が榭脂分等を多く含んでいない場合な どには行う必要はない。本脱脂工程で用いる有機溶剤と、次段のフエノール誘導体 含浸工程で用いる有機溶剤とが異なるものである場合には、次段のフエノール誘導 体含浸を行う前に、リグノセルロース系物質を乾燥して、脱脂で用いた有機溶剤を除 去することが好ましいが、両工程で用いる有機溶剤が同じものである場合にはこの乾 燥 ·除去工程は省略可能である。

フ ノール誘導体含浸 (3)

次に、フエノール誘導体を有機溶剤中に混合した溶液を、リグノセルロース系物質 と混合して十分に撹拌することによって、リグノセルロース系物質にフエノール誘導体 を含浸させる。この目的で用いることのできるフエノール誘導体としては、 p—クレゾ一 ル、 m—クレゾール、 o—クレゾール、これらの混合体並びにフエノールなどを挙げるこ とができる。この含浸工程では、リグノセルロース系物質にフエノール誘導体を十分に 分散して含浸させることが望ましぐそのためにはフエノール誘導体を有機溶剤に混 合'溶解して溶剤中に十分に分散させた状態でリグノセルロース系物質と接触させる ことが好ましい。また、リグノセルロース系物質へのフエノール誘導体の含浸を効率的 にするためには、フエノール誘導体を有機溶剤中に溶解した溶液を、脱脂処理後の リグノセルロース系物質 lkgに対して 8L— 12Lの割合（ここでは、これを 8— 12倍量と 称する）、好ましくは 10倍量程度の量カ卩えることにより、リグノセルロース系物質をフエ ノール誘導体溶液中に十分に浸した状態で含浸工程を行うことが好ましい。また、リ グノセルロース系物質と溶液とを、室温、例えば 10°C— 50°Cにおいて 1一 24時間撹 拌することによって、含浸を十分に進行させることが好ましぐ撹拌中に約 30°Cの温 度に維持することがより好まし 、。フエノール誘導体を溶解するために用いることので きる有機溶剤としては、アセトン、へキサンなどを挙げることができ、上述の脱脂工程 を行う場合には、脱脂工程と同じ有機溶剤を使用することができる。有機溶剤中でフ ェノール誘導体とリグノセルロース系物質とを混合 ·撹拌するために用 、ることのでき る装置としては、円錐型リボン混合機 (大川原製作所社製のリボコーン)などを挙げる ことができる。本工程では、リグノセルロース系物質を入れた混合槽に、有機溶剤中 に溶解したフエノール誘導体をカ卩えることで混合を行うことができる力 その際、フエノ ール誘導体を加える前に、リグノセルロース系物質が入れられた混合槽内を減圧す ると、リグノセルロース系物質粒子間隙へのフエノール誘導体の浸透性を高めたり、リ グノセルロース系物質細胞壁へのフエノール誘導体の浸透性を高めることができるの で好ましい。更には、リグノセルロース系物質にフエノール誘導体を含浸させる方法と して、木材への防腐剤注入などで利用されて ヽる加圧注入法を用いることができる。 これは、リグノセルロース系物質が入れられた注入槽内を減圧にした後、フエノール 誘導体を加圧注入するという方法であり、この方法によれば、リグノセルロース系物質 の細胞膜レベルにまでフエノール誘導体を浸透させることができる。なお、本工程に おいて、「リグノセルロース系物質へのフエノール誘導体の含浸」とは、必ずしもリグノ セルロース系物質の粒子の内部へフエノール誘導体を浸透させる必要はなぐリグノ セルロース系物質粒子の表面にフエノール誘導体を極めて均等に分散して付着させ るようにしてもほぼ同等の効果が得られる。従って、本明細書においては、このような 形態も「含浸」に含める。

また、本発明者らは、リグノセルロース系物質にフエノール誘導体を含浸させる工程 において、上記のように、リグノセルロース系物質にフエノール誘導体溶液を 10倍量 程度の量加えて、リグノセルロース系物質を溶液中に十分に浸した状態で含浸を行 うという方法に代えて、リグノセルロース系物質を撹拌しながら、ここにフエノール誘導 体の溶液を、リグノセルロース系物質の 1倍量一 5倍量程度の少量カ卩えるという方法 によっても、リグノセルロース系物質の粒子の表面にフエノール誘導体を極めて均等 に分散して付着させることができ、所期の効果が得られることを見出した。本発明は、 このような方法にも関する。即ち、本発明の他の態様は、粉砕されたリグノセルロース 系物質を撹拌しながら、リグノセルロース系物質 lkgに対して 1倍量一 5倍量、好まし くはほぼ等倍量のフエノール誘導体溶液をカ卩えることを特徴とする、リグノセルロース 系物質にフエノール誘導体を含浸させる方法に関する。なお、この場合、リグノセル口 ース系物質 lkgに対するフ ノール誘導体溶液の添加量は、 1倍量一 4倍量がより好 ましぐ 1倍量一 2倍量がより好ましい。

[0016] この場合、粉砕されたリグノセルロース系物質を、粉体の強撹拌混合が可能な撹拌 装置内で撹拌しながら、そこにフエノール誘導体溶液を散布することによって、リグノ セルロース系物質へのフエノール誘導体の含浸を行うことが好ましい。本発明で用い た撹拌装置は、すき状ショベル及びチヨツバを具備する撹拌装置で、これらの部材が 取り付けられた撹拌機が回転することで槽内のリグノセルロース粉砕物に対して遠心 拡散作用及び渦流作用を起こし、これによつて形成された三次元流動状態下のリグ ノセルロース粉碎物に対して、フエノール誘導体溶液を散布することにより、少量の液 量であっても均一な分散状態を実現することが可能である。更には、含浸工程後の 溶剤乾燥も同一の強撹拌装置内で行うことが可能であり、含浸と同様の強撹拌作用 により乾燥に要する時間を大幅に短縮することができる。かかる目的で使用すること のできる強撹拌装置としては、例えば、独レーディゲ社製の MFK型などを挙げること ができる。

