Способ получения сахарного раствора

Способ получения сахарного раствора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу получения сахарной жидкости из содержащей целлюлозу биомассы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Процесс ферментационной выработки химических продуктов с использованием сахаров в качестве исходных материалов используется для получения различных промышленных материалов. В настоящее время при использовании сахара в качестве ферментационного сырья в промышленных масштабах используется сахар, полученный из пищевых материалов, таких как сахарный тростник, крахмал и сахарная свекла. Однако, принимая во внимание тот факт, что ожидается рост цен на пищевые материалы вследствие роста населения мира, или рассматривая с этической точки зрения тот факт, что сахара в качестве промышленных материалов могут конкурировать с сахарами для еды, в будущем необходимо создание процесса эффективного получения сахарной жидкости из возобновляемого непищевого источника, то есть, содержащей целлюлозу биомассы, или процесса использования полученной сахарной жидкости в качестве ферментационного сырья для эффективного преобразования в промышленный материал.

В предшествующем уровне техники для получения сахара из биомассы общеизвестны способы, в которых концентрированная серная кислота применяется для гидролиза целлюлозы и гемицеллюлозы, содержащихся в биомассе, в моносахариды, в виде глюкозы и ксилозы (патентные документы 1 и 2), и способы, в которых осуществляется предварительная обработка для увеличения реакционной способности биомассы, за чем следует гидролиз биомассы посредством ферментативной реакции (патентные документы 3 и 4).

Однако при гидролизе содержащей целлюлозу биомассы происходит разложение компонентов целлюлозы и гемицеллюлозы и им подобных, при том происходит реакция разложения вырабатываемых сахаров, таких как глюкоза и ксилоза, с выработкой побочных продуктов, таких как фурановые соединения, включая фурфурол и гидроксиметилфурфурол, и органические кислоты, включая муравьиную кислоту и уксусную кислоту, что является проблематичным. Такие соединения проявляют ингибирующие действия во время этапа ферментации с использованием микроорганизма и вызывают ингибирование роста микроорганизма, что приводит к сниженному выходу ферментационного продукта. Вследствие этого, такие соединения называются ингибиторами ферментации и представляют серьезную проблему, когда содержащая целлюлозу сахарная жидкость из биомассы использовалась в качестве ферментационного сырья.

В качестве способа удаления таких ингибиторов ферментации во время процесса выработки сахарной жидкости был раскрыт способ, называемый передерживание (непатентный документ 1). В этом способе во время этапа нейтрализации обработанная кислотой целлюлоза или осахаренная добавлением извести жидкая смесь выдерживается в течение некоторого промежутка времени с нагреванием до приблизительно 60°C для удаления ингибиторов ферментации, таких как фурфурол и ГМФ вместе с гипсовым компонентом. Однако избыточная обработка известью оказывает лишь небольшое влияние на удаление органических кислот, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота и левулиновая кислота, что является проблематичным.

Также в качестве другого способа удаления ингибиторов ферментации был раскрыт способ, в котором сахарную жидкость обдувают водяным паром, приготовленным из содержащей целлюлозу биомассы, для удаления ингибиторов ферментации выпариванием (патентный документ 5). Однако так как такой способ испарительных удалений зависит от точек кипения ингибиторов ферментации, эффективности удаления для ингибиторов ферментации, таких как органические кислоты, имеющие высокие точки кипения, являются исключительно низкими, такими, что требуется большое количество энергии для достижения достаточных эффективностей удаления, что является проблематичным.

Также существует способ, в котором ингибиторы ферментации удаляются при помощи ионного обмена (патентный документ 6), но это является проблематичным с точки зрения цены. Также существует способ, в котором осуществляется адсорбционное удаление с использованием карбида на древесной основе, то есть, активированного угля или чего-либо подобного, но удаляемые объекты ограничены гидрофобными соединениями, что является проблематичным (патентный документ 7).

Также существует способ, в котором ингибиторы ферментации удаляются с помощью мембраны (патентный документ 8), но количество ингибиторов ферментации, которые могут быть удалены на сторону пермеата, ограничено, что является проблематичным.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[Патентные документы]

Патентный документ 1: Японская переведенная патентная заявка согласно PCT, опубликованная под No. 11-506934.

