(57)【要約】【課題】工業的手段により適用することができる方法で高純度リグニンの熱的に安定した画分を調製すること。【解決手段】本発明は、高純度リグニンを安定している画分に分画する方法を提供する。本発明は、さらに均一な構造の合成ポリマーに通常適用される方法でリグニン画分の安定性を評価するための方式をさらに提供する。本発明は、バイオマスから高純度リグニンを抽出し、これを明らかに異なるおよび安定した高純度リグニン画分に分画するための全プロセスをさらに提供する。本発明はまた、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した、安定したガラス転移温度を有するリグニン組成物を提供する。一部の実施形態では、第１のサイクルのガラス転移と、第２のサイクルのガラス転移との間の温度差は５℃未満である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグニンを分画するための方法であって、
（ｉ）固体リグニンおよび１重量／重量％未満の炭水化物を含む試料を有機溶媒と接触させて、二相性の混合物を形成するステップであり、前記混合物が、
（ａ）前記リグニンの第１の画分を含む残留物固体であって、前記第１の画分が溶媒に不溶なリグニン画分と指定される、残留物固体と、
（ｂ）前記溶媒および前記リグニンの第２の画分を含む液体溶液であって、前記第２の画分が、溶媒に可溶なリグニン画分と指定される、液体溶液と、
を含む、ステップと、
（ｉｉ）前記溶媒に不溶なリグニン画分を前記溶媒に可溶なリグニン画分から空間的に分離するステップと、
を含み、
前記溶媒に不溶なリグニン画分と前記溶媒に可溶なリグニン画分とが、異なるガラス転移温度を有し、
前記溶媒に不溶なリグニン画分と前記溶媒に可溶なリグニン画分とが、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による、同じリグニン部分の２つの連続した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定される一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）を特徴とし、第１のＤＳＣ作業中に第１のＴｇが測定され、第２のＤＳＣ作業中に第２のＴｇが測定され、前記第１のＴｇと前記第２のＴｇとの間の差が１０℃未満である、リグニンを分画するための方法。
【請求項２】
前記溶媒が、５個までの炭素原子および少なくとも１個のヘテロ原子を有する少なくとも１個の有機分子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接触が２０〜５０℃で生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記接触が１〜１０時間の間生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記空間的分離が、前記溶媒に不溶なリグニン画分からの前記溶媒の濾過またはデカンテーションを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記溶媒に可溶なリグニン画分から前記溶媒を蒸発させるステップと、
各画分を乾燥させて、乾燥固体の溶媒に可溶なリグニン画分および乾燥固体の溶媒に不溶なリグニン画分を得るステップと、
をさらに含み、
前記２種の乾燥固体のリグニン画分が、ゲル浸透クロマトグラフィーで判定した異なる分子量、および異なるガラス転移温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記溶媒に可溶なリグニン画分が、前記溶媒に不溶なリグニン画分と異なるガラス転移温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記溶媒が、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタン、およびこれらの任意の混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
バイオマスから高純度リグニンを生成するための方法であって、前記方法が、
（ｉ）前記バイオマスからヘミセルロース糖を除去することによって、リグニン含有残留物を得るステップであり、前記リグニン含有残留物がリグニンおよびセルロースを含む、ステップと、
（ｉｉ）前記リグニン含有残留物をリグニン抽出溶液と接触させて、リグニン抽出物およびセルロース系残留物を生成するステップであり、前記リグニン抽出溶液が、限定溶解度の溶媒、有機酸、および水を含み、前記限定溶解度の溶媒および水が有機相および水相を形成する、ステップと、
（ｉｉｉ）前記セルロース系残留物から前記リグニン抽出物を分離するステップであり、前記リグニン抽出物が前記限定溶解度の溶媒に溶解したリグニンを含む、ステップと、
（ｉｖ）固体リグニンを有機溶媒と接触させて、二相性の混合物を形成するステップであり、前記混合物が、
（ａ）前記リグニンの第１の画分を含む残留物固体であって、前記第１の画分が溶媒に不溶なリグニン画分と指定される、残留物固体と、
（ｂ）前記溶媒と前記リグニンの第２の画分とを含む液体溶液であって、前記第２の画分が溶媒に可溶なリグニン画分と指定される、液体溶液と、
を含み、
前記溶媒に可溶なリグニン画分と前記溶媒に不溶なリグニン画分とが、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による、同じリグニン部分の２つの連続した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定される一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）を特徴とし、第１のＤＳＣ作業中に第１のＴｇが測定され、第２のＤＳＣ作業中に第２のＴｇが測定され、前記第１のＴｇと前記第２のＴｇとの間の差が１０℃未満である、ステップと、
を含み、さらに、以下：
（ｖ）前記リグニン抽出物を蒸留またはフラッシュ蒸発させることによって、前記リグニン抽出物から前記限定溶解度の溶媒の大部分を除去して、固体リグニンを得るステップ；
（ｖｉ）前記固体リグニンを加熱することによって、前記固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ；ならびに
（ｖｉｉ）前記固体リグニンに真空を適用することによって、前記固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ
から選択される、１つ、２つまたは３つの追加のステップを含む、方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によって得られるリグニンを含むリグニン組成物であって、前記組成物は、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による同じリグニン部分の２つの連続した示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）作業により判定される一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）を特徴とし、第１のＤＳＣ作業中に第１のＴｇが測定され、第２のＤＳＣ作業中に第２のＴｇが測定され、前記第１のＴｇと前記第２のＴｇとの間の差が１０℃未満である、リグニン組成物。
【請求項１１】
前記第１のＴｇと前記第２のＴｇとの間の差が５℃未満である、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
前記ガラス転移温度が１６０℃より上である、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１３】
前記ガラス転移温度が１００℃より下である、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１４】
少なくとも１００ｐｐｂの濃度のマーカー分子をさらに含む、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１５】
前記マーカー分子が、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタン、ヘキサノール、フルフラール、ヒドロキシ−メチルフルフラール、２，３，５トリメチルフラン、ｐ−ヒドロキシフェノキシ酢酸、４−ヒドロキシ−３，５，−ジメトキシフェニル酢酸、メチルエチルケトン、メチルプロペニルケトン、３−（２−フリル）−３−ペンテン−２−オン、３−メチル−２−ペンテン−４−オン、３，４−ジメチル−４−ヘキセン−オン、５−エチル−５−ヘキセン−３−オン、５−メチル−４−ヘプテン−３−オン、ｏ−ヒドロキシアニソール、３−エチル−４−メチル−３−ペンテン−２−オン、３，４，４−トリメチル−２−シクロヘキセン−１−オン、２’−ヒドロキシ−４’，５’−ジメチルアセトフェノン、１−（４−ヒドロキシ−３−メトキシフェニル）プロパン、メタノール、ガラクツロン酸（ｇａｌｃｔｕｒｏｎｉｃ）、デヒドロアビエチン酸、グリセロール、脂肪酸および樹脂酸からなる群から選択される、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
クラフトリグニン中に見出される量の０．１倍未満の量の揮発性硫黄化合物をさらに含む、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１７】
０．５％未満の量の灰分をさらに含む、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１８】
７００ｐｐｍ未満の量の硫黄をさらに含む、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１９】
０．５％未満の量の可溶性炭水化物をさらに含む、請求項１０に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