[0017] このような方法によってリグノセルロース系物質へのフエノール誘導体の含浸を行う ことにより、溶剤の使用量を格段に低減することができると共に、含浸をより均一にす ることができ、更には、含浸工程に力かる時間を大幅に短縮することができる。例えば 、リグノセルロース系物質を 10倍量程度のフエノール誘導体溶液中に十分に浸して 含浸を行う方法では、含浸工程後の乾燥工程まで含めて 2— 3日程度の時間がかか つていたが、上記の方法では僅か 1一 4時間程度で含浸 ·乾燥工程を完了することが できる。

[0018] なお、上記のように、粉砕されたリグノセルロース系物質を撹拌しながら、そこにリグ ノフヱノール誘導体溶液を加えることによって含浸工程を行う場合、含浸工程に供給 するリグノセルロース系物質は、上記の脱脂工程の後に残留する溶剤を乾燥除去し たもの、或いは脱脂工程で用いる溶剤と含浸工程で用いる溶剤とが同じものである 場合には、上記の脱脂工程の後に溶剤を脱液したもの (即ち、少量の溶剤が残留し たもの）を使用することができる。

[0019] 更に上記のように、粉砕されたリグノセルロース系物質をレーディゲミキサーなどで 強撹拌しながら、 1倍量一 5倍量程度のフエノール誘導体溶液を加えてリグノセル口 ース系物質へのフエノール誘導体の含浸を行うことにより、含浸に用いるフエノール 誘導体溶液の濃度を低減してフエノール誘導体の使用量を削減することができると いう効果も奏される。リグノフエノール誘導体を有効に調整する場合、リグノセルロー ス系物質に対してフエノール誘導体を含浸する量は、リグノセルロース系物質 lkgに 対してフエノール誘導体が概ね 0. lkg— 0. 5kg程度必要である。従来法では、リグノ セルロース系物質へのフエノール誘導体含浸効果を高めるために、リグノセルロース 系物質を 10倍量程度のフエノール誘導体溶液中に十分に浸して含浸を行っていた 。しかし、この方法では、後段の溶剤乾燥の負荷を低減するために、乾燥前に過剰 のフエノール誘導体溶液を脱液するという手法をとる。この際に、溶剤と共にフエノー ル誘導体も脱離'除去されてしまうので、含浸の際にはこれよりも多い量、例えば、木 粉 lkgに対して 0. 3-1. 5kgの量のフエノール誘導体を用いるのが通常である。しか しながら、本発明のように、粉砕されたリグノセルロース系物質をレーディゲミキサー などで強撹拌しながら、 1倍量一 5倍量程度のフエノール誘導体溶液を加えてリグノ セルロース系物質へのフエノール誘導体の含浸を行うという方法によれば、フエノー ル誘導体含浸工程において用いるフエノール誘導体の量を、リグノセルロース系物 質 lkgに対して 0. lkg— 0. 5kg程度の量とすることができる。これにより、使用するフ ェノール誘導体の量を大幅に削減すると共に、含浸 ·乾燥工程に要する時間を大幅 に短縮することが可能となる。

[0020] 乾燥 (4)

リグノセルロース系物質とフエノール誘導体が溶解された有機溶剤溶液とを十分に 撹拌して含浸を行わせた後、減圧して低温で残留有機溶剤を蒸発させることによつ て、フエノール誘導体が含浸したリグノセルロース系物質を乾燥させる。特に、フエノ ール誘導体を溶解するための有機溶剤としてアセトンを用いる場合、アセトンは次段 の酸処理で生成するリグノフエノール誘導体を溶解してリグノフェノール誘導体と酸' 糖溶液との分離を阻害するので、酸処理工程の前にフエノール誘導体が含浸したリ グノセルロース系物質に残留するアセトンを十分に除去する必要がある。

[0021] 酸処理（5)

次に、フエノール誘導体を含浸したリグノセルロース系物質を酸で処理する。ここで 用いる酸としては、濃度 65%以上の濃硫酸を用いることが好ましぐ反応性を維持- 継続するためには 72%以上の濃度の濃硫酸を用いることがより好ま 、。添加する 酸の量は、リグノセルロース系物質に対して 1倍一 10倍量が好ましぐ 3倍一 5倍量が より好ましい。なお、ここでの酸の「倍量」とは、フエノール誘導体を含浸する前の（即 ち、含浸されたフ ノール誘導体の重量を含まない）リグノセルロース系物質原料 lkg に対する酸の量 (リットル数)を意味し、例えば「10倍量」とは、含浸フエノール誘導体 の重量を含まないリグノセルロース系物質原料 lkgに対して酸 10Lをカ卩えることを意 味する。酸処理工程においては、反応槽内に予めフエノール誘導体を含浸したリグノ セルロース系物質を投入した後に、酸を添加すれば、反応の時間差をなくし、均一な 酸処理が可能となるので好ましいが、これに限定することなぐ例えば反応槽内に予 め酸を投入した後にフエノール誘導体を含浸したリグノセルロース系物質を混合する 方法なども可能である。フエノール誘導体を含浸したリグノフエノール誘導体と酸を混 合した後は、均一に反応を進行させるためにむら無く十分に撹拌することが必要であ る力 酸混合直後のフエノール誘導体を含浸したリグノセルロース系物質は、粘度が 非常に高ぐ撹拌することが容易ではない。本発明者らは、酸処理工程において遊 星撹拌式の混練機を用いれば、初期の高粘度の状態にお!ヽても確実な混合撹拌が 可能であり、効率のよい酸処理を行うことができることを見出した。