Патентный документ 2: JP 2005-229821 A.

Патентный документ 3: JP 2001-95597 A.

Патентный документ 4: JP 3041380 B.

Патентный документ 5: JP 2004-187650 A.

Патентный документ 6: Японская переведенная патентная заявка согласно PCT, опубликованная под No. 2001-511418.

Патентный документ 7: JP 2005-270056 A.

Патентный документ 8: WO 2010/067785.

[Непатентный документ]

Непатентный документ 1: M Alfred el al. "Влияние pH, времени и температуры избыточной обработки известью на детоксификацию разбавленных кислотами гидролизатов для ферментации Saccaromyces Cerevisiae" Process Biochemistry, 38, 515-512 (2002).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачи, решаемые изобретением

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет способы решения вышеупомянутых задач, то есть, способ, в котором ингибиторы ферментации, вырабатываемые в процессе получения сахара из содержащей целлюлозу биомассы, удаляются на этапе получения сахарной жидкости, и способ получения очищенной сахарной жидкости, содержащей только небольшую массу ингибиторов ферментации.

Средства для решения задач

В результате интенсивного изучения вышеуказанных задач авторы настоящего открытия обнаружили то, что в процессе получения сахарной жидкости из содержащей целлюлозу биомассы может быть получен больший эффект удаления ингибиторов ферментации из сахарной жидкости процедурой добавления анионного полимера к водному раствору сахаров, полученному из содержащей целлюлозу биомассы (в дальнейшем в этом документе называемому водный полученный из целлюлозы сахарный раствор), с последующим пропусканием полученного в результате водного сахарного раствора через нанофильтрационную мембрану и/или обратноосмотическую мембрану для удаления ингибиторов ферментации из сахарной жидкости, предназначенной для использования в качестве ферментационного сырья, по сравнению с процедурой удаления ингибиторов ферментации из сахарной жидкости, предназначенной для использования в качестве ферментационного сырья, только пропусканием водного полученного из целлюлозы сахарного раствора через нанофильтрационную мембрану и/или обратноосмотическую мембрану. Таким образом, настоящее изобретение имеет следующие варианты воплощения.

Способ получения сахарной жидкости, включающий концентрирование водного полученного из целлюлозы сахарного раствора с помощью нанофильтрационной мембраны и/или обратноосмотической мембраны, в котором концентрация осуществляется после добавления водорастворимого анионного полимера к водному полученному из целлюлозы сахарному раствору, для удаления ингибитора(ов) ферментации на сторону пермеата нанофильтрационной мембраны и/или обратноосмотической мембраны.

Способ получения химического продукта, включающий ферментационное культивирование микроорганизма, имеющего способность вырабатывать химический продукт с использованием в качестве ферментационного сырья сахарной жидкости, полученной вышеописанным способом получения.

ЭФФЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Посредством настоящего изобретения органические кислоты, такие как уксусная кислота, муравьиная кислота, кумаровая кислота и феруловая кислота, которые являются ингибиторами ферментации, могут быть удалены из водного полученного из целлюлозы сахарного раствора, при этом сахара, такие как глюкоза и ксилоза, могут быть выработаны с высокой чистотой и высоким выходом. В результате посредством использования очищенной сахарной жидкости, полученной по настоящему изобретению, в качестве ферментационного сырья, эффективности ферментационной выработки различных химических продуктов могут быть повышены.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой возможный пример способа добавления анионного полимера в выработке сахарной жидкости.

Фиг. 2 представляет собой возможный пример способа добавления анионного полимера в выработке сахарной жидкости.

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение описано более конкретно.

Водный полученный из целлюлозы сахарный раствор по настоящему изобретению означает водный раствор, содержащий моносахариды, такие как глюкоза и ксилоза, и олигосахариды, растворенные в воде, раствор приготовлен предварительной обработкой содержащей целлюлозу биомассы или выполнением ферментативной обработки после предварительной обработки для гидролиза целлюлозного или гемицеллюлозного компонента в содержащей целлюлозу биомассе.

