本发明专利技术提供了一种固体酸催化剂糖化装置(A)，其具备：将作为原料的多糖类与水及固体酸催化剂(X2)一起作为混合液(X3)容纳、使用固体酸催化剂(X2)将多糖类进行单糖化处理的催化反应槽(3)；搅拌催化反应槽(3)中的混合液(X3)的搅拌装置(4)；测量催化反应槽(3)中的混合液(X3)的氧化还原电位的氧化还原电位计(5)；和测量催化反应槽(3)中的混合液(X3)的pH的pH计(6)。根据该固体酸催化剂糖化装置(A)，可以准确把握使用固体酸催化剂的原料的糖化过程的反应状态。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本申请要求基于2010年I月18日在日本申请的特愿2010-8552号的优先权，在此援引其内容。
技术介绍
众所周知，近年来，使用生物质(除化石资源之外的来源于生物的有机性资源)作为石油等化石燃料的替代燃料来生成乙醇(生物乙醇)的技术受到关注。在下述非专利文献I中，公开了作为这种生物乙醇的制造过程中的关键技术，通过使用固体酸催化剂而将生物质糖化的技术。 该生物质的糖化技术中，例如通过将在碳或沸石等载体上负载了磺基的催化剂(固体酸催化剂)与水热反应进行组合，将纤维素系生物质分解而糖化。作为生物质的糖化技术，通常已知在生物质中加入硫酸进行水解的方法，但该方法由于使用为液体的硫酸，因此有反应器的腐蚀或需要废液处理等的问题。上述的使用固体酸催化剂的方法可以克服这种使用硫酸(液体)的方法的问题点。需要说明，非专利文献I的技术中，虽然将固体酸催化剂与水热反应进行组合，但也研究了单独使用固体酸催化剂糖化生物质的技术。现有技术文献 非专利文献 非专利文献I:七— 7卜「工夕7 — >燃料製造(二向汁t4才7 7 O前処理糖化(用于乙醇燃料制造的生物质前处理 糖化)」(技術情報協会)(2009)。
技术实现思路
专利技术要解决的课题 不过，使用固体酸催化剂的生物质的糖化是作为固体的生物质与同为固体的固体酸催化剂作用、将生物质分解成单糖类的反应。即，由于是固体(固体酸催化剂)作用于固体(生物质)的反应，因此反应速度慢，从而有难以正确把握反应槽内的反应状态的问题。特别是在单独使用固体酸催化剂时，由于反应速度极慢，因此正确把握反应状态非常困难。所以，在生物乙醇的制造过程中采用使用固体酸催化剂的生物质糖化技术时，由于无法正确把握生物质糖化过程的反应状态，因此无法准确控制系统总体的运转。本专利技术是鉴于上述的情况完成的，目的在于准确把握使用固体酸催化剂的原料糖化过程的反应状态。解决课题的手段 为了达到上述目的，本专利技术的固体酸催化剂糖化装置具备将作为原料的多糖类与水及固体酸催化剂一起作为混合液容纳、使用固体酸催化剂将多糖类进行单糖化处理的催化反应槽；搅拌催化反应槽中的混合液的搅拌装置；测量催化反应槽中的混合液的氧化还原电位的氧化还原电位计；和测量催化反应槽中的混合液的PH的pH计。另外，还期望在上述固体酸催化剂糖化装置中，具备从由催化反应槽接收的经处理液中分离固体酸催化剂的催化剂分离槽；将从催化剂分离槽排出的固体酸催化剂供给催化反应槽的催化剂返送装置；在催化剂分离槽中测量从经处理液中分离了固体酸催化剂的液体的氧化还原电位的第2氧化还原电位计；和在催化剂分离槽中测量从经处理液中分离了固体酸催化剂的液体的PH的第2pH计。此外，上述固体酸催化剂糖化装置中，搅拌装置也可以通过使浸溃于混合液内的桨旋转来搅拌处理对象液。 另外，上述固体酸催化剂糖化装置中，搅拌装置也可以通过在混合液内吹入气体来搅拌处理对象液。另外，本专利技术的固体酸催化剂糖化方法，在使固体酸催化剂作用于由水和作为原料的多糖类构成的处理对象液、将多糖类进行单糖化处理时，测量处理对象液与固体酸催化剂的混合液的氧化还原电位和pH，基于氧化还原电位和pH评价单糖化状态。另外，上述固体酸催化剂糖化方法中，也可以测量从经处理液中分离了固体酸催化剂的液体的氧化还原电位与pH，基于氧化还原电位与pH评价固体酸催化剂的状态。专利技术效果 根据本专利技术，由于在使用固体酸催化剂将多糖类进行单糖化处理时，测量处理对象液的氧化还原电位及pH，因此通过氧化还原电位及pH的各测量值可以评价单糖化处理的状态。