[0022] リグノセルロース系物質を酸によって加水分解する技術は、従来から、希酸法や濃 酸法などがあるが、これらはいずれもセルロース'へミセルロースを可溶化して糖を分 離する目的で使用されており、リグニンの分離 ·回収には利用されていない。例えば 、希酸法では、高温高圧の条件下でリグノセルロース系物質の酸処理を行うが、これ では、リグニンがスルホンィ匕ゃ炭化してしまい、有効利用が困難になってしまう。本方 法において、リグノセルロース系物質を酸によってリグノフエノール誘導体と酸'糖溶 液とに分解する反応は、常温常圧下で進行する。生成するリグノフエノール誘導体の 炭化、スルホンィ匕を防ぎつつ、反応性を均一に維持'継続するためには、本方法に おける酸処理反応は、 20°C— 40°C、好ましくは 30°C前後の温度で行うことが好まし い。また、酸処理の反応時間は、酸によるリグノフ ノール誘導体の変質を防止する ために、 10分一 2時間が好ましぐ 30分一 1時間がより好ましい。

[0023] なお、酸処理の反応温度を一定に保つ制御方法としては、例えば、酸処理反応槽 に、反応槽の外部に温水を通水する温水ジャケットと、反応槽内の反応物の温度を 計測する装置とを取り付けることができる。酸処理反応にあたって、予め設定した反 応温度の温水を温水ジャケットに通水して反応雰囲気である反応槽全体の温度を目 的とする酸処理反応温度に保持する。反応槽内に原料を投入して酸処理反応を開 始した後は、反応槽内に設けた温度計測装置によって反応液の温度をモニタしなが ら、温水ジャケットに通水する温水の温度及び通水量を調整することによって、反応 熱による反応雰囲気の温度の変化を吸収することができる。本発明は、かかる酸処 理反応の制御装置にも関する。即ち、本発明の一態様は、フエノール誘導体が含浸 されたリグノセルロース系物質と酸とを反応させて、リグノフエノール誘導体及び酸'糖 溶液を生成するための酸処理反応装置であって、フエノール誘導体が含浸されたリ グノセルロース系物質と酸とを受容して反応を行わせる反応槽；前記反応槽の外側 に設けられた温水ジャケット;温水ジャケットへ温水を供給'排出するための手段;反 応槽内の内容物の温度を測定する装置;前記温度測定装置によって測定された内 容物の温度に応じて、温水ジャケットへ供給する温水の温度及び流量を調整する制 御手段；を設けたことを特徴とする装置に関する。

[0024] この酸処理工程によって、酸と接触して生じたリグニンの高反応性サイトのカチオン 力 Sフエノール誘導体によって攻撃され、フエノール誘導体が導入される。また、ベンジ ルァリールエーテル結合が解裂することによってリグニンが低分子化される。これによ り、基本構成単位のベンジル位にフエノール誘導体が導入されたリグノフエノール誘 導体が生成する。また同時に、リグノセルロース系物質中のセルロース、へミセルロー スは、酸によって可溶ィ匕されて、酸溶液中に溶解する。本発明においては、このよう にして得られるリグノフエノール誘導体、酸'糖溶液を、「リグノセルロース系物質、フエ ノール誘導体及び酸の反応混合液」と称する。

[0025] 固液分離 (6)

本発明の一態様は、上記のようにして得られたリグノセルロース系物質、フエノール 誘導体及び酸の反応混合液を、固液分離工程にかけて、リグノフエノール誘導体を 含む固相と、セルロース、へミセルロースが溶解した酸'糖溶液の液相とに分離するこ とを特徴とする。力かる固液分離工程には、遠心分離を利用することができる。この目 的に用いることのできる遠心分離機としては、無孔式底部排出型遠心分離機を用い ることができる。無孔式底部排出型遠心分離機を用いれば、粘着質のリグノフエノー ル誘導体固形分を閉塞なく酸'糖溶液力 分離することが可能であるので好適である 。この際、 10— 60分間遠心分離を行うことが好ましい。遠心分離により、リグノフ ノ ール誘導体を含む疎水性の固形分と、セルロース、へミセルロースが溶解した酸'糖 溶液とが、その比重差によってそれぞれ遠心分離機のバスケット内で内側、外側の 2 層に分離する。遠心分離機の回転を止めると、外側の酸'糖溶液が自重で装置下部 に設けられた排出ロカゝら排出される。酸 ·糖溶液が排出された後、ノ スケット内に残 留するリグノフエノール誘導体を含む疎水性の固形物を、搔き取り装置などを利用し て下部排出日から排出する。

[0026] また、この固液分離には、フィルタ等の膜分離を利用することもできる。この場合、 酸処理後の反応混合液を、フィルタを布設した濾過槽に導入し、液の自重若しくは 減圧又は加圧によって、リグノフエノール誘導体を含む疎水性の固形物を、セルロー ス、へミセルロースが溶解した酸'糖溶液から濾過分離する。この際、濾過槽は、適当 な量の液を貯めた後に濾過を行うことができるように貯留が可能な構造を有すること が好ましい。このような構造の濾過槽を用いることにより、粘着質のリグノフエノール誘 導体を含む疎水性の固形物の濾過ケーキの厚さを確保し、剥離'回収性を上げるこ とができる。また、濾過の際に、減圧によって濾過'脱液した後、適当な時間加圧する ことで、固形分の脱液を向上させて、濾過ケーキの剥離性を向上することもできる。更 に、平板状の濾布を使用することで、脱液後のリグノフエノール誘導体を含む固形分 の剥離性を向上させて、濾布表面に残留する固形分を洗浄することも容易になる。 濾布の洗浄水は、脱液後のリグノフ ノール誘導体を含む固形分を後段で水分散す る際の溶液として使用することができる。