相互参照
本出願は、２０１３年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／８１９，４８５号および２０１４年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／９５３，５７２号の、３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）の下での利益を主張し、それぞれはその全体が本明細書に参照により援用される。
【０００２】
参照による援用
本明細書に記述されているすべての刊行物、特許、および特許出願は、それぞれ個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により援用されているのがあたかも具体的および個別に示されているのと同程度に本明細書中に参照により援用されている。
【０００３】
技術分野
本発明は、リグニンを安定したリグニン画分に分画するための方法、およびその使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
バイオマスから抽出することができる極めて豊富な天然ポリマーであるリグニンは、様々な用途に対して、および石油化学製品を代替する化学薬品原料として好ましいポリマーである。リグニンの工業用利用は、その変わりやすい性質、機能性、反応性、および異質性を考慮すると困難である。サイズ、組成および反応性のばらつきを減らした、安定した画分へリグニンを分画することが望ましい。限外濾過法およびナノ濾過膜を使用した膜濾過によるリグニンの分画は、分画されている間に変化するリグニンの不安定な画分をもたらし、したがって効果がない。また、サイズによるリグニンのクロマトグラフィーは、実験的手順に依存し、優れた基準および適した検出器がないことがよく知られており、絶対的というよりむしろ相対的と見なされるべきであるため、得た画分を信頼できる方法により特徴付けることは難題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工業的手段により適用することができる方法で高純度リグニンの熱的に安定した画分を調製することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高純度リグニンを安定している画分に分画する方法を提供する。本発明は、さらに均一な構造の合成ポリマーに通常適用される方法でリグニン画分の安定性を評価するための方式をさらに提供する。本発明は、バイオマスから高純度リグニンを抽出し、これを明らかに異なるおよび安定した高純度リグニン画分に分画するための全プロセスをさらに提供する。
【０００７】
本発明はまた、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した、安定したガラス転移温度を有するリグニン組成物を提供する。一部の実施形態では、第１のサイクルのガラス転移と、第２のサイクルのガラス転移との間の温度差は５℃未満である。
【０００８】
本発明は、バイオマスから高純度リグニンを生成する方法をさらに提供する。本方法は、（ｉ）バイオマスからヘミセルロース糖を除去することによって、リグニン含有残留物を得るステップであって、リグニン含有残留物がリグニンおよびセルロースを含む、ステップと、（ｉｉ）リグニン含有残留物をリグニン抽出溶液と接触させて、リグニン抽出物およびセルロース系残留物を生成するステップであって、リグニン抽出溶液が限定溶解度の溶媒、有機酸、および水を含み、限定溶解度の溶媒および水が有機相および水相を形成する、ステップと、（ｉｉｉ）セルロース系残留物からリグニン抽出物を分離するステップであって、リグニン抽出物が限定溶解度の溶媒中に溶解したリグニンを含む、ステップとを含む。任意選択で、ヘミセルロース糖の除去は、実質量のセルロース系糖を除去しない。任意選択で、リグニン抽出溶液中の限定溶解度の溶媒および水は、約１：１の比率である。一部の実施形態では、本方法は、セルロース系残留物を精製してセルロースパルプを得ることをさらに含む。任意選択で、セルロースパルプは、１０重量／重量％までの量のリグニンを含む。任意選択で、セルロースパルプは、７重量／重量％までの量のリグニンを含む。一部の実施形態では、本方法は、リグニン抽出物を強酸カチオン交換体と接触させて、残存カチオンを除去することによって、精製されたリグニン抽出物を得ることをさらに含む。一部の実施形態では、本方法は、限定溶解度の溶媒をリグニン抽出物から分離することによって、高純度リグニンを得ることをさらに含む。一部の実施形態では、本方法は、限定溶解度の溶媒をリグニンから蒸発させることをさらに含む。任意選択で、蒸発は噴霧乾燥を含む。
【０００９】
ｉ）ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、１６０℃より上または９０℃より下のガラス転移温度（Ｔｇ）；ｉｉ）同じリグニン部分の複数の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）；ｉｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した場合、１０，０００Ｄａ超の質量平均モル質量（ＭＷ）；ｉｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、６，２００Ｄａ超の数平均モル質量（ＭＮ）；ｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、２，５００Ｄａ未満の質量平均モル質量（ＭＷ）；ｖｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１，０００Ｄａ未満の数平均モル質量（ＭＮ）；ｖｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、７．００未満の多分散性；ｖｉｉｉ）式Ｃ９ＨＸＯＹ（式中、Ｘは１２未満であり、Ｙは３．５未満である）；ｉｘ）ＮＭＲで判定した場合、０．８未満の縮合度；ｘ）ＮＭＲで判定した場合、メトキシル含有量（＃／アリール基）が１．４未満である；ｘｉ）０．６未満の脂肪族結合（β−Ｏ−４‘）（＃／アリール基）；ｘｉｉ）１．６：２．３：２．１または１．６：２．２：２．２である、芳香族Ｃ−Ｏ：芳香族Ｃ−Ｃ：芳香族Ｃ−Ｈ（＃／アリール基）の比率；ｘｉｉｉ）芳香族Ｃ−Ｏ結合の量（＃／アリール基）が２．１未満である；ｘｉｖ）元素分析で測定した場合、６１質量％超の炭素、２７質量％未満の酸素、および０．５質量％未満の窒素である元素組成；ｘｖ）マーカー分子を少なくとも１００ｐｐｂの濃度で含む固体リグニン組成物；ｘｖｉ）クラフトリグニン中に見出される、０．１倍未満の揮発性硫黄化合物；ｘｖｉｉ）０．５％未満の灰分含有量；ｘｖｉｉｉ）０．１％未満の灰分含有量；ｘｉｘ）７００ＰＰＭ未満の硫黄含有量；ｘｘ）１００ＰＰＭ未満のリン含有量；ｘｘｉ）０．５％未満の可溶性炭水化物含有量；ｘｘｉｉ）有機溶媒に実質的に可溶である；ならびにｘｘｉｉｉ）有機溶媒に実質的に可溶である、からなる群から選択される、少なくとも１つの特徴により特徴付けられる（乾物ベースで）リグニン組成物がさらに提供される。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも３つにより特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも５つにより特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも８つにより特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも１０により特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも１２により特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも１４により特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも１６により特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも１８により特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは、前記群からの前記特徴の少なくとも１９により特徴付けられる。一部の実施形態では、リグニンは以下���らなる群から選択される１６またはそれ超の特徴により特徴付けられる（乾物ベースで）：ｉ）ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、１６０℃より上のガラス転移温度（Ｔｇ）；ｉｉ）同じリグニン部分の複数の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）；ｉｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１０，０００Ｄａ超の質量平均モル質量（ＭＷ）；ｉｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、６，２００Ｄａ超の数平均モル質量（ＭＮ）；ｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、７．００未満の多分散性；ｖｉ）式Ｃ９ＨＸＯＹ（式中、Ｘは１２未満であり、Ｙは３．５未満である）；ｖｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、０．８未満の縮合度；ｖｉｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、メトキシル含有量（＃／アリール基）が１．４未満である；ｉｘ）０．６未満の脂肪族結合（β−Ｏ−４‘）（＃／アリール基）；ｘ）１．６：２．２：２．２である芳香族Ｃ−Ｏ：芳香族Ｃ−Ｃ：芳香族Ｃ−Ｈ（＃／アリール基）の比率；ｘｉ）芳香族Ｃ−Ｏ結合の量（＃／アリール基）が２．