Содержащая целлюлозу биомасса по настоящему изобретению означает источник, который получен из организма и содержит не менее 5% по массе целлюлозы. Конкретные примеры содержащей целлюлозу биомассы содержат виды травянистой биомассы, такие как багасса, просо прутьевидное, слоновая трава, Erianthus, кукурузная солома, стебли риса и стебли пшеницы; и виды древесной биомассы, такие как деревья и ненужные строительные материалы. Так как такие содержащие целлюлозу виды биомассы содержат лигнин в качестве ароматических макромолекул в дополнение к целлюлозе/гемицеллюлозе, она также называется лигноцеллюлоза. Гидролизованием целлюлозы и гемицеллюлозы, которые являются полисахаридными компонентами, содержащимися в содержащей целлюлозу биомассе, может быть получена сахарная жидкость, содержащая моносахариды, которая может быть использована в качестве ферментационного сырья.

В предварительной обработке настоящего изобретения содержащая целлюлозу биомасса подвергается физической или химической обработке. Более конкретные примеры предварительной обработки включают, но не ограничены ими, кислотную обработку, в которой обработка осуществляется с разбавленной серной кислотой, сульфитом или им подобным при высокой температуре и высоком давлении; щелочную обработку, в которой обработка осуществляется с водным раствором основания, такого как гидроксид кальция или гидроксид натрия; аммиачную обработку, в которой обработка осуществляется жидким аммиаком, аммиачным газом или водным раствором аммиака; гидротермическую обработку, в которой обработка осуществляется горячей водой под давлением; пульверизационную обработку, в которой волокна механически нарезают с использованием режущей мельницы, молотковой мельницы, дробилки или чего-либо подобного; и обработку паровой обдувкой, в которой содержащая целлюлозу биомасса обдувается водяным паром в течение короткого промежутка времени, и затем давление мгновенно снижается, приводя к пульверизации из-за объемного расширения.

Среди видов предварительной обработки кислотная обработка представляет собой способ обработки, в котором содержащая целлюлозу биомасса подвергается обработке водным кислотным раствором серной кислоты, сульфита или им подобным при условиях высокой температуры и высокого давления для получения предварительно обработанного продукта. Обычно в кислотной обработке лигнин растворен, и гемицеллюлозный компонент, который имеет низкую кристалличность, гидролизуется первым, за этим следует деградация целлюлозного компонента, который имеет высокую кристалличность. Вследствие этого может быть получена жидкость, содержащая большее количество ксилозы, полученной из гемицеллюлозы. Дополнительно, установлением множества этапов условия гидролиза, пригодные для каждой из гемицеллюлозы и целлюлозы, могут быть установлены такими, что эффективность деградации и выход сахара могут быть увеличены.

Кислота, которая будет использована в кислотной обработке, не ограничена, при условии, что она вызывает гидролиз, и с экономической точки зрения предпочтительной является серная кислота. Концентрация кислоты составляет предпочтительно от 0,1 до 15% по массе, более предпочтительно от 0,5 до 5% по массе. Температура реакции может быть установлена в диапазоне от 100 до 300°C. Продолжительность реакции может быть установлена в диапазоне от 1 секунды до 60 минут. Количество раз обработки не ограничено, и обработка может быть осуществлена один или более раз. Деградация с помощью осахаривающего фермента после кислотной обработки может быть осуществлена для каждого твердого вещества и жидкого компонента, выделенных из предварительно обработанного продукта, полученного после кислотной обработки, или может быть осуществлена непосредственно со смесью твердого вещества и жидкого компонента. Так как твердый материал и жидкий компонент, полученные с помощью кислотной обработки, содержат примененную кислоту, нейтрализация выполняется перед реакцией гидролиза осахаривающим ферментом. Также возможно использовать жидкий компонент, полученный после кислотной обработки. Даже без добавления осахаривающего фермента жидкий компонент содержит большое количество моносахаридов и их олигосахаридов, главным образом состоящих из полученного из гемицеллюлозы компонента, полученного гидролизом с применением кислоты. Этот жидкий компонент также может быть использован в качестве жидкости, которая будет нанесена на нанофильтрационную мембрану и/или обратноосмотическую мембрану без добавления осахаривающего фермента.