[0027] 上述の固液分離処理によって得られるリグノフ ノール誘導体を含む固形物は、後 述する脱酸 ·洗浄工程及び乾燥工程を経て、リグノフェノール誘導体として回収する ことができる。一方、液相として分離回収される可溶ィ匕したセルロース、へミセルロー スを含む酸'糖溶液は、当該技術において公知の方法 (例えば拡散透析膜法、疑似 移動層方式クロマトグラフィー分離法、アル力ノール溶剤抽出法など)などを用いて 酸と糖とを分離回収することができる。分離回収された糖は例えば乳酸発酵による生 分解性プラスチック製造用の原材料などとして利用することができ、また、酸は前段の 酸処理工程 (5)に再利用することができる。本発明によれば、従来技術のように酸処 理後の反応混合液を多量の水で希釈するのではなぐそのまま希釈することなく固液 分離にかけて固相と液相とを分離回収するので、濃度の高い酸'糖溶液が得られ、 その後の糖及び酸の分離 ·回収処理を効率的に行うことができる。また、酸'糖溶液 を分離することによって回収される酸は、水で希釈されていないので、濃縮等の精製 が少ない負荷で可能であり、精製した濃酸は前段の酸処理に再利用することが可能 である。

[0028] 脱酸'洗浄（7)

上記の固液分離処理 (6)で得られるリグノフェノール誘導体を含む固形物には、酸 及び炭水化物の糖化物並びに未反応物が残留して 、るので、これを洗浄して残留 物を除去する必要がある（脱酸'洗浄処理)。これは、従来行われているように、リグノ フエノール誘導体を含む固形物を 10倍量以上の水中に分散 ·撹拌させて、残留する 酸等の成分を水側に移動させた後、静置して固形物を自然沈降させて、上澄み液を 除去するという作業を適当回数繰り返すことによって行うことができる。固形物を水中 に分散することによって、同時に、酸の濃度が希釈されて酸反応が停止する。

[0029] し力しながら、この方法では、リグノフエノール誘導体を含む固形物が堅く粘着質で あるために、水分散が容易でないと共に、撹拌後に固形分を沈降させるのに長時間 を要し、数日一数十日の日数を必要とすることもあった。そこで、本発明の他の態様 では、このリグノフエノール誘導体を含む固形物を脱酸'洗浄処理する工程を短時間 で効率的に行う手法を提供する。かかる手法として、本発明は、リグノセルロース系物 質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液の固液分離によって固相として得られるリ グノフエノール誘導体に、水を加えて解砕することによって微細ィ匕スラリーとし、次に 得られた微細化スラリーを水中に分散した後に、固形分を回収することを特徴とする

、リグノフヱノール誘導体の回収方法を提供する。図 2に、本発明の上記態様にかか るリグノフエノール誘導体を含む固形物を脱酸'洗浄処理する方法の概略をフロー図 で示す。

[0030] 図 2に示す方法においては、固液分離処理 (6)で得られたリグノフェノール誘導体 を含む固形物を、まず解砕して微細化スラリーとする（a)。解砕は、例えば、高速で回 転する撹拌羽根を槽内下部に有する装置 (所謂カッターミキサーなど）に固形物を投 入し、適当量の水をカ卩えて撹拌することによって行うことができる。この際、添加する 水の量は固形物の 1一 5倍量が好ましい。なお、ここで規定する「倍量」とは、固形分 lkgに対する水の量 (リットル数)を意味し、例えば「5倍量」とは、固形分 lkgに対して 水 5Lをカ卩えることを意味する。このように水をカ卩えて分散させることによって、同時に 酸の濃度が希釈されて、酸反応が停止する。この目的で用いることのできる解砕装置 としては、例えば、太平洋機工製のハイスビーダなどを挙げることができる。

[0031] 解砕で得られたリグノフエノール誘導体を含む固形物の微細化スラリーは、更にライ ンミキサなどの剪断力によって固形分の微細化を行う装置で極微細化 (乳化）して、 脱酸の効率を更に向上させることが好ましい (b)。この目的で用いることのできる微細 化装置としては、例えば太平洋機工製のファインフローミルなどを挙げることができる

[0032] 次に、解砕'極微細化によって得られたリグノフヱノール誘導体を含む固形物の極 微細化スラリーに、適当量の水を加えて十分に撹拌して、リグノフエノール誘導体を 含む固形分中に残留する酸や炭水化物の糖化物及び未反応物を水側に移動'希 釈させる（c.水分散)。ここでの水の添加量は、固液分離で得られたリグノフヱノール 誘導体を含む固形物の 5倍一 10倍量 (重量比）が好ま U、。

[0033] 水分散によって固形分中に残留する酸や炭水化物の糖化物及び未反応物を水側 に移動させた後、水相を脱液し、再び水分散を行うという工程を適当回数繰り返すこ とによって、リグノフエノール誘導体を含む固形物の脱酸 ·洗浄を行うことができる。な お、前段の解砕、極微細化工程においては、装置槽内にリグノフエノール誘導体を 含む固形分が残留する。したがって、これらの装置槽内を水で洗浄した後の排出液 を 1回目の水分散工程での水分散液として利用することによって、リグノフェノール誘 導体を含む固形物の回収率を高めることができる。但し、この排出液は、解砕、極微 細化の装置槽内に残留する酸も含むため、脱酸効率の面から、 2回目以降の水分散 工程での水分散液として用いるのは好ましくな!/、。