１未満である；ｘｉｉ）元素分析で測定した場合、６１質量％超の炭素、２７質量％未満の酸素、および０．５質量％未満の窒素である元素組成；ｘｉｉｉ）マーカー分子を少なくとも１００ｐｐｂの濃度で含む固体リグニン組成物；ｘｉｖ）クラフトリグニン中に見出される、０．１倍未満の揮発性硫黄化合物；ｘｖ）０．５％未満の灰分含有量；ｘｖｉ）７００ＰＰＭ未満の硫黄含有量；ｘｖｉｉ）１００ＰＰＭ未満のリン含有量；ｘｖｉｉｉ）０．５％未満の可溶性炭水化物含有量；ｘｉｘ）有機溶媒に実質的に不溶である。一部の実施形態では、リグニンは以下からなる群から選択される１６またはそれ超の特徴により特徴付けられる（乾物ベースで）：ｉ）ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、９０℃より下のガラス転移温度（Ｔｇ）；ｉｉ）同じリグニン部分の複数の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）；ｉｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、２，５００Ｄａ未満の質量平均モル質量（ＭＷ）；ｉｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１，０００Ｄａ未満の数平均モル質量（ＭＮ）；ｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、７．００未満の多分散性；ｖｉ）式Ｃ９ＨＸＯＹ（式中、Ｘは１２未満であり、Ｙは３．５未満である）；ｖｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、０．８未満の縮合度；ｖｉｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、メトキシル含有量（＃／アリール基）が１．４未満である；ｉｘ）０．６未満の脂肪族結合（β−Ｏ−４‘）（＃／アリール基）；ｘ）１．６：２．２：２．２である、芳香族Ｃ−Ｏ：芳香族Ｃ−Ｃ：芳香族Ｃ−Ｈ（＃／アリール基）の比率；ｘｉ）芳香族Ｃ−Ｏ結合の量（＃／アリール基）が２．１未満である；ｘｉｉ）元素分析で測定した場合、６１質量％超の炭素、２７質量％未満の酸素、および０．５質量％未満の窒素である元素組成；ｘｉｉｉ）マーカー分子を少なくとも１００ｐｐｂの濃度で含む固体リグニン組成物；ｘｉｖ）クラフトリグニン中に見出される、０．１倍未満の揮発性硫黄化合物；ｘｖ）０．５％未満の灰分含有量；ｘｖｉ）７００ＰＰＭ未満の硫黄含有量；ｘｖｉｉ）１００ＰＰＭ未満のリン含有量；ｘｖｉｉｉ）０．５％未満の可溶性炭水化物含有量；ｘｉｘ）有機溶媒に実質的に可溶である。本明細書に記載されているリグニンの一部の実施形態では、リグニンは、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した１６０℃より上のガラス転移温度を有する。本明細書に記載されているリグニンの一部の実施形態では、リグニンは、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した場合、１９０℃より上のガラス転移温度を有する。本明細書に記載されているリグニンの一部の実施形態では、リグニンは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１０，０００Ｄａ超の質量平均モル質量（ＭＷ）；およびゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、６，２００Ｄａ超の数平均モル質量（ＭＮ）を有する。本明細書に記載されているリグニンの一部の実施形態では、リグニンは、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用した判定した１００℃より下のガラス転移温度を有する。本明細書に記載されているリグニンの一部の実施形態では、リグニンは、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した９０℃より下のガラス転移温度を有する。本明細書に記載されているリグニンの一部の実施形態では、リグニンは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、２，５００Ｄａ未満の質量平均モル質量（ＭＷ）；およびゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１，０００Ｄａ未満の数平均モル質量（ＭＮ）を有する。本明細書に記載されているリグニンの一部の実施形態では、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による、同じリグニン部分の２つの連続した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）が判定され、第１のＤＳＣ作業中に第１のＴｇが測定され、第２のＤＳＣ作業中に第２のＴｇが測定され、第１のＴｇと第２のＴｇとの間の差は１０℃未満である。本明細書に記載されている組成物の一部の実施形態では、第１のＴｇと第２のＴｇとの間の差は５℃未満である。
【００１０】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に可溶性であり、リグニンの第２の量と第３の量との比率が、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．２、２．４、２．６、３、４、５、６、７、８、９、１０、または２０対１（ｗｔ／ｗｔ）超であり、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００１１】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に可溶性であり、第１の量のリグニンの９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、または５０％超が有機溶媒中に溶解し、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００１２】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンをかき混ぜ、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に不溶性であり、リグニンの第３の量と第２の量との比率が、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．２、２．４、２．６、３、４、５、６、７、８、９、１０、または２０対１（ｗｔ／ｗｔ）超であり、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００１３】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンをかき混ぜ、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に不溶性であり、第１の量のリグニンの９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、または５０％超が有機溶媒中に溶解せず、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００１４】
一部の実施形態では、マーカー分子は、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタン、ヘキサノール、フルフラール、ヒドロキシ−メチルフルフラール、２，３，５トリメチルフラン、ｐ−ヒドロキシフェノキシ酢酸、４−ヒドロキシ−３，５，−ジメトキシフェニル）酢酸、メチルエチルケトン、メチルプロペニルケトン、３−（２−フリル）−３−ペンテン−２−オン、３−メチル−２−ペンテン−４−オン、３，４−ジメチル−４−ヘキセン−オン、５−エチル−５−ヘキセン−３−オン、５−メチル−４−ヘプテン−３−オン、ｏ−ヒドロキシアニソール、３−エチル−４−メチル−３−ペンテン−２−オン、３，４，４−トリメチル−２−シクロヘキセン−１−オン、２’−ヒドロキシ−４’，５’−ジメチルアセトフェノン、１−（４−ヒドロキシ−３−メトキシフェニル）プロパン、メタノール、ガラクツロン酸（ｇａｌｃｔｕｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、デヒドロアビエチン酸、グリセロール、脂肪酸および樹脂酸からなる群から選択される。一部の実施形態では、有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタンおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される。５０、４０、３０、２０、１０、５、または１ｗｔ／ｗｔ％までの、本明細書に記載されている少なくとも１種のリグニン組成物を含む組成物がさらに提供される。一部の実施形態では、組成物は、ポリマー、１種または複数の汎用化学製品の前駆体、汎用化学製品、または消費物資である。一部の実施形態では、組成物は、ガソリンまたはディーゼル燃料中の燃料添加剤、炭素繊維、炭素繊維生産用材料、アスファルト、バイオポリマーの構成部分、油井掘削用添加剤、コンクリート添加剤、染料分散剤、農薬、動物飼料、工業用結合剤、製紙業界用特殊ポリマー、貴金属回収助剤、木材防腐剤用材料、無硫黄リグニン製品、自動車ブレーキ、木製パネル製品、バイオ分散剤、ポリウレタンフォーム、エポキシ樹脂、プリント基板、乳化剤、捕捉剤、水処理製剤、壁材用補強剤、接着剤、およびバニリン、キシリトール、パラクマリル、コニフェリル、シナピルアルコール、ベンゼン、キシレン、またはトルエンの生産用材料からなる群から選択される。
【００１５】