S卩，根据本专利技术人的见解，对于多糖类进行单糖化的反应，反应良好的状态与不良的状态在氧化还原电位上会产生差异。另外，PH表示固体酸催化剂的活性状态。因此，通过测量处理对象液的氧化还原电位及处理对象液的pH，可以准确把握使用固体酸催化剂时的多糖类的单糖化反应的状态。附图说明图I是表示本专利技术的一种实施方式的固体酸催化剂糖化装置的功能及构成的示意图。图2是表示本专利技术的一种实施方式的变形例的固体酸催化剂糖化装置的功能及构成的示意图。具体实施例方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。本实施方式的固体酸催化剂糖化装置A，如图I所示，由以下部分构成原水供给泵I、流量计2、催化反应槽3、搅拌装置4、氧化还原电位计5、pH计6、催化剂分离槽7、催化剂返送装置8、第2氧化还原电位计9、第2pH计10、催化剂回收泵11、催化剂回收槽12、液体返送泵13、浮控开关14、催化剂排出阀15、防阻塞用气体鼓风机16、开关阀17 19。本固体酸催化剂糖化装置A是将由外部供给的原料(多糖类)进行单糖化的装置。这种固体酸催化剂糖化装置A，例如在由生物质(除化石资源之外的来源于生物的资源)制造生物乙醇的设备(plant)中，作为后段糖化装置发挥功能，其中，将通过前段糖化装置从生物质得到的多糖类引入并单糖化。作为上述前段糖化装置，例如可以考虑热水流通式糖化装置，该装置通过使规定温度的热水在规定时间内流通填充于管状反应装置中的粒状生物质，将生物质多糖化。本申请人在日本特愿2009-219362(平成21年9月24日申请，专利技术名称生物质处理装置及方法)中，提出了以下的生物质处理装置及方法通过调节加压热水反应装置(前段糖化装置)中的热水温度，从生物质(木质系生物质)中含有的多糖类(碳水化合物)中分别获取低聚木糖和纤维低聚糖，通过将低聚木糖用第I催化反应装置(后段糖化装置)处理来单糖化成木糖(C5HltlO5:五碳糖)，同时通过将纤维低聚糖用第2催化反应装置(后段糖化装置)处理来单糖化成葡萄糖(C6H12O6:六碳糖)，进一步通过将木糖在第I发酵装置中进行发酵处理的同时，将葡萄糖在第2发酵装置中进行发酵处理，由此制造生物乙醇(C2H6O)。众所周知，木质系生物质以纤维素(多糖类)、半纤维素(多糖类)及木质素为主成分。通过对这类成分的木质系生物质用热水作用，可以将纤维素或半纤维素进一步分解成聚合度低的多糖类(低聚木糖、纤维低聚糖及聚合度稍微高于它们的各种低聚糖)。本固 体酸催化剂糖化装置A具有与上述的第I、第2催化反应装置同等的基本功能，从前段糖化装置(热水流通式糖化装置)引入混合了水的粒状多糖类作为原水Xl(处理对象液)，将原料单糖化成例如木糖或葡萄糖。本固体酸催化剂糖化装置A中的原水供给泵I将上述原水Xl以规定流量依次连续地供给催化反应槽3。流量计2设置在连接上述原水供给泵I与催化反应槽3的配管的中途，测量原水Xl的供给流量。催化反应槽3，使固体酸催化剂X2作用于原水XI，将多糖类进行单糖化处理。该催化反应槽3，如图所示，为规定容量的容纳原水Xl的圆筒状的容器，且以中心轴为铅垂方向的姿势设置。另外，在催化反应槽3的底部设置引入粒状的固体酸催化剂X2的催化剂引入部3a，在催化反应槽3的上部周边设置将经处理液X4排出的排出口 3b。S卩，催化反应槽3内贮留的液体为在原水Xl中混合了粒状的固体酸催化剂X2的混合液X3。搅拌装置4，如图所示，使固定于铅垂姿势的旋转轴上、同时浸溃于催化反应槽3的混合液X3中的桨(搅拌翼)通过马达以规定速度旋转，由此搅拌催化反应槽3内的混合液X3。搅拌装置4中的桨，为了在上下位置无偏倚而均匀混合在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：北野诚，佐藤健治，成相健太郎，冈辰哉，原亨和，山口大造，
申请(专利权)人：株式会社IHI，国立大学法人东京工业大学，
类型：
国别省市：
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