[0034] 水分散の後に脱液を行う方法としては、例えば、充分に撹拌した水分散スラリーを 適当な時間静置して固形分を沈降させた後、上澄み液を排出するという方法を採用 することができる。上澄み液を排出した後に、清水を添加して再び水分散を行うという 工程を適当回数繰り返すことができる。この方法は、分散槽と撹拌機のみの設備で 実施が可能なので簡便な方法であるが、上澄み液の排出時にリグノフエノール誘導 体を含む固形分の一部が一緒に排出されてしまうので、リグノフエノール誘導体を含 む固形物の回収率が低下するという問題がある。

[0035] そこで、本発明の好ましい態様においては、充分に撹拌した水分散スラリーを、固 液分離装置によって固形分と液分とに分離した後 (d)、必要に応じて固形分を再び 水分散にかけるという工程を適当回数繰り返すことにより、リグノフエノール誘導体を 含む固形物の脱液効率、即ち脱酸効率を向上させると共に、固形物の損失を防止 することができる。リグノフエノール誘導体を含む固形物は粘着性を有して 、るので、 一般に用いられて 、るデカンタ等の固液分離装置を用いたのでは、ょ 、脱液効果が 得られない。また、遠心脱水機では、リグノフエノール誘導体を含む固形物の脱液は 可能であるが、バスケットに布設する濾布が立体縫製であるので、脱液後の固形物 の取出しが困難で、濾布表面に多くの固形物が残留してしまう。また、濾布の洗浄の 際にも、固形物が付着した表面のみを洗浄することは困難である場合が多い。そこで 、本発明の好ましい態様においては、リグノフヱノール誘導体を含む固形物の水分散 スラリーを、濾過装置を用いて固液分離することが好ましい。これによつて、粘着性の あるリグノフヱノール誘導体を含む固形物を厚密させることなく脱水することが可能と なる。かかる目的で用いることのできる濾過装置としては、真空濾過装置が好ましぐ 適当な量の液を溜めた後に真空濾過を行うことのできる、液の貯留が可能な構造を 有する真空濾過装置が更に好ましい。このような構造の濾過装置を用いることにより、 粘着質のリグノフエノール誘導体を含む疎水性の固形物のケーキ厚を確保して、剥 離 ·回収性を上げることが可能になる。また、濾過の際には、真空によって濾過'脱液 を行った後、適当な時間加圧することにより、固形物の脱液を更に進めて、ケーキの 剥離性を向上することも可能である。また、濾過に際して、平板状の濾布を用いると、 脱液後の固形物の剥離性が向上し、濾布表面に残留する固形物の洗浄も容易にな るので好ましい。濾布の洗浄水は、固液分を繰り返し洗浄する際の水分散液として使 用することができる。

[0036] また、脱酸'洗浄工程（7)においては、槽内に撹拌機構を有し、底部に濾過フィル タを有する装置を使用することによって、水分散と固液分離とを同一の装置槽内で行 うことも可能である。この場合、槽内に、解砕'微細化によって得られたスラリーを投入 した後、適当量の清水を加え、充分に撹拌した後、槽内底部のフィルタによってリグノ フエノール誘導体を含む固形物と、酸分等が移動 ·希釈した水相を濾過 ·分離するこ とができる。この場合、添加する水の量は、固液分離で得られたリグノフヱノール誘導 体を含む固形物の 5倍一 10倍量 (重量比）とすることが好ましい。

[0037] 上記に説明したように、脱酸'洗浄は、分散水の上澄み液、或いは水分散後の固液 分離で得られる水相 (濾液)の酸濃度が低くなるまで繰り返すことが好ま 、。具体的 には、上澄み液又は濾液の pHが 5以上になるまで、脱酸 ·洗浄工程を繰り返すこと が好ましい。本発明者らが行った実機試験によれば、上述の本発明の構成によれば 、水分散 固液分離を 4一 8回繰り返すことで、濾液の pHを 5以上にすることができた

[0038] 乾燥 (8)

リグノフェノール誘導体を含む固形物の脱酸 ·洗浄が終了したら、固形分を回収し て乾燥する。リグノフヱノール誘導体がアセトンに溶解する性質を利用して、回収され るリグノフエノール誘導体を含む固形物にアセトンを混合して、リグノフエノール誘導 体のみを抽出し、抽出液を木材等の材料に含浸させて使用することが可能であるが 、この場合、アセトンとの混合の際に水分が残留していると、リグノフェノール誘導体 を含む固形物に残留する糖分が水分を介してアセトンに溶解し、純粋なリグノフエノ ール誘導体'アセトン溶液の生成が困難になる。したがって、リグノフェノール誘導体 を含む固形物は、含水率 5%以下程度にまで乾燥させることが好ましい。

[0039] 従来は、リグノフ ノール誘導体を含む固形物の乾燥には、主として自然乾燥が用 いられ、充分な乾燥を行うためには 1週間一数ケ月の日数を要していた。本発明にお いては、乾燥に要する時間を削減し、生産効率を上げるため、まず、固形物を自然 風乾燥又は温風送風乾燥することによって含水率 50%以下に粗乾燥した後、含水 率 10%以下に高乾燥することが好ましい。粗乾燥時のリグノフエノール誘導体の品 温は 60°C以下とすることが好ましぐリグノフェノール誘導体の品質向上の為には 40 °C以下とすることが好ましい。粗乾燥に際しては、固形物を吸水性物質の上に広げ て、自然風又は温風乾燥を行うことが好ましい。高乾燥は、例えば、真空マイクロ波 乾燥機を用いて、含水率 50%以下に粗乾燥したリグノフ ノール誘導体を含む固形 分を、乾燥機の乾燥室内に投入し、室内を減圧して水の蒸発温度を 40°C以下にし た後、乾燥室内の固形物にマイクロ波を照射して含有水分に熱を与えて蒸発させる こと〖こよって行うことができる。また、乾燥室内において、遠赤外線の照射を併用する と、更に乾燥効率を向上させることができる。