別の態様では、本発明は、ｉ）固体リグニンを含む試料を有機溶媒と接触させて、結果として得られる二相性の混合物を形成するステップであって、混合物が、ａ）リグニンの第１の画分を含む溶媒に不溶な（ＳＩ）画分と指定された残留物固体と、ｂ）溶媒およびリグニンの第２の画分を含む液体溶液であり、第２の画分が、溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分と指定された液体溶液とを含む、含むステップと、ｉｉ）（ＳＩ）リグニン画分を（ＳＳ）リグニン画分から空間的に分離するステップとを含み、リグニンの第１の画分およびリグニンの第２の画分が、異なるガラス転移温度を有する、リグニンを分画するための方法である。
【００１６】
バイオマスから高純度リグニンを生成するための方法であって、（ｉ）バイオマスからヘミセルロース糖を除去することによって、リグニン含有残留物を得るステップであり、リグニン含有残留物がリグニンおよびセルロースを含む、ステップと、（ｉｉ）リグニン含有残留物をリグニン抽出溶液と接触させて、リグニン抽出物およびセルロース系残留物を生成するステップであり、リグニン抽出溶液が、限定溶解度の溶媒、有機酸、および水を含み、限定溶解度の溶媒および水が有機相および水相を形成する、ステップと、（ｉｉｉ）セルロース系残留物からリグニン抽出物を分離するステップであり、リグニン抽出物が限定溶解度の溶媒に溶解したリグニンを含み、以下の１つ、２つ、３つまたは４つの追加のステップ：（ｉｖ）リグニン抽出物を蒸留またはフラッシュ蒸発させることによって、リグニン抽出物から限定溶解度の溶媒の大部分を除去して、固体リグニンを得るステップ；（ｖ）固体リグニンを加熱することによって、固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ；（ｖｉ）固体リグニンに真空を適用させることによって、固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ；ならびに（ｖｉｉ）固体リグニンを含む試料を有機溶媒と接触させて、結果として得られる二相性の混合物を形成するステップであり、混合物が、ａ）リグニンの第１の画分を含む溶媒に不溶な（ＳＩ）画分と指定された残留物固体と、ｂ）溶媒およびリグニンの第２の画分を含む液体溶液で、第２の画分が、溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分と指定された液体溶液とを含む、ステップをさらに含む、ステップと、ｉｉ）（ＳＩ）リグニン画分を（ＳＳ）リグニン画分から空間的に分離するステップとを含み、リグニンの第１の画分およびリグニンの第２の画分が、異なるガラス転移温度を有する、方法がさらに提供される。本明細書で開示されている方法の一部の実施形態では、溶媒は、５個までの炭素原子および少なくとも１個のヘテロ原子を有する少なくとも１個の有機分子を含み、接触は２０〜５０℃で１〜１０時間生じ、空間的分離は、不溶性リグニンからの溶媒の濾過またはデカンテーションを含み、（ｉｉｉ）（ＳＳ）リグニン画分から溶媒を蒸発させるステップと、（ｉｖ）各画分を乾燥させて、乾燥固体の（ＳＳ）リグニン画分および乾燥固体の（ＳＩ）リグニン画分を得るステップとをさらに含み、２種の乾燥固体のリグニン画分は、ＧＰＣで判定した場合異なる分子量、および異なる一貫したガラス転移温度を有する。本明細書で開示されている方法の一部の実施形態では、リグニン画分の少なくとも１つは、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による、単一日の同じリグニン部分の２つの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業で判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、第１のＴｇが第１のＤＳＣ作業中に測定され、第２のＴｇが第２のＤＳＣ作業中に測定され、第１のＴｇと第２のＴｇとの間の差が５℃未満である。一部の実施形態では、（ＳＳ）リグニン画分は、（ＳＩ）リグニン画分と異なる一貫したガラス転移温度を有する。一部の実施形態では、溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタン、およびこれらの任意の混合物からなる群から選択される。
【００１７】
（ｉ）本明細書に記載されているリグニン組成物を準備するステップと、（ｉｉ）組成物中の少なくとも一部分のリグニンを変換製品に変換するステップとを含む方法もまた提供される。一部の実施形態では、変換するステップは、水素または水素供与体で処理するステップを含む。一部の実施形態では、変換製品は、バイオオイル、カルボン酸および脂肪酸、ジカルボン酸、ヒドロキシル−カルボン酸、ヒドロキシルジカルボン酸およびヒドロキシル−脂肪酸、メチルグリオキサール、モノアルコール、ジアルコールまたはポリアルコール、アルカン、アルケン、芳香族、アルデヒド、ケトン、エステル、フェノール、ベンゼン、トルエン、ならびにキシレンからなる群から選択される、少なくとも１つのアイテムを含む汎用化学製品を含む。一部の実施形態では、変換製品は、分散剤、乳化剤、錯化剤、綿状凝集剤、塊状凝集剤、ペレット化添加剤、樹脂、炭素繊維、活性炭素、抗酸化剤、液体燃料、芳香族化学薬品、バニリン、接着剤、結合剤、吸収剤、毒素結合剤、発泡剤、コーティング、フィルム、ゴムおよびエラストマー、捕捉剤、燃料、および増量剤からなる群から選択される。一部の実施形態では、変換製品は、燃料または燃料成分を含む。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
ｉ）ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、１６０℃より上または９０℃より下のガラス転移温度（Ｔｇ）；
ｉｉ）同じリグニン部分の複数の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）；
ｉｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した場合、１０，０００Ｄａ超の質量平均モル質量（ＭＷ）；
ｉｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、６，２００Ｄａ超の数平均モル質量（ＭＮ）；
ｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、２，５００Ｄａ未満の質量平均モル質量（ＭＷ）；
ｖｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１，０００Ｄａ未満の数平均モル質量（ＭＮ）；
ｖｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、７．００未満の多分散性；
ｖｉｉｉ）式Ｃ９ＨＸＯＹ（式中、Ｘは１２未満であり、Ｙは３．５未満である）；
ｉｘ）ＮＭＲで判定した場合、０．８未満の縮合度；
ｘ）ＮＭＲで判定した場合、メトキシル含有量（＃／アリール基）が１．４未満である；ｘｉ）０．６未満の脂肪族結合（β−Ｏ−４‘）（＃／アリール基）；
ｘｉｉ）１．６：２．３：２．１または１．６：２．２：２．２である、芳香族Ｃ−Ｏ：芳香族Ｃ−Ｃ：芳香族Ｃ−Ｈ（＃／アリール基）の比率；
ｘｉｉｉ）芳香族Ｃ−Ｏ結合の量（＃／アリール基）が２．１未満である；
ｘｉｖ）元素分析で測定した場合、６１質量％超の炭素、２７質量％未満の酸素、および０．５質量％未満の窒素である元素組成；
ｘｖ）マーカー分子を少なくとも１００ｐｐｂの濃度で含む固体リグニン組成物；
ｘｖｉ）クラフトリグニン中に見出される、０．１倍未満の揮発性硫黄化合物；
ｘｖｉｉ）０．５％未満の灰分含有量；
ｘｖｉｉｉ）０．１％未満の灰分含有量；
ｘｉｘ）７００ＰＰＭ未満の硫黄含有量；
ｘｘ）１００ＰＰＭ未満のリン含有量；
ｘｘｉ）０．５％未満の可溶性炭水化物含有量；
ｘｘｉｉ）有機溶媒に実質的に不溶である；ならびに
ｘｘｉｉｉ）有機溶媒に実質的に可溶である、
からなる群から選択される、少なくとも１つの特徴により特徴付けられる（乾物ベースで）リグニン組成物。
（項目２）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも３つにより特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目３）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも５つにより特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目４）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも８つにより特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目５）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも１０により特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目６）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも１２により特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目７）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも１４により特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目８）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも１６により特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目９）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも１８により特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目１０）
