從糖類制備hmf和hmf衍生物同時(shí)回收適合于直接發(fā)酵為乙醇的未反應(yīng)糖類的方法
【專利摘要】羥甲基糠醛是從一種水性己糖糖溶液、特別地一種高果糖玉米糖漿產(chǎn)品制成的。通過(guò)將該糖溶液快速加熱至所涉及的高溫并且將所得到的產(chǎn)物混合物快速冷卻，獲得了一個(gè)至HMF的有限單程轉(zhuǎn)化率；相應(yīng)地，然而，形成的HMF在酸性、高溫條件中的總暴露也是有限的，使得減少副產(chǎn)物。簡(jiǎn)化了這些產(chǎn)物的分離和回收，并且在該殘余糖類產(chǎn)物中的已知抑制通過(guò)發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)乙醇的HMF和其他己糖脫水產(chǎn)物的水平被減少，至由此該殘余糖類產(chǎn)物適合于直接被發(fā)酵為乙醇或用于其他用途的程度。
【專利說(shuō)明】從糖類制備HMF和HMF衍生物同時(shí)回收適合于直接發(fā)酵為 乙醇的未反應(yīng)糖類的方法
[0001] 本發(fā)明涉及用于從糖類，并且特別地但不限于，從己糖碳水化合物如葡萄糖和果 糖，制備羥甲基糠醛和其衍生物的方法。
[0002] 在果糖的酸催化脫水中的一種主要產(chǎn)物是2-羥甲基-5-糠醛，也被稱為羥甲基糠 醛（HMF)。HMF的結(jié)構(gòu)在以下示出：
【權(quán)利要求】
1. 一種用于從水性溶液制備羥甲基糠醛的方法，該水性溶液包括一種或多種己糖，該 方法包括使該水性己糖溶液經(jīng)受酸催化脫水以產(chǎn)生一種產(chǎn)品混合物，該產(chǎn)物混合物包括羥 甲基糠醛和殘余未轉(zhuǎn)化糖類，然后將該產(chǎn)物混合物分離成一個(gè)羥甲基糠醛產(chǎn)物和一個(gè)殘余 糖類產(chǎn)物，該殘余糖類產(chǎn)物充分脫除了乙醇發(fā)酵抑制劑而適合直接用作生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵過(guò) 程的一種原料。
2. -種如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括直接在乙醇發(fā)酵中、在生產(chǎn)賴氨酸的發(fā) 酵中、在生產(chǎn)乳酸的發(fā)酵中、或作為制備糖醇的方法中的一種原料使用殘余糖類產(chǎn)物。
3. -種如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將該殘余糖類產(chǎn)物的至少一部分再循環(huán) 以制備另外的羥甲基糠醛。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該水性己糖溶液包括葡萄糖和果糖兩者。
5. -種如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該葡萄糖和果糖以與在一種HFCS42玉米糖漿 產(chǎn)品中、或一種HFCS55玉米糖漿產(chǎn)品中、或一種HFCS90玉米糖漿產(chǎn)品中相同的比例存在于 該水性己糖溶液中。
6. -種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將該水性己糖溶液添加到一個(gè)反應(yīng)器中，該反 應(yīng)器包含一種酸催化劑并且已經(jīng)被實(shí)質(zhì)上預(yù)加熱至進(jìn)行該酸催化脫水步驟的溫度。
7. -種如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該反應(yīng)溫度是從175°C至205°C。
8. -種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將加壓蒸汽注入一個(gè)反應(yīng)器中，該反應(yīng)器包括 該水性己糖溶液并且直接加熱該水性己糖溶液至從175°C至205°C的溫度。
9. 一種如權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將該產(chǎn)物混合物在不大于5分鐘內(nèi) 快速冷卻至50°C以及更低。
10. -種如權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將該水性己糖溶液在小于15分鐘 內(nèi)從環(huán)1--溫度加熱至該反應(yīng)溫度。
11. 一種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該脫水產(chǎn)生一種產(chǎn)物混合物，該產(chǎn)物混合物 具有從10%至55%摩爾產(chǎn)率的羥甲基糠醛、從30%至80%摩爾產(chǎn)率的殘余糖類和不大于 10 %摩爾產(chǎn)率的其他產(chǎn)物。
12. -種如權(quán)利要求11所述的方法，其中，該產(chǎn)物混合物包含從20%至55%摩爾產(chǎn)率 的羥甲基糠醛、從40%至70%摩爾產(chǎn)率的殘余糖類、以及不大于5%摩爾產(chǎn)率的其他產(chǎn)物。
13. -種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該產(chǎn)物混合物包含從40 %至55 %摩爾產(chǎn)率的 羥甲基糠醛、從25%至40%摩爾產(chǎn)率的殘余糖類、以及不大于5%摩爾產(chǎn)率的其他產(chǎn)物。
14. 一種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將該產(chǎn)物混合物進(jìn)行分離包括用乙酸乙酯進(jìn) 行一次或多次萃取以去除羥甲基糠醛和來(lái)自該產(chǎn)物混合物的其他脫水產(chǎn)物。
15. -種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該產(chǎn)物混合物中的羥甲基糠醛、殘余糖類和 乙酰丙酸的摩爾產(chǎn)率百分比的總和超過(guò)70%。
16. -種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該產(chǎn)物混合物中的羥甲基糠醛、殘余糖類和 乙酰丙酸的摩爾產(chǎn)率百分比的總和超過(guò)80%。
17. -種如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該產(chǎn)物混合物中的羥甲基糠醛、殘余糖類和 乙酰丙酸的摩爾產(chǎn)率百分比的總和超過(guò)90%。
18. -種用于從水性溶液制備羥甲基糠醛醚的方法，該水性溶液包括一種或多種己糖， 該方法包括使該水性己糖溶液在一種醇的存在下經(jīng)受酸催化脫水以產(chǎn)生一種產(chǎn)品混合物， 該產(chǎn)物混合物包括羥甲基糠醛醚和殘余未轉(zhuǎn)化糖類，然后將該產(chǎn)物混合物分離成一個(gè)羥甲 基糠醛醚產(chǎn)物和一個(gè)殘余糖類產(chǎn)物，該殘余糖類產(chǎn)物充分脫除了乙醇發(fā)酵抑制劑而適合直 接用作生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵過(guò)程的一種原料。
【文檔編號(hào)】C12P7/56GK104053649SQ201280066380
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】亞歷山德拉·桑伯恩, T·P·賓德, 埃普麗爾·霍法特 申請(qǐng)人:阿徹丹尼爾斯米德蘭德公司