[0040] 以上の工程によって得られるリグノフヱノール誘導体は、石油代替の高分子素材と して、種々の分野で利用することが期待されている。

[0041] 本発明は、また、上記の方法を実施するための装置にも関する。即ち、本発明の他 の態様は、リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液を固液 分離して得られる固形物を受容して、固形物の解砕を行う解砕装置;解砕された固 形物に水を加えて撹拌する撹拌槽;撹拌槽カゝら回収される水スラリーを受容して固液 分離を行う固液分離装置；を具備することを特徴とする、リグノフヱノール誘導体の回 収装置に関する。また、本発明は、リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び 酸の反応混合液を固液分離する第 1の固液分離装置;前段の固液分離によって回 収される固形物を受容して、固形物の解砕を行う解砕装置;解砕された固形物に水 を加えて撹拌する撹拌槽;撹拌槽カゝら回収される水スラリーを受容して固液分離を行 う第 2の固液分離装置;を具備することを特徴とする、リグノフ ノール誘導体の回収 装置にも関する。更には、本発明は、フエノール誘導体が含浸されたリグノセルロー ス系物質を受容し、酸を加えて反応させる酸処理槽；酸処理槽より回収されるリグノセ ルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液を受容して固液分離を行う 第 1の固液分離装置;前段の固液分離によって回収される固形物を受容して、固形 物の解砕を行う解砕装置；解砕された固形物に水を加えて撹拌する撹拌槽；撹拌槽 力も回収される水スラリーを受容して固液分離を行う第 2の固液分離装置;を具備す ることを特徴とする、リグノフヱノール誘導体の回収装置にも関する。

実施例

[0042] 以下の実施例によって、本発明を更に具体的に説明する力 本発明は以下の記載 に限定されるものではない。

[0043] 実施例 1

スギのチップを粉砕した後、乾燥して 0. 2— 2mmに篩い分けたスギ木粉を原料とし て用いた。スギ木粉 150kgを円錐型リボン混合機 (大川原製作所社製のリボコーン） に入れ、 1500Lのアセトンをカ卩えて約 6時間撹拌した後、 1昼夜放置することにより、 1回目の脱脂処理を行った。 1000Lのアセトンを排出し、排出量と等量のアセトン（1 OOOL)を再びカ卩えて約 4時間撹拌することにより、 2回目の脱脂処理を行った。 1000 Lのアセトンを排出し、 P-タレゾール 75kg及びアセトン 800Lの混合液をカ卩えて、 4時 間十分に撹拌することにより、スギ木粉に P-タレゾールを含浸させた。 24時間放置し た後、槽内を減圧して残留するアセトンを十分に乾燥させた (約 1日間)。なお、上記 の脱脂及び p -タレゾール含浸は、室温（15°C)で行った。 P-タレゾールが含浸された スギ木粉 225kgが得られた。

[0044] この P-タレゾール含浸スギ木粉 22. 5kgを反応撹拌槽に入れ、 72%硫酸をスギ木 粉に対して 5倍量である 75L加えて酸処理を行った。酸処理に使用する反応撹拌槽 及び添加する硫酸は、予め 30°Cに保温したものを使用した。混合液を反応槽内で 1 時間十分に撹拌して反応を進行させた後、無孔式底部排出型遠心分離機で固液分 離処理にかけた。 10分ほどの分離時間を経た後、遠心分離機内で、固相であるフエ ノール誘導体は内側（中心側）に、液相である硫酸糖溶液は外側（円周側）に分離さ れた。遠心分離機の回転を停止すると、液相である硫酸糖溶液は遠心分離機の下 部に設けられた排出ロカ 排出された。固相であるリグノフ ノール誘導体は、遠心 分離機のバスケット内にベルト状に残留していたので、これを遠心分離機に設置した 搔き取り装置で切り落として排出部に落とし込んだ。

[0045] 分離されたリグノフエノール誘導体を含む固形物 35kgを、解砕装置 (太平洋機工製 、ノ、イスビーダ）に移し、約 70Lの水をカ卩えて解砕処理することによって水中に分散さ せた。分散液をラインミキサ (太平洋機工製、ファインフローミル）に通して固形分を 0 . 1mm以下に極微細化した後、液を撹拌しながら最終的に 200Lの分散液となるよう に水を投入した。この分散液を真空濾過装置で濾過することを繰り返すことで、硫酸 分及び糖分を除去したリグノフエノール誘導体を固形分として回収した。

[0046] 従来は、このリグノフエノール誘導体の水洗浄を行うにあたって、解砕のみを行った 後に水分散を行い、 2時間程度撹拌した後に 1昼夜静置し、翌日にリグノフェノール 誘導体を含む固形分が自然沈降した状態で上澄み液を排出し、清水を再添加して 撹拌する、という工程を繰り返しており、通常は十分に硫酸が除去されたリグノフエノ ール誘導体 (硫酸の除去は、分散液の pHが 5以上となることで判断する）を回収する までに 10日程度の時間がかかり、更に上澄み液中に固形分が残ってしまうため、回 収率も十分に高くはな力つた。これに対して、上記に示した本発明による方法では、 解砕 ·極微細化を行つた後に水分散を行!ヽ、分散液を真空濾過装置で濾過 ·脱液す ることにより、硫酸分を含む液分を効率よく除去できると共に、固形分のロスを最小限 にすることが可能となった。また、得られたリグノフェノール誘導体を再び水分散させ て真空濾過するという処理を繰り返すことにより、リグノフエノール誘導体に残留する 硫酸分を効率よく完全に除去することが可能であった。本発明においては、 P-クレゾ 一ルを含浸させたスギ木粉 22. 5kgを酸処理した反応液から分離されたベルト状のリ ダノフヱノール誘導体を含む固形物 35kgを解砕'極微細化した後に 200Lの水分散 液とした溶液を真空濾過し、得られた固形分を再び 200Lの水で分散し、真空濾過 するという工程を 5— 7回繰り返すことで、濾液の pHが 5以上となり、硫酸の十分な除 去が認められ、従来 10日程度を要していたリグノフエノール誘導体の脱酸 ·洗浄工程 を 1日程度で完了することができた。また、最終的に得られたリグノフェノール誘導体 の量は 6. 5kg (乾物換算）であり、従来の 2倍の収率を得ることができた。 [0047] 実施例 2