前記群からの前記特徴のうちの少なくとも１９により特徴付けられる、項目１に記載の組成物。
（項目１１）
ｉ）ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、１６０℃より上のガラス転移温度（Ｔｇ）；
ｉｉ）同じリグニン部分の複数の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）；
ｉｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１０，０００Ｄａ超の質量平均モル質量（ＭＷ）；
ｉｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、６，２００Ｄａ超の数平均モル質量（ＭＮ）；
ｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、７．００未満の多分散性；ｖｉ）式Ｃ９ＨＸＯＹ（式中、Ｘは１２未満であり、Ｙは３．５未満である）；
ｖｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、０．８未満の縮合度；
ｖｉｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、メトキシル含有量（＃／アリール基）が１．４未満である；
ｉｘ）０．６未満の脂肪族結合（β−Ｏ−４‘）（＃／アリール基）；
ｘ）１．６：２．２：２．２である芳香族Ｃ−Ｏ：芳香族Ｃ−Ｃ：芳香族Ｃ−Ｈ（＃／アリール基）の比率；
ｘｉ）芳香族Ｃ−Ｏ結合の量（＃／アリール基）が２．１未満である；
ｘｉｉ）元素分析で測定した場合、６１質量％超の炭素、２７質量％未満の酸素、および０．５質量％未満の窒素である元素組成；
ｘｉｉｉ）マーカー分子を少なくとも１００ｐｐｂの濃度で含む固体リグニン組成物；
ｘｉｖ）クラフトリグニン中に見出される、０．１倍未満の揮発性硫黄化合物；
ｘｖ）０．５％未満の灰分含有量；
ｘｖｉ）７００ＰＰＭ未満の硫黄含有量；
ｘｖｉｉ）１００ＰＰＭ未満のリン含有量；
ｘｖｉｉｉ）０．５％未満の可溶性炭水化物含有量；
ｘｉｘ）有機溶媒に実質的に不溶である、
からなる群から選択される１６またはそれ超の特徴により特徴付けられる（乾物ベースで）、項目１に記載のリグニン組成物。
（項目１２）
ｉ）ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、９０℃より下のガラス転移温度（Ｔｇ）；
ｉｉ）同じリグニン部分の複数の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）；
ｉｉｉ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、２，５００Ｄａ未満の質量平均モル質量（ＭＷ）；
ｉｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１，０００Ｄａ未満の数平均モル質量（ＭＮ）；
ｖ）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、７．００未満の多分散性；ｖｉ）式Ｃ９ＨＸＯＹ（式中、Ｘは１２未満であり、Ｙは３．５未満である）；
ｖｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、０．８未満の縮合度；
ｖｉｉｉ）ＮＭＲで判定した場合、メトキシル含有量（＃／アリール基）が１．４未満である；
ｉｘ）０．６未満の脂肪族結合（β−Ｏ−４‘）（＃／アリール基）；
ｘ）１．６：２．２：２．２である、芳香族Ｃ−Ｏ：芳香族Ｃ−Ｃ：芳香族Ｃ−Ｈ（＃／アリール基）の比率；
ｘｉ）芳香族Ｃ−Ｏ結合の量（＃／アリール基）が２．１未満である；
ｘｉｉ）元素分析で測定した場合、６１質量％超の炭素、２７質量％未満の酸素、および０．５質量％未満の窒素である元素組成；
ｘｉｉｉ）マーカー分子を少なくとも１００ｐｐｂの濃度で含む固体リグニン組成物；
ｘｉｖ）クラフトリグニン中に見出される、０．１倍未満の揮発性硫黄化合物；
ｘｖ）０．５％未満の灰分含有量；
ｘｖｉ）７００ＰＰＭ未満の硫黄含有量；
ｘｖｉｉ）１００ＰＰＭ未満のリン含有量；
ｘｖｉｉｉ）０．５％未満の可溶性炭水化物含有量；
ｘｉｘ）有機溶媒に実質的に可溶である、
からなる群から選択される１６またはそれ超の特徴により特徴付けられる（乾物ベースで）、項目１に記載のリグニン組成物。
（項目１３）
ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した１６０℃より上のガラス転移温度を有する、項目１から１１のいずれか一項に記載のリグニン。
（項目１４）
ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した１９０℃より上のガラス転移温度を有する、項目１３に記載のリグニン。
（項目１５）
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１０，０００Ｄａ超の質量平均モル質量（ＭＷ）；およびゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、６，２００Ｄａ超の数平均モル質量（ＭＮ）を有する、項目１３または１４に記載のリグニン。
（項目１６）
ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用した判定した１００℃より下のガラス転移温度を有する、項目１から１０または１２のいずれか一項に記載のリグニン。
（項目１７）
ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法を使用して判定した９０℃より下のガラス転移温度を有する、項目１６に記載のリグニン。
（項目１８）
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、２，５００Ｄａ未満の質量平均モル質量（ＭＷ）；およびゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、１，０００Ｄａ未満の数平均モル質量（ＭＮ）を有する、項目１６または１７に記載のリグニン。
（項目１９）
ＤＩＮ５３７６５−１９９４による、同じリグニン部分の２つの連続した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業により一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）が判定され、第１のＤＳＣ作業中に第１のＴｇが測定され、第２のＤＳＣ作業中に第２のＴｇが測定され、前記第１のＴｇと前記第２のＴｇとの間の差が１０℃未満である、項目１から１２のいずれか一項に記載のリグニン。
（項目２０）
前記第１のＴｇと前記第２のＴｇとの間の前記差が５℃未満である、項目１９に記載のリグニン。
（項目２１）
前記マーカー分子が、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタン、ヘキサノール、フルフラール、ヒドロキシ−メチルフルフラール、２，３，５トリメチルフラン、ｐ−ヒドロキシフェノキシ酢酸、４−ヒドロキシ−３，５，−ジメトキシフェニル）酢酸、メチルエチルケトン、メチルプロペニルケトン、３−（２−フリル）−３−ペンテン−２−オン、３−メチル−２−ペンテン−４−オン、３，４−ジメチル−４−ヘキセン−オン、５−エチル−５−ヘキセン−３−オン、５−メチル−４−ヘプテン−３−オン、ｏ−ヒドロキシアニソール、３−エチル−４−メチル−３−ペンテン−２−オン、３，４，４−トリメチル−２−シクロヘキセン−１−オン、２’−ヒドロキシ−４’，５’−ジメチルアセトフェノン、１−（４−ヒドロキシ−３−メトキシフェニル）プロパン、メタノール、ガラクツロン酸（ｇａｌｃｔｕｒｏｎｉｃ）、デヒドロアビエチン酸、グリセロール、脂肪酸および樹脂酸からなる群から選択される、項目１から２０のいずれか一項に記載のリグニン。
（項目２２）
前記有機溶媒が、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタンおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される、項目１から２１のいずれか一項に記載のリグニン。
（項目２３）
５０ｗｔ／ｗｔ％までの、項目１から２２のいずれか一項に記載のリグニンを含む組成物。
（項目２４）
ポリマー、１種または複数の汎用化学製品の前駆体、汎用化学製品、または消費物資である、項目２３に記載の組成物。
（項目２５）
ガソリンまたはディーゼル燃料中の燃料添加剤、炭素繊維、炭素繊維生産用材料、アスファルト、バイオポリマーの構成部分、油井掘削用添加剤、コンクリート添加剤、染料分散剤、農薬、動物飼料、工業用結合剤、製紙業界用特殊ポリマー、貴金属回収助剤、木材防腐剤用材料、無硫黄リグニン製品、自動車ブレーキ、木製パネル製品、バイオ分散剤、ポリウレタンフォーム、エポキシ樹脂、プリント基板、乳化剤、捕捉剤、水処理製剤、壁材用補強剤、接着剤、およびバニリン、キシリトール、パラクマリル、コニフェリル、シナピルアルコール、ベンゼン、キシレン、またはトルエンの生産用材料からなる群から選択される、項目２４に記載の組成物。
（項目２６）
ｉ）固体リグニンを含む試料を有機溶媒と接触させて、結果として得られる二相性の混合物を形成するステップであって、前記混合物が、
ａ）前記リグニンの第１の画分を含む溶媒に不溶な（ＳＩ）画分と指定された残留物固体と、
ｂ）前記溶媒および前記リグニンの第２の画分を含む液体溶液であり、前記第２の画分が、溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分と指定された液体溶液とを含む、ステップと、
ｉｉ）（ＳＩ）リグニン画分を前記（ＳＳ）リグニン画分から空間的に分離するステップとを含み、
リグニンの前記第１の画分とリグニンの第２の画分が、異なるガラス転移温度を有する、リグニンを分画するための方法。
（項目２７）
バイオマスから高純度リグニンを生成するための方法であって、