Среди видов предварительной обработки гидротермическая обработка является способом, в котором обработка осуществляется горячей водой под давлением при температуре от 100 до 400°C в течение от 1 секунды до 60 минут. Обработка обычно осуществляется так, что содержащая целлюлозу биомасса после обработки, которая нерастворима в воде при нормальной температуре 25°C, содержится в концентрации от 0,1 до 50% по массе по отношению к общей массе содержащей целлюлозу биомассы и воды. Давление не ограничено, так как оно зависит от температуры переработки, и составляет предпочтительно от 0,01 до 10 МПа.

В гидротермической обработке, которая является одним из видов предварительной обработки, компоненты, элюированные в горячую воду, варьируются в зависимости от температуры горячей воды под давлением. В целом, по мере того как температура горячей воды под давлением возрастает, сначала происходит элюирование танина и лигнина в качестве первой группы из содержащей целлюлозу биомассы, и затем происходит элюирование гемицеллюлозы в качестве второй группы при температуре не менее, чем от 140 до 150°C, за которым дополнительно следует элюирование целлюлозы в качестве третьей группы при температуре выше 230°C. Дополнительно, в то же время, что и элюирование, может происходить гидролиз гемицеллюлозы и целлюлозы. Различие в элюированных компонентах в зависимости от температуры горячей воды под давлением может быть использовано для увеличения реакционной эффективности осахаривающего фермента по отношению к целлюлозе и гемицеллюлозе, выполнением многостадийной обработки при различных температурах. В этом документе, среди фракций, полученных гидротермической обработкой, водорастворимый материал, содержащий компоненты, элюированные в горячую воду под давлением, называется растворимый в горячей воде материал, и компоненты за исключением растворимого в горячей воде материала называются нерастворимый в горячей воде материал.

Нерастворимый в горячей воде материал является твердым материалом, полученным в результате элюирования больших количеств лигнинового и гемицеллюлозного компонента, и главным образом содержит ди- и высшие сахариды, в качестве целлюлозного (C6) компонента. В дополнение к целлюлозе в качестве главного компонента нерастворимый в горячей воде материал может содержать гемицеллюлозный компонент и лигниновый компонент. Соотношения содержания таких компонентов может варьироваться в зависимости от температуры горячей воды под давлением во время гидротермической обработки и типа обрабатываемой биомассы. Содержание воды в нерастворимом в горячей воде материале составляет от 10% до 90%, более предпочтительно от 20% до 80%.

Растворимый в горячей воде материал представляет собой водорастворимый материал в жидком состоянии или состоянии суспензии, содержащий гемицеллюлозу, лигнин, танин и часть целлюлозного компонента, элюированные в горячую воду под давлением в жидком состоянии или состоянии суспензии. Соотношение содержимого элюированных компонентов в растворимом в горячей воде материале обычно составляет от 0,1% по массе до 10% по массе. В данном документе, соотношение содержимого элюированных компонентов в растворимом в горячей воде материале может быть измерено с использованием средства для измерения содержания воды (например, инфракрасный влагомер FD720, изготовляемый Kelt Electric Laboratory). Более конкретно, соотношение может являться значением, рассчитанным вычитанием содержания воды в растворимом в горячей воде материале, полученном с использованием средства для измерения содержания воды, от 100%. Элюированные компоненты содержат не только водорастворимые компоненты, такие как моносахариды и олигосахариды, но также все другие компоненты, содержащиеся в воде, такие как осадки, образующиеся после предоставления растворимому в горячей воде материалу возможности отстоятся, и коллоидные компоненты, в большей степени диспергированные, чем осажденные в воде.

Так как растворимый в горячей воде материал содержит чрезвычайно большое количество ингибиторов ферментации, то есть органические кислоты, включая муравьиную кислоту и уксусную кислоту, и фуран/ароматические соединения, включая ГМФ и фурфурол, то обычно выполнение ферментационной выработки химического продукта напрямую с использованием сахарного раствора, приготовленного переработкой растворимого в горячей воде материала осахаривающим ферментом, является сложным. Также компоненты в растворимом в горячей воде материале содержат большое количество коллоидных компонентов и дисперсных компонентов, и это может вызвать засорение мембраны во время фильтрации с использованием мембраны. Жидкий компонент, полученный в виде растворимого в горячей воде материала, содержит большое количество сахаров, вырабатываемых гидролизом, вызванным горячей водой, в которых не только моносахариды, но также их олигосахариды содержатся в большом количестве. Дополнительно гидролиз может быть осуществлен добавлением фермента, или жидкий компонент может быть использован в качестве жидкости, которая будет нанесена на нанофильтрационную мембрану и/или обратноосмотическую мембрану без добавления фермента.