スギのチップを粉砕した後、乾燥して 0. 2— 2mmに篩い分けたスギ木粉を原料とし て用いた。スギ木粉 150kgを円錐型リボン混合機 (大川原製作所社製のリボコーン） に入れ、 1500Lのアセトンをカ卩えて約 6時間撹拌した後、 1昼夜放置することにより、 1回目の脱脂処理を行った。 1000Lのアセトンを排出し、排出量と等量のアセトン（1 OOOL)を再びカ卩えて約 4時間撹拌することにより、 2回目の脱脂処理を行った。 1000 Lのアセトンを排出し、 p -タレゾール 215kg (スギ木粉 lkg当たり 1. 4kgに相当）及び アセトン 780Lの混合液をカ卩えて、 4時間十分に撹拌することにより、スギ木粉に P-ク レゾールを含浸させた。 24時間放置した後、槽内の余剰の P-タレゾール 'アセトン溶 液を 1000L排出すると、スギ木粉に所定量の P-タレゾールが残留する。余剰液排出 が完了した後、槽内を減圧して残留するアセトンを十分に乾燥させた (約 1日間)。な お、上記の脱脂及び p -タレゾール含浸は、室温（15°C)で行った。 P-タレゾールが含 浸されたスギ木粉 220kgが得られた。

[0048] この P-タレゾール含浸スギ木粉 22kgを反応撹拌槽に入れ、 72%硫酸をスギ木粉に 対して 5倍量である 72L加えて酸処理を行った。酸処理に使用する反応撹拌槽及び 添加する硫酸は、予め 30°Cに保温したものを使用した。混合液を反応槽内で 1時間 十分に撹拌して反応を進行させた後、無孔式底部排出型遠心分離機で固液分離処 理にかけた。 10分ほどの分離時間を経た後、遠心分離機内で、固相であるフエノー ル誘導体は内側（中心側）に、液相である硫酸糖溶液は外側（円周側）に分離された 。遠心分離機の回転を停止すると、液相である硫酸糖溶液は遠心分離機の下部に 設けられた排出ロカ 排出された。固相であるリグノフ ノール誘導体は、遠心分離 機のバスケット内にベルト状に残留していたので、これを遠心分離機に設置した搔き 取り装置で切り落として排出部に落とし込んだ。

[0049] 分離されたリグノフ ノール誘導体を含む固形物 35kgを、解砕装置 (太平洋機工製 、ノ、イスビーダ）に移し、約 70Lの水をカ卩えて解砕処理することによって水中に分散さ せた。分散液をラインミキサ (太平洋機工製、ファインフローミル）に通して固形分を 0 . 1mm以下に極微細化した後、液を撹拌しながら最終的に 200Lの分散液となるよう に水を投入した。この分散液を真空濾過装置で濾過することを繰り返すことで、硫酸 分及び糖分を除去したリグノフエノール誘導体を固形分として回収した。

[0050] 従来は、このリグノフエノール誘導体の水洗浄を行うにあたって、解砕のみを行った 後に水分散を行い、 2時間程度撹拌した後に 1昼夜静置し、翌日にリグノフェノール 誘導体を含む固形分が自然沈降した状態で上澄み液を排出し、清水を再添加して 撹拌する、という工程を繰り返しており、通常は十分に硫酸が除去されたリグノフエノ ール誘導体 (硫酸の除去は、分散液の pHが 5以上となることで判断する）を回収する までに 10日程度の時間がかかり、更に上澄み液中に固形分が残ってしまうため、回 収率も十分に高くはな力つた。これに対して、上記に示した本発明による方法では、 解砕 ·極微細化を行つた後に水分散を行!ヽ、分散液を真空濾過装置で濾過 ·脱液す ることにより、硫酸分を含む液分を効率よく除去できると共に、固形分のロスを最小限 にすることが可能となった。また、得られたリグノフェノール誘導体を再び水分散させ て真空濾過するという処理を繰り返すことにより、リグノフエノール誘導体に残留する 硫酸分を効率よく完全に除去することが可能であった。本発明においては、 P-クレゾ 一ルを含浸させたスギ木粉 22. 5kgを酸処理した反応液から分離されたベルト状のリ ダノフヱノール誘導体を含む固形物 35kgを解砕'極微細化した後に 200Lの水分散 液とした溶液を真空濾過し、得られた固形分を再び 200Lの水で分散し、真空濾過 するという工程を 5— 7回繰り返すことで、濾液の pHが 5以上となり、硫酸の十分な除 去が認められ、従来 10日程度を要していたリグノフエノール誘導体の脱酸 ·洗浄工程 を 1日程度で完了することができた。また、最終的に得られたリグノフェノール誘導体 の量は 6. 5kg (乾物換算）であり、従来の 2倍の収率を得ることができた。

[0051] 実施例 3

実施例 1と同じ円錐型リボン混合機 (大川原製作所社製のリボコーン)で脱脂'乾燥 処理のみ実施することによって得られたスギ木粉 lkgをレーディゲミキサー (独レーデ ィゲ社製 FMK型）に入れ、撹拌しながら、 P-タレゾール 0. 5kgを溶解したアセトン溶 液 4Lを散布することによって、スギ木粉への P-タレゾールの含浸処理を行った。この 結果、 P-タレゾールの含浸及び溶剤の乾燥工程力 スギ木粉を約 10倍量の P-クレゾ ール溶液中に投入する実施例 1の方法では 2日以上かかったのに比べて、合計で 1 時間と大幅に短縮できた。更に、少量の P-タレゾール溶液の使用で、スギ木粉へ P-ク レゾールがよく分散'含浸し、この処理によって得られた p -タレゾール含浸木粉を実 施例 1と同様の手順で処理したところ、実施例 1と同等以上の収率、品質でリグノフエ ノール誘導体が得られた。