（ｉ）前記バイオマスからヘミセルロース糖を除去することによって、リグニン含有残留物を得るステップであり、前記リグニン含有残留物がリグニンおよびセルロースを含む、ステップと、
（ｉｉ）前記リグニン含有残留物をリグニン抽出溶液と接触させて、リグニン抽出物およびセルロース系残留物を生成するステップであり、前記リグニン抽出溶液が、限定溶解度の溶媒、有機酸、および水を含み、前記限定溶解度の溶媒および水が有機相および水相を形成する、ステップと、
（ｉｉｉ）前記セルロース系残留物から前記リグニン抽出物を分離するステップであり、前記リグニン抽出物が前記限定溶解度の溶媒に溶解したリグニンを含み、以下の１つ、２つ、３つまたは４つの追加のステップ：
（ｉｖ）前記リグニン抽出物を蒸留またはフラッシュ蒸発させることによって、前記リグニン抽出物から前記限定溶解度の溶媒の大部分を除去して、固体リグニンを得るステップ；
（ｖ）前記固体リグニンを加熱することによって、前記固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ；
（ｖｉ）前記固体リグニンに真空を適用させることによって、前記固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ；ならびに
（ｖｉｉ）固体リグニンを含む試料を有機溶媒と接触させて、結果として得られる二相性の混合物を形成するステップであり、前記混合物が、
ａ）前記リグニンの第１の画分を含む溶媒に不溶な（ＳＩ）画分と指定された残留物固体と、
ｂ）前記溶媒および前記リグニンの第２の画分を含む液体溶液で、前記第２の画分が、溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分と指定された液体溶液とを含む、ステップ
をさらに含む、ステップと、
ｉｉ）（ＳＩ）リグニン画分を前記（ＳＳ）リグニン画分から空間的に分離するステップとを含み、
リグニンの前記第１の画分およびリグニンの第２の画分が、異なるガラス転移温度を有する、方法。
（項目２８）
前記溶媒が、５個までの炭素原子および少なくとも１個のヘテロ原子を有する少なくとも１個の有機分子を含み、前記接触が２０〜５０℃で１〜１０時間生じ、前記空間的分離が、不溶性リグニンからの前記溶媒の濾過またはデカンテーションを含み、
（ｉｉｉ）前記（ＳＳ）リグニン画分から前記溶媒を蒸発させるステップと、
（ｉｖ）各画分を乾燥させて、乾燥固体の（ＳＳ）リグニン画分および乾燥固体の（ＳＩ）リグニン画分を得るステップとをさらに含み、
前記２種の乾燥固体のリグニン画分が、ＧＰＣで判定した場合異なる分子量、および異なる一貫したガラス転移温度を有する、項目２６または２７に記載の方法。
（項目２９）
前記リグニン画分の少なくとも１つが、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による、単一日の同じリグニン部分の２つの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）作業で判定した場合、一貫したガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、第１のＴｇが第１のＤＳＣ作業中に測定され、第２のＴｇが第２のＤＳＣ作業中に測定され、前記第１のＴｇと前記第２のＴｇとの間の差が５℃未満である、項目２６から２８のいずれか一項に記載の方法。
（項目３０）
前記（ＳＳ）リグニン画分が、前記（ＳＩ）リグニン画分と異なる一貫したガラス転移温度を有する、項目２９に記載の方法。
（項目３１）
前記溶媒が、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチル、ジクロロメタン、およびこれらの任意の混合物からなる群から選択される、項目２６から３０のいずれか一項に記載の方法。
（項目３２）
（ｉ）項目１から２２のいずれか一項に記載のリグニン組成物を準備するステップと、（ｉｉ）前記組成物中の少なくとも一部分のリグニンを変換製品に変換するステップと
を含む方法。
（項目３３）
前記変換するステップが、水素または水素供与体で処理するステップを含む、項目３２に記載の方法。
（項目３４）
前記変換製品が、バイオオイル、カルボン酸および脂肪酸、ジカルボン酸、ヒドロキシル−カルボン酸、ヒドロキシルジカルボン酸およびヒドロキシル−脂肪酸、メチルグリオキサール、モノアルコール、ジアルコールまたはポリアルコール、アルカン、アルケン、芳香族、アルデヒド、ケトン、エステル、フェノール、ベンゼン、トルエン、ならびにキシレンからなる群から選択される、少なくとも１つのアイテムを含む汎用化学製品を含む、項目３２に記載の方法。
（項目３５）
前記変換製品が、分散剤、乳化剤、錯化剤、綿状凝集剤、塊状凝集剤、ペレット化添加剤、樹脂、炭素繊維、活性炭素、抗酸化剤、液体燃料、芳香族化学薬品、バニリン、接着剤、結合剤、吸収剤、毒素結合剤、発泡剤、コーティング、フィルム、ゴムおよびエラストマー、捕捉剤、燃料、および増量剤からなる群から選択される、項目３２に記載の方法。
（項目３６）
前記変換製品が、燃料または燃料成分を含む、項目３２に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一部の実施形態によりリグノセルロース系バイオマス材料を処理する例示的方法の概略的表示である。
【００１９】
【図２】図２は、ヘミセルロース枯渇リグノセルロース物質からのリグニンの酸溶媒抽出および溶媒可溶性リグニンのリファイニングのためのプロセスの概略的記載である。このプロセスは、溶媒と溶解したリグニンとを含むストリーム２００をもたらし、残存灰分は１０００ｐｐｍ未満、好ましくは５００ｐｐｍ未満であり、多価カチオンは、リグニンに対して（乾物ベースで）５００ｐｐｍ未満、好ましくは２００ｐｐｍ未満であり、残存炭水化物はリグニンに対して（乾物ベースで）５００ｐｐｍ未満である。溶液は粒子状物質を含まない。
【００２０】
【図３】図３は、バガス（ＮＬ）から作製された非分画の高純度リグニン、およびメタノール分画で得られたその画分のゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）のオーバーレイである：ＳＳはメタノールに可溶な画分、ＳＩはメタノールに不溶な画分である。
【００２１】
【図４】図４は、バガス（ＮＬ）から作製された非分画の高純度リグニン、およびジクロロメタン分画で得られたその画分のオーバーレイＧＰＣである：ＳＳはジクロロメタン（ｄｉｃｈｏｌｏｒｍｅｔｈａｎｅ）に可溶な画分であり、ＳＩはジクロロメタンに不溶な画分である。
【００２２】
【図５】図５は、バガス（ＮＬ）から作製された非分画の高純度リグニン、および酢酸エチル分画で得られたその画分のオーバーレイＧＰＣである：ＳＳは酢酸エチルに可溶な画分であり、ＳＩは酢酸エチルに不溶な画分である。
【００２３】
【図６Ａ】図６Ａは、非分画（ＮＦ）リグニンの示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムであり、図６Ｂは、メタノール溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分のＤＳＣサーモグラムであり、図６Ｃは、メタノール溶媒に不溶な（ＳＩ）リグニン画分のＤＳＣサーモグラムである。
【図６Ｂ】図６Ａは、非分画（ＮＦ）リグニンの示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムであり、図６Ｂは、メタノール溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分のＤＳＣサーモグラムであり、図６Ｃは、メタノール溶媒に不溶な（ＳＩ）リグニン画分のＤＳＣサーモグラムである。
【図６Ｃ】図６Ａは、非分画（ＮＦ）リグニンの示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムであり、図６Ｂは、メタノール溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分のＤＳＣサーモグラムであり、図６Ｃは、メタノール溶媒に不溶な（ＳＩ）リグニン画分のＤＳＣサーモグラムである。
【００２４】
【図７Ａ】図７Ａは、ジクロロメタン溶媒に可溶な（ＳＳ）バガスリグニン画分の示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムであり、図７Ｂは、ジクロロメタン溶媒に不溶な（ＳＩ）バガスリグニン画分のＤＳＣサーモグラムである。
【図７Ｂ】図７Ａは、ジクロロメタン溶媒に可溶な（ＳＳ）バガスリグニン画分の示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムであり、図７Ｂは、ジクロロメタン溶媒に不溶な（ＳＩ）バガスリグニン画分のＤＳＣサーモグラムである。
【００２５】
【図８Ａ】図８Ａは、酢酸エチル溶媒に可溶な（ＳＳ）バガスリグニン画分の示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムであり、図８Ｂは、酢酸エチル溶媒に不溶な（ＳＩ）バガスリグニン画分のＤＳＣサーモグラムである。
【００２６】
【図８Ｂ】図８Ａは、酢酸エチル溶媒に可溶な（ＳＳ）バガスリグニン画分の示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムであり、図８Ｂは、酢酸エチル溶媒に不溶な（ＳＩ）バガスリグニン画分のＤＳＣサーモグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
序文
リグノセルロース原料からリグニンを効率的に抽出するための技術、方法、およびプロセスがＰＣＴ／２０１３／０３９５８５およびＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０６８８２４においてＪａｎｓｅｎらにより開示されている。本明細書で開示されている実施形態によるリグノセルロース系バイオマス処理およびリファイニングの概説が図１に提供されている。一般的に、リグノセルロース系バイオマス処理およびリファイニングプロセスは以下を含む：（１）前処理１７７０；（２）ヘミセルロース糖抽出１７００および精製１７１０；ならびに（５）直接的なリグニン抽出１７６０。