Среди видов предварительной обработки щелочная обработка представляет собой способ обработки, в котором содержащей целлюлозу биомассе предоставляется возможность прореагировать в водном щелочном растворе, который обычно является водным раствором основной соли (за исключением гидроксида аммония). Посредством щелочной обработки, лигнин, который ингибирует реакцию целлюлозы/гемицеллюлозы с осахаривающим ферментом, может быть удален. В качестве основной соли предпочтительно используются гидроксид натрия или гидроксид кальция. Концентрация основания в водном растворе предпочтительно лежит в диапазоне от 0,1 до 60% по массе. Этот раствор добавляется к содержащей целлюлозу биомассе, и обработка осуществляется обычно при температуре в диапазоне от 100 до 200°C, предпочтительно в диапазоне от 110 до 180°C. Количество раз обработки не ограничено, и обработка может быть осуществлена один или более раз. В случаях, когда обработка осуществляется 2 или более раз, условия для множества раз обработки могут быть отличными друг от друга. Так как предварительно обработанный продукт, полученный щелочной обработкой, содержит основание, предварительно обработанный продукт нейтрализуется перед гидролизом с помощью осахаривающего фермента.

Среди видов предварительной обработки аммиачная обработка представляет собой способ обработки, в котором водный раствор аммиака или чистый аммиак (в состоянии или жидкости, или газа) реагирует с полученной из целлюлозы биомассой. Примеры способа, который может быть использован, содержат способы, описанные в JP 2008-161125 A и JP 2008-535664 A. В них описано, что при аммиачной обработке, аммиак реагирует с целлюлозным компонентом для разрушения кристалличности целлюлозы, что приводит к существенному увеличению эффективности реакции посредством осахаривающего фермента. Аммиак обычно добавляется к содержащей целлюлозу биомассе так, что концентрация аммиака лежит в диапазоне от 0,1 до 15% по массе по отношению к содержащей целлюлозу биомассе, и обработка осуществляется при от 4°C до 200°C, предпочтительно от 60°C до 150°C. Количество раз обработки не ограничено, и обработка может быть осуществлена один или более раз. Предварительно обработанный продукт, полученный аммиачной обработкой, подвергается нейтрализации аммиака или удалению аммиака перед осуществлением реакции гидролиза с помощью осахаривающего фермента. Кислотный реагент, который будет использован для нейтрализации, не ограничен. Примеры реагента, который может быть использован для нейтрализации, содержат хлористоводородную кислоту, азотную кислоту и серную кислоту, и, с точки зрения предотвращения от действия реагента в качестве фактора, вызывающего коррозию технологических труб, или в качестве фактора, ингибирующего ферментацию, предпочтительной является серная кислота. Удаление аммиака может быть осуществлено выдерживанием обработанного аммиаком продукта при пониженном давлении для выпаривания аммиака.

Также водный полученный из целлюлозы сахарный раствор может являться водным сахарным раствором, полученным выполнением вышеописанной предварительной обработки и затем ферментативной обработки для предоставления возможности реакции гидролиза.

В настоящем изобретении осахаривающий фермент означает компонент фермента, который имеет деградирующую целлюлозу или гемицеллюлозу активность или способствующую деградации целлюлозы или гемицеллюлозы активность. Конкретные примеры компонента фермента содержат целлобиогидролазу, эндоглюканазу, экзоглюканазу, β-глюкозидазу, ксиланазу и ксилозидазу и способствующие набуханию биомассы ферменты. Дополнительно, осахаривающий фермент предпочтительно является ферментной смесью, содержащей множество типов таких компонентов. Например, так как гидролиз целлюлозы и гемицеллюлозы может быть эффективно осуществлен посредством согласованного эффекта или дополняющего эффекта такого множества ферментных компонентов, то ферментная смесь предпочтительно применяется в настоящем изобретении.

В настоящем изобретении осахаривающий фермент, вырабатываемый микроорганизмом, может быть предпочтительно применен. Например, осахаривающий фермент может содержать множество ферментных компонентов, вырабатываемых одним типом микроорганизма, или может являться смесью ферментных компонентов, вырабатываемых множеством типов микроорганизмов.