産業上の利用可能性

本発明によれば、リグノセルロース系物質を処理して、リグノフェノール誘導体及び 糖を効率よく分離回収することができる。また、本発明の他の態様によれば、酸処理 後の反応液を固液分離して得られる固形分を、解砕 ·極微細化処理した後に水分散 することにより、リグノフェノール誘導体の回収及び残留する酸の洗浄除去を、従来 法よりも極めて効率的に且つ短時間で行うことができる。更に、本発明の他の態様に よれば、リグノセルロース系物質へのフエノール誘導体の含浸工程において、木粉を 撹拌しながら、 1倍量一 5倍量程度のフエノール誘導体の溶液を散布すると 、う方法 を採用することにより、有機溶剤の使用量を削減すると共に、含浸工程に力かる時間 を大幅に短縮することができる。

Claims

請求の範囲

[I] リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液を、固液分離にか けることによって、固相のリグノフエノール誘導体と、液相の酸及び糖の混合液とを分 離し、分離されたリグノフヱノール誘導体を脱酸 ·洗浄することを特徴とする、リグノフ ェノール誘導体及び酸 ·糖溶液を調製する方法。

[2] フエノール誘導体が含浸されたリグノセルロース系物質に酸をカ卩えて、 20°C— 40°C で反応させることによって、リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応 混合液を得る請求項 1に記載の方法。

[3] 反応中の温度を一定温度に保持する請求項 2に記載の方法。

[4] 酸として濃度 65%以上の濃硫酸を加える請求項 2又は 3に記載の方法。

[5] リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液の固液分離を、無 孔式底部排出型遠心分離機によって行う請求項 1一 4のいずれかに記載の方法。

[6] リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液の固液分離によつ て固相として得られるリグノフエノール誘導体を、水をカ卩えて解砕することによって微 細化スラリーとし、次に得られた微細化スラリーを水中に分散した後に、固形分を回 収することを特徴とする、リグノフエノール誘導体の回収方法。

[7] 微細化スラリーを水中に分散した後に、濾過装置で第 2の固液分離処理にかけること によって固形分を回収する請求項 6に記載の方法。

[8] 回収された固形分を、 60°C以下の温度で粗乾燥した後、真空マイクロ波乾燥装置に よって高乾燥する工程を更に含む請求項 6又は 7に記載の方法。

[9] 回収された固形分を、粗乾燥によって含水率 50%以下に乾燥し、高乾燥によって含 水率 10%以下に乾燥する請求項 8に記載の方法。

[10] 粉砕されたリグノセルロース系物質にフエノール誘導体を含浸させる方法であって、 粉砕されたリグノセルロース系物質を撹拌しながら、これに、有機溶剤中にフエノール 誘導体を溶解した溶液を、リグノセルロース系物質 lkg当たり 1一 5Lの量カ卩えることを 特徴とする方法。

[II] リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液を固液分離して得ら れる固形物を受容して、固形物の解砕を行う解砕装置;解砕された固形物に水をカロ えて撹拌する撹拌槽;撹拌槽カゝら回収される水スラリーを受容して固液分離を行う固 液分離装置;を具備することを特徴とする、リグノフ ノール誘導体の回収装置。

[12] リグノセルロース系物質、フエノール誘導体及び酸の反応混合液を固液分離する第 1 の固液分離装置；前段の固液分離によって回収される固形物を受容して、固形物の 解砕を行う解砕装置；解砕された固形物に水を加えて撹拌する撹拌槽；撹拌槽から 回収される水スラリーを受容して固液分離を行う第 2の固液分離装置;を具備すること を特徴とする、リグノフエノール誘導体の回収装置。

[13] 第 1の固液分離装置が無孔式底部排出型遠心分離機である請求項 12に記載の装 置。

[14] フエノール誘導体が含浸されたリグノセルロース系物質を受容し、酸を加えて反応さ せる酸処理槽；酸処理槽より回収されるリグノセルロース系物質、フエノール誘導体及 び酸の反応混合液を受容して固液分離を行う第 1の固液分離装置;前段の固液分 離によって回収される固形物を受容して、固形物の解砕を行う解砕装置;解砕された 固形物に水を加えて撹拌する撹拌槽;撹拌槽カゝら回収される水スラリーを受容して固 液分離を行う第 2の固液分離装置；を具備することを特徴とする、リグノフヱノール誘 導体の回収装置。

[15] 酸処理槽が、反応中の温度を一定に保持する手段を具備することを特徴とする請求 項 14に記載の装置。

[16] 第 1の固液分離装置が無孔式底部排出型遠心分離機である請求項 14又は 15に記 載の装置。

[17] フエノール誘導体が含浸されたリグノセルロース系物質と酸とを反応させて、リグノフ ェノール誘導体及び酸'糖溶液を生成するための酸処理反応装置であって、フエノ ール誘導体が含浸されたリグノセルロース系物質と酸とを受容して反応を行わせる反 応槽；前記反応槽の外側に設けられた温水ジャケット；温水ジャケットへ温水を供給 · 排出するための手段;反応槽内の内容物の温度を測定する装置;前記温度測定装 置によって測定された内容物の温度に応じて、温水ジャケットへ供給する温水の温 度及び流量を調整する制御手段；を設けたことを特徴とする装置。