【００２８】
リグノセルロース系バイオマス処理およびリファイニングは、前処理１７７０から開始し、この間リグノセルロース系バイオマスは、例えば、皮をはぎ、削り取り、細かく刻み、乾燥させ、または粉砕して粒子にすることができる。
【００２９】
ヘミセルロース糖抽出１７００の間、ヘミセルロース糖をリグノセルロース系バイオマスから抽出して、酸性ヘミセルロース糖流１７００Ａおよびリグノセルロース系残留物流１７００Ｂを形成する。リグノセルロース系残留物流１７００Ｂは、主にセルロースおよびリグニンからなる。
【００３０】
一部の方法では、リグノセルロース系残留物１７００−Ｂを処理してリグニンを抽出することができる。このプロセスは、高純度リグニン１７６０−Ｐ１および高純度セルロース１７６０−Ｐ２を生成する。本発明の新規のリグニン精製プロセスは限定溶解度の溶媒を利用し、９９％超の純度を有するリグニンを生成することができる。
【００３１】
Ｉ．前処理
ヘミセルロース糖抽出１７００前に、リグノセルロース系バイオマスを任意選択で前処理することができる。前処理とは、バイオマスサイズ（例えば、機械的分解または蒸発）の減少を指し、これは、バイオマスのリグニン、セルロースおよびヘミセルロース組成物に実質的に影響を及ぼさない。前処理は、下流のプロセス（例えば、ヘミセルロース糖抽出）のさらなる効率的および経済的処理を促進する。好ましくは、リグノセルロース系バイオマスは、皮をはぎ、削り取り、細かく刻み、および／または乾燥させて、前処理済みリグノセルロース系バイオマスを得る。前処理はまた、水、熱、水蒸気または加圧水蒸気を含む、例えば、超音波エネルギーまたは熱水処理などを利用することができる。前処理は、セルなどを介して、様々な種類の容器、反応器、パイプ、流れの中で行う、または展開することができる。一部の方法では、ヘミセルロース糖抽出１７００前にリグノセルロース系バイオマスを前処理することが好ましい。一部の方法では、前処理は必要とされない、すなわち、リグノセルロース系バイオマスは、ヘミセルロース糖抽出１７００で直接使用することができる。
【００３２】
任意選択で、リグノセルロース系バイオマスは、摩砕または粉砕して粒径を減少させることができる。一部の実施形態では、リグノセルロース系バイオマスは、粒子の平均サイズが１００〜１０，０００ミクロン、好ましくは４００〜５，０００、例えば、１００〜４００、４００〜１，０００、１，０００〜３，０００、３，０００〜５，０００、または５，０００〜１０，０００ミクロンの範囲になるように粉砕する。一部の実施形態では、リグノセルロース系バイオマスは、粒子の平均サイズが１０，０００、９，０００、８，０００、７，０００、６，０００、５，０００、４，０００、３，０００、１，０００、または４００未満となるように粉砕する。
【００３３】
ＩＩ．ヘミセルロース糖抽出
本発明は、リグノセルロース系バイオマスからヘミセルロース糖を抽出する（ヘミセルロース糖抽出１７００）有利な方法を提供する。好ましくは、酸性水溶液を使用してリグノセルロースバイオマスを抽出する。酸性水溶液は、任意の酸、すなわち無機酸または有機酸を含有することができる。好ましくは、無機酸が使用される。例えば、溶液は、無機酸または有機酸、例えば、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ２ＳＯ３など（溶解した酸またはＳＯ２ガスとして導入することができる）、ＨＣｌ、および酢酸を含有する酸性水溶液であってよい。酸性水溶液は、０〜２重量／重量％またはそれ超の酸、例えば、０〜０．２重量／重量％、０．２〜０．４重量／重量％、０．４〜０．６重量／重量％、０．６〜０．８重量／重量％、０．８〜１．０重量／重量％、１．０〜１．２重量／重量％、１．２〜１．４重量／重量％、１．４〜１．６重量／重量％、１．６〜１．８重量／重量％、１．８〜２．０重量／重量％またはそれ超の量の酸を含有することができる。好ましくは、抽出用水溶液は、０．２〜０．７％のＨ２ＳＯ４および０〜３，０００ｐｐｍのＳＯ２を含む。酸性水溶液のｐＨは、例えば、１〜５、好ましくは１〜３．５の範囲であることができる。
【００３４】
一部の実施形態では、高温度または高圧力が抽出において好ましい。例えば、１００〜２００℃、または５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、もしくは２００℃超の範囲の温度を使用することができる。好ましくは、温度は１１０〜１６０℃、または１２０〜１５０℃の範囲である。圧力は、１〜１０ｍＰａ、好ましくは、１〜５ｍＰａの範囲であってよい。溶液は、０．５〜５時間、好ましくは０．５〜３時間、０．５〜１時間、１〜２時間、または２〜３時間の間、任意選択で１時間の冷却期間を設けて加熱することができる。
【００３５】
不純物、例えば、灰分など、酸可溶性リグニン、脂肪酸、有機酸、例えば、酢酸およびギ酸など、メタノール、タンパク質ならびに／またはアミノ酸、グリセロール、ステロール、ロジン酸およびろう状材料は、同じ条件下でヘミセルロース糖と一緒に抽出することができる。これらの不純物は、溶媒抽出（例えば、アミンおよびアルコールを含有する溶媒を使用）により水相から分離することができる。
【００３６】
ヘミセルロース糖抽出１７００の後、リグノセルロース系残留物流１７００−Ｂを、酸性ヘミセルロース糖水蒸気１７００−Ａから、濾過、遠心分離または沈降を含む任意の関連手段で分離して、液体流および固体流を形成することができる。酸性ヘミセルロース糖水蒸気１７００−Ａは、ヘミセルロース糖および不純物を含有する。リグノセルロース系残留物流１７００−Ｂは主にセルロースおよびリグニンを含有する。
【００３７】
リグノセルロース系残留物流１７００−Ｂはさらに洗浄して、バイオマス細孔の内側にトラップされた追加のヘミセルロース糖および酸性触媒を回収することができる。回収した溶液は酸性ヘミセルロース糖流１７００−Ａに戻して再循環させるか、またはヘミセルロース糖抽出１７００反応器に戻して再循環させることができる。残留リグノセルロース系残留物流１７００−Ｂは、機械的に圧縮して、固形分を増加させることができる（例えば、乾燥固形分４０〜６０％）。圧縮ステップからの濾液は、酸性ヘミセルロース糖流１７００−Ａに戻して再循環させるか、またはヘミセルロース糖抽出１７００反応器に戻して再循環させることができる。任意選択で、残留リグノセルロース系残留物１７００−Ｂを粉砕して、粒径を減少させる。任意選択で、圧縮したリグノセルロース系残留物を次いで乾燥させて、含水量を、例えば１５％未満に低下させる。乾燥物質は、さらに処理して、リグニンおよびセルロース糖（図１のプロセス１７２０および１７６０）を抽出することができる。代わりに、乾燥物質は、ペレット化してペレット１７００−Ｐにすることができ、これらのペレットは、熱および電力生産のためのエネルギー供給源として燃焼させるか、またはバイオオイルへ変換するための原料として使用することができる。
【００３８】
リグノセルロース系残留物流１７００−Ｂをさらに処理してリグニンを抽出することができる（図１のプロセス１７６０）。リグニン抽出前、リグノセルロース系残留物流１７００−Ｂを、上に記載されているように、分離、洗浄、および圧縮することができる。
【００３９】
ＩＩＩ．リグノセルロース系バイオマスからのリグニン抽出
ヘミセルロース糖の抽出に関連して上で論じたように、一態様で本発明は、ヘミセルロース糖を抽出した後にリグノセルロース系バイオマスから直接リグニンを抽出する新規の方法を提供する。本方法は、限定溶解度の溶媒を利用し、様々なサイズのバイオマス粒子に対してうまく働く。したがって、リグニン抽出前に粒子を粉砕する必要がない。
【００４０】
バイオマスからのヘミセルロース糖の抽出は、リグニン含有残留物をもたらす。一部の方法では、ヘミセルロース糖の抽出は、実質量のセルロース系糖を除去しない。例えば、ヘミセルロース糖の抽出は、１、２、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、６０重量／重量％超のセルロースを除去しない。一部の方法では、リグニン含有残留物はリグニンおよびセルロースを含有する。一部の方法では、リグニン含有残留物は、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、２、１％未満のヘミセルロースを含有する。一部の実施形態では、リグニンはヘミセルロース糖を除去せず、リグノセルロース系バイオマスから直接抽出することができる。
【００４１】
リグニン抽出溶液は、限定溶解度の溶媒、酸、および水を含有する。本発明に対して適切な限定溶解度の溶媒の例として、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルプロピルケトン、メシチルオキシド、ジアセチル、２，３−ペンタンジオン、２，４−ペンタンジオン、２，５−ジメチルフラン、２−メチルフラン、２−エチルフラン、１−クロロ−２−ブタノン、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、アニソール、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸プロピル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、２−フェニルエタノール、トルエン、１−フェニルエタノール、フェノール、ｍ−クレゾール、２−フェニルエチルクロリド、２−メチル−２Ｈ−フラン−３−オン、γ−ブチロラクトン、アセタール、メチルエチルアセタール、ジメチルアセタール、モルホリン、ピロール、２−ピコリン、２，５−ジメチルピリジンが挙げられる。一部の実施形態では、限定溶解度の溶媒として、４〜８個の炭素原子を有するエステル、エーテルおよびケトンのうちの１種または複数が挙げられる。例えば、限定溶解度の溶媒として、酢酸エチルを挙げることができる。一部の実施形態では、限定溶解度の溶媒は、酢酸エチルから本質的になるか、または酢酸エチルからなる。