Микроорганизм, который вырабатывает осахаривающий фермент, представляет собой микроорганизм, который внутриклеточно или внеклеточно вырабатывает осахаривающий фермент, предпочтительно микроорганизм, который внеклеточно вырабатывает осахаривающий фермент. Причина этого заключается в том, что осахаривающий фермент может быть более легко отделен от микроорганизма, если микроорганизм внеклеточно вырабатывает осахаривающий фермент.

Микроорганизм, который вырабатывает осахаривающий фермент, не ограничен, при условии, что микроорганизм вырабатывает вышеописанный ферментный компонент, и микроорганизм предпочтительно представляет собой нитчатый гриб. Нитчатый гриб, относимый к Trichoderma (в дальнейшем в этом документе также называемый гриб Trichoderma), может быть особенно предпочтительно использован в качестве микроорганизма, который вырабатывает осахаривающий фермент, так как он внеклеточно секретирует большое количество различных осахаривающих ферментов.

Осахаривающий фермент, используемый в настоящем изобретении, предпочтительно представляет собой осахаривающий фермент, полученный из гриба Trichoderma, более предпочтительно осахаривающий фермент, полученный из гриба Trichoderma, такого как 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, Trichoderma viride QM9123 или Trichoderma longibrachiatum (CBS614.94). Дополнительно, осахаривающий фермент также может быть получен из мутантного штамма, приготовленного из нитчатого гриба Trichoderma при помощи мутагенеза с использованием мутагена, УФ-облучения или им подобного для увеличения продуктивности осахаривающего фермента. Например, осахаривающий фермент может являться осахаривающим ферментом, имеющим модифицированное соотношение композиции, полученным из мутантного штамма, который был приготовлен изменением гриба Trichoderma так, что экспрессия части ферментного компонента увеличена.

Коммерчески доступный осахаривающий фермент, полученный из гриба Trichoderma, также может быть использован. Примеры коммерчески доступного осахаривающего фермента содержат "Cellic CTec" и "Cellic CTec2", изготавливаемые Novozymes; "Accellerase 1000", "Accellerase 1500" и "Accellerase DUET", изготавливаемые Genencor Kyowa; "Целлюлазу из Trichoderma reesei ATCC 2691", "Целлюлазу из Trichoderma viride" и "Целлюлазу из Trichoderma longibrachiatum", изготавливаемые Sigma Aldrich.

Осахаривающий фермент, происходящий из гриба Trichoderma, может быть получен культивированием гриба Trichoderma в течение произвольно выбранного периода в среде, приготовленной так, что возможна выработка ферментного компонента. Компонент среды, который будет использован, не ограничен, и среда, дополненная целлюлозой, может быть предпочтительно применена для того, чтобы стимулировать выработку осахаривающего фермента. Также культуральная жидкость сама по себе, или культуральный супернатант, полученный удалением клеток Trichoderma, могут быть предпочтительно применены. Также среда может быть дополнена добавкой(ами), такой(ими) как ингибитор протеазы, диспергирующий агент, сжижающий агент и/или стабилизирующий агент.

Типы ферментных компонентов и соотношения компонентов в происходящем из гриба Trichoderma осахаривающем ферменте не ограничены. Например, культуральная жидкость, полученная из Trichoderma reesei, содержит целлобиогидролазу, β-глюкозидазу и им подобные. В случаях гриба Trichoderma высокоактивная целлобиогидролаза продуцируется в культуральную жидкость, но так как β-глюкозидаза удерживается в клетке или в поверхностном слое клетки, β-глюкозидазная активность в культуральной жидкости является низкой. Таким образом, в таких случаях β-глюкозидаза, полученная из различных видов или одинаковых видов, может быть дополнительно добавлена к культуральному супернатанту. Если в таких случаях будет добавлена β-глюкозидаза, полученная из различных видов, то предпочтительно применяется β-глюкозидаза, полученная из Aspergillus. Примеры β-глюкозидазы, полученной из Aspergillus, содержат "Novozyme 188", которая коммерчески доступна у Novozymes.

Анионный полимер по настоящему изобретению означает полимер, имеющий остов или группу боковой цепи, заряженную отрицательным ионом(ами) (анион(ы)). Анионный полимер может быть в форме одиночного анионного мономера, полимера из множества анионных мономеров, или сополимера, содержащего анионные мономеры. Форма сополимера также не ограничена, и может являться любой из статистического сополимера, блок-сополимера, графт-сополимера и чередующегося сополимера. Дополнительно анионный полимер также может являться смесью из 2 или более полимеров, в которой по меньшей мере один из полимеров является анионным соединением. Причиной этого является то, что использование 2 или более типов полимеров может увеличить эффект. Также анионный полимер ограничен растворимыми в воде полимерами. Термин "растворимый в воде" означает, что растворимость анионного полимера в воде при 25°C составляет не менее 1 г/л. Растворимость более предпочтительно составляет не менее 10 г/л. Причиной этого является то, что в случаях, когда анионный полимер является нерастворимым в воде, происходит засорение мембраны, и, следовательно, эффект настоящего изобретения не может быть воплощен. Средняя молекулярная масса анионного полимера составляет от 100 до 20000, более предпочтительно от 200 до 10000, исходя из значений, измеренных способом ГФХ. Еще более предпочтительно, чтобы средняя молекулярная масса составляла от 300 до 1000 в случаях фосфатного полимера, и от 2000 до 8000 в случаях карбоксилатного полимера. В случаях, когда растворимость является низкой или молекулярная масса является высокой, вязкость жидкости является высокой, и, в некоторых случаях, имеет место высокая вероятность возникновения загрязнения нанофильтрационной мембраны и/или обратноосмотической мембраны из-за агрегирования молекул. Также количество повторений базовых элементов молекулярной структуры предпочтительно лежит в диапазоне от 2 до 200. В случаях, когда количество повторений составляет не менее 2, эффективность удаления органических кислот является высокой, что является предпочтительным, и в случаях, когда количество повторений составляет не более 200, растворимость в воде является превосходной и, следовательно, вероятность возникновения агрегирования из-за взаимодействия между молекулами полимера является низкой, что является предпочтительным.

Анионный полимер по настоящему изобретению предпочтительно является полимером(ами), выбранным(ыми) из группы, состоящей из солей фосфатных полимеров, фосфатных полимеров, солей поликарбоксилатных полимеров, поликарбоксилатных полимеров и полисульфоновых полимеров. Полимер более предпочтительно является полимером(ами), выбранным(ами) из группы, состоящей из солей фосфатных полимеров, фосфатных полимеров, солей поликарбоксилатных полимеров и поликарбоксилатных полимеров. В частности, поликарбоксилатные полимеры и их соли, и неорганические фосфатные полимеры и их соли являются предпочтительными. Полимер еще более предпочтительно является неорганическим полифосфатом. По мере возрастания соответствия, возрастает эффект улучшения эффективности удаления органических кислот, как описано в примерах. Причина, по которой в настоящем изобретении может быть достигнута эффективность удаления органических кислот не является очевидной, но предполагается, что причиной является то, что соответствующий положительный ион (катион), удерживающий ионизированную органическую кислоту, такую как формиат ион или ацетат ион, например, ион натрия, ион калия, ион кальция, ион кремния, ион магния, ион аммония или ион железа, вероятно, содержащийся в сахарной жидкости, удерживается анионным полимером, и она проникает через мембрану в виде молекулы свободной органической кислоты. Вследствие этого, анионный полимер более предпочтительно является полимером, имеющим свойство хелатирования катионов.

Поликарбоксилатный полимер означает полимер, содержащий карбоксилат в остове или в группе боковой цепи. Конкретные примеры поликарбоксилатного полимера содержат полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, полималеиновую кислоту, полифумаровую кислоту, полиитаконовую кислоту, полистиролкарбоновую кислоту, поли 1-карбокси-1-метилтетраметилен, поли{1-[(2-карбоксифенил)иминометил]-2-фенилэтилен, поли[(E,E)-6-аминогекса-2,4-диеновую кислоту, поли(22,24-пентакозадииновую кислоту), поли(10,12-пентакозадииновую кислоту), поли{(1,3-диоксоиндолин-5.2 диил)[бис(трифторметил)метилен](1,3-диоксоиндолин-5.2 диил)(5-карбокси-1,3-фенилен)}, поли(3-карбоксифенилмалеимид), поли(3-метилпиррол-4-карбоновую кислоту), поли(2-аминобензойную кислоту)поли[дихлор(3-цианопропил)метилсилан], поли(2-гидрокси-3-метилбензоуксусную кислоту) и поли[1-(карбоксиоктил)этилен]. Поликарбоксилатный полимер может являться сополимером мономеров, приведенных в качестве примера выше. Полимер может быть в форме соли вышеописанного полимера. Еще более предпочтительно, полимер является полиакриловой кислотой или полималеиновой кислотой, или их сополимером, или их солью. В случаях соли, примеры соли содержат натриевую соль, калиевую соль, кальцевую соль и магниевую соль каждого полимера. С экономической точки зрения соль более предпочтительно является натриевой солью. Поликарбоксилатный полимер также может являться сополимером с мономерами за исключением мономеров, содержащих карбоксилат. Примеры полимера содержат винилсульфоновую кислоту, стиролсульфоновую кислоту, акрилонитрилэтиленгликольдиолефин гидроксиаллилоксипропансульфоновую кислоту, акриламидметилпропансульфоновую кислоту, олефин, изоолефин, простой виниловый эфир, виниловый спирт, гидроксиэтилметакрилат, акриламид и сложный виниловый эфир. Мономеры, которые будут сополимеризованы, отличающиеся от мономеров, содержащих карбоксилат, предпочтительно являются мономерами, содержащими группу сульфоновой кислоты, такую как винилсульфоновая кислота, стиролсульфоновая кислота, акрилонитрил этиленгликоль диолефин гидроксиаллилоксипропансульфоновая кислота и/или акриламидметилпропансульфоновая кислота. Средняя молекулярная масса поликарбоксилатного полимера составляет предпочтительно от 300 до 10000. Дополнительно, количество повторений базовых элементов молекулярной структуры поликарбоксилатного полимера составляет предпочтительно от 4 до 100. В случаях, когда поликарбоксилатный полимер имеет среднюю молекулярную массу не менее 300 и количество повторений базовых элементов молекулярной структуры не менее 4, эффективность удаления органических кислот является высокой, что является предпочтительным. Дополнительно, в случаях, когда поликарбоксилатный полимер имеет среднюю молекулярную массу не более чем 10000 и количество повторений базовых элементов молекулярной структуры не более чем 100, растворимость в воде является превосходной, и полимер хорошо диспергируется, так что мембранная эффективность не ухудшается, что является предпочтительным.

Фосфатный полимер означает полимер, имеющий группу PO₃, которая является фосфатом. Группа PO₃ может являться или функциональной или нефункциональной группой. Конкретные примеры содержащего фосфат полимера содержат неорганические фосфатные полимеры, такие как пирофосфорная кислота, гидропирофосфат, триполифосфорная кислота, тетраполифосфорная кислота, изополифосфорная кислота, метафосфорная кислота, триметафосфорная кислота, тетраметафосфорная кислота, гексаметафосфорная кислота, гидрогексаметафосфорная кислота, изометафосфорная кислота и ультрафосфорная кислота, и различные соли натрия и соли калия, а также соль Грэма, соль Мадрелла и соль Курроля. Дополнительные примеры полимера содержат фосфоновую кислоту и фосфиновую кислоту, и их соли, включая 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-1 натриевую соль, 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-1 калиевую соль, 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-2 натриевую соль, 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-2 калиевую соль, 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-3 натриевую соль, 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-3 калиевую соль, 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-4 натриевую соль и 2-фосфонобутан трикарбоновой кислоты-1,2,4-4 калиевую соль; 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты-1 натриевую соль, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты-1 калиевую соль, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты-2 натриевую соль, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты-1,2 калиевую соль, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты-1,3 натриевую соль и 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты-1,3 калиевую соль; аминотри(метиленфосфоновую кислоту), аминотри(метиленфосфоновой кислоты)-1 натриевую соль, аминотри(метиленфосфоновой кислоты)-1 калиевую соль, аминотри(метиленфосфоновой кислоты)-1,2 натриевую соль, аминотри(метиленфосфо