【００４２】
リグニン抽出を行うのに適切な、限定溶解度の溶媒と水との比率は、使用するバイオマス材料および特定の限定溶解度の溶媒に応じて異なってもよい。一般的に、溶媒と水との比率は、１００：１〜１：１００、例えば、５０：１〜１：５０、２０：１〜１：２０、および好ましくは１：１の範囲である。
【００４３】
様々な無機酸および有機酸をリグニン抽出に使用することができる。例えば、溶液は、無機酸または有機酸、例えば、Ｈ２ＳＯ４、ＨＣｌ、酢酸およびギ酸などを含有することができる。酸性水溶液は、０〜１０％またはそれ超、例えば、０〜０．４％、０．４〜０．６％、０．６〜１．０％、１．０〜２．０％、２．０〜３．０％、３．０〜４．０％、４．０〜５．０％またはそれ超の酸を含有することができる。好ましくは、抽出および加水分解のための水溶液として、０．６〜５％、好ましくは１．２〜１．５％の酢酸が挙げられる。酸性水溶液のｐＨは、例えば、０〜６．５の範囲とすることができる。
【００４４】
高温および／または高圧力がリグニン抽出において好ましい。例えば、リグニン抽出の温度は、５０〜３００℃、好ましくは１６０〜２００℃、例えば、１７５〜１８５℃の範囲であってよい。圧力は、１〜１０ｍＰａ、好ましくは、１〜５ｍＰａの範囲であってよい。溶液は、０．５〜２４時間、好ましくは１〜３時間加熱することができる。
【００４５】
一部の実施形態では、溶媒のｐＨは、３．０〜４．５（例えば、３．５〜３．８）に調節する。このｐＨ範囲では、リグニンはプロトン化され、有機相へと容易に抽出される。溶媒とリグニンとを含む有機相は、強酸カチオン交換体と接触させて、残存金属カチオンを除去する。高純度の固体リグニンを得るために、限定溶解度の溶媒をリグニンから分離、例えば、蒸発させる。限定溶解度の溶媒は、酸性リグニンを含有する溶媒溶液を水と高温（例えば、８０℃）で混合することによって、リグニンから分離することができることが好ましい。沈殿したリグニンは、例えば、濾過または遠心分離により回収することができる。固体リグニンは、リグニン溶液を作製するために任意の適切な溶媒（例えば、フェニルエチルアルコール）に溶解することができる。
【００４６】
代わりに、酸性リグニンを含有する限定溶解度の溶媒溶液は、別の溶媒（例えば、トルエン）と混合することができる。代替溶媒（例えば、トルエン）は溶液中に留まるのに対して、限定溶解度の溶媒は蒸発させることができる。所望の溶媒中のリグニン溶液を調製することができる。
【００４７】
本発明は、バイオマスから高純度リグニンを生成するプロセスにより生成されたリグニン組成物をさらに提供する。本プロセスは、（ｉ）バイオマスからヘミセルロース糖を除去することによって、リグニン含有残留物を得るステップであって、リグニン含有残留物がリグニンおよびセルロースを含む、ステップと、（ｉｉ）リグニン含有残留物をリグニン抽出溶液と接触させて、リグニン抽出物およびセルロース系残留物を生成するステップであって、リグニン抽出溶液が、限定溶解度の溶媒、有機酸、および水を含み、限定溶解度の溶媒および水が有機相および水相を形成する、ステップと、（ｉｉｉ）セルロース系残留物からリグニン抽出物を分離するステップであって、リグニン抽出物が限定溶解度の溶媒中に溶解されたリグニンを含む、ステップとを含む。一部の実施形態では、リグニン組成物は、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの追加のステップをさらに含むプロセスにより生成される：（ｉｖ）リグニン抽出物を強酸カチオン交換体と接触させて残存カチオンを除去することによって、精製されたリグニン抽出物を得るステップ、（ｖ）リグニン抽出物を蒸留またはフラッシュ蒸発させることによって、リグニン抽出物から限定溶解度の溶媒の大部分を除去して、固体リグニンを得るステップ、（ｖｉ）固体リグニンを加熱することによって、固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ、（ｖｉｉ）固体リグニンに真空を適用させることによって、固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ、ならびに（ｖｉｉｉ）有機溶媒を用いて固体リグニンを溶解させて、結果として得られた溶液を形成し、不溶性残留物からこの結果として得られた溶液を分離するステップ。
【００４８】
一部の実施形態では、リグニン組成物は、以下からなる群から選択される少なくとも１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、または１９の特徴により特徴付けられる：（ｉ）２ｍｍｏｌｅ／ｇまでの量のリグニン脂肪族ヒドロキシル基；（ｉｉ）少なくとも２．５ｍｍｏｌｅ／ｇのリグニンフェノール系ヒドロキシル基；（ｉｉｉ）０．４０ｍｍｏｌｅ／ｇ未満のリグニンカルボキシＯＨ基；（ｉｖ）１重量／重量％までの量の硫黄；（ｖ）０．５重量／重量％までの量の窒素；（ｖｉ）２２０℃より高い５％分解温度；（ｖｉｉ）２６０℃より高い１０％分解温度；（ｖｉｉｉ）１重量／重量％未満の灰分；（ｉｘ）式ＣａＨｂＯｃ（式中、ａは９であり、ｂは１２未満であり、ｃは３．５未満である）；（ｘ）０．９未満の縮合度；（ｘｉ）少なくとも０．８のメトキシル含有量；（ｘｉｉ）０．４未満のＯ／Ｃ重量比；（ｘｉｉｉ）１０〜３０℃の範囲の、ＤＩＮ５３７６５による第１の加熱サイクルと第２の加熱サイクルの間のガラス転移上昇；（ｘｉｖ）１重量／重量％未満の炭水化物；（ｘｖ）ＤＭＳＯ中溶解度が＞１００ｇ／Ｌである；（ｘｖｉ）ＴＨＦ中溶解度が＞３５ｇ／Ｌである；（ｘｖｉｉ）０．１Ｎ  ＮａＯＨ水溶液中溶解度が＞８ｇ／Ｌである；（ｘｖｉｉｉ）１重量％未満の水；ならびに（ｘｉｘ）２００℃での１重量％未満の揮発性構成部分。
【００４９】
一部の実施形態では、リグニン組成物は、ＤＩＮ５３７６５による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）で判定した場合、８０℃〜１６０℃の範囲のガラス転移を有することによりさらに特徴付けられ、第２の加熱サイクルのＤＳＣサーモグラムが第１の加熱サイクルと実質的に異なり、第１の加熱サイクルは、第２のサイクルよりも大きな数の発熱最大値、吸熱最大値または屈曲点を含む。一部の実施形態では、第１のサイクルにおけるこのより大きな数のポイントは、リグニン試料の異質性（例えば、様々な官能基、分子構造および分子量）により加熱時に生じるリグニン試料の反応性に起因し得る。一部の実施形態では、反応性によりさらに架橋結合も生じ、第２のサイクルのガラス転移の５℃、１０℃、１５℃、２０℃またはさらに２５℃超の上昇が結果として生じる。
【００５０】
このような熱的挙動は、加熱下、場合によっては他の条件下でのリグニンポリマーの不安定性を示す。リグニンの工業的用途の目的のため、本発明のリグニンに対して実証された高純度を有するばかりでなく、より良く定義されたリグニンを有することも望ましい。これは、これらの熱的挙動、サイズ、構造および他の特質の点からリグニンを安定した画分に分画することによって任意選択で達成される。リグニンの安定した画分は、分子を破壊して、価値のある化学薬品を得る化学変換プロセスのための原料としてリグニンを開発すること、および／またはこれを追加の構成部分と混ぜ合わせることによって、ポリマーとしてリグニンを利用することを可能にする。
【００５１】
ＩＶ．リグニンの分画
驚いたことに、前記リグニンは、熱的に安定しており、はっきりと異なる２つの特徴的なリグニン画分を生成する強力な方法により分画できることが判明した。したがって、本発明は、バイオマスから高純度リグニンを生成するプロセスにより生成されるリグニン組成物をさらに提供する。本プロセスは、（ｉ）バイオマスからヘミセルロース糖を除去することによって、リグニン含有残留物を得るステップであって、リグニン含有残留物がリグニンおよびセルロースを含む、ステップと、（ｉｉ）リグニン含有残留物をリグニン抽出溶液と接触させて、リグニン抽出物およびセルロース系残留物を生成するステップであって、リグニン抽出溶液が、限定溶解度の溶媒、有機酸、および水を含み、限定溶解度の溶媒および水が有機相および水相を形成する、ステップと、（ｉｉｉ）セルロース系残留物からリグニン抽出物を分離するステップであって、リグニン抽出物が限定溶解度の溶媒中に溶解されたリグニンを含む、ステップとを含む。一部の実施形態では、リグニン組成物は、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの追加のステップ：（ｉｖ）リグニン抽出物を強酸カチオン交換体と接触させて残存カチオンを除去することによって、精製されたリグニン抽出物を得るステップ、（ｖ）リグニン抽出物を蒸留またはフラッシュ蒸発させることによって、リグニン抽出物から限定溶解度の溶媒の大部分を除去して、固体リグニンを得るステップ、（ｖｉ）固体リグニンを加熱することによって、固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ、（ｖｉｉ）固体リグニンに真空を適用させることによって、固体リグニンから微量の限定溶解度の溶媒または水を除去するステップ、および（ｖｉｉｉ）固体リグニンを有機溶媒と接触させて、リグニンの画分を含む、結果として得られた溶液を形成するステップであって、このリグニンの画分が溶媒に可溶（ＳＳ）と指定され、残留物固体は溶媒に不溶（ＳＩ）と指定され、不溶性残留物からこの結果として得られた溶液を分離するステップをさらに含むプロセスにより生成される。
【００５２】
溶媒分画は、リグニンの試料を溶媒に可溶な（ＳＳ）画分と溶媒に不溶な（ＳＩ）画分とに分離することができる。一部の実施形態では、前記接触は、撹拌容器内にて、２０〜５０℃で１〜１０ｈ、１：３〜１：１０の比率である固体と液体との比率（ｗｔ／ｗｔ）で行う。
【００５３】
一部の実施形態では、溶媒は、２００Ｄａ未満の分子量を有する少なくとも１種の極性有機溶媒である。一部の実施形態では、溶媒は、１〜５個の炭素原子、０〜３個の酸素原子、および０〜６個のハロゲン原子を含む少なくとも１種の有機溶媒である。一部の実施形態では、溶媒は有機溶媒の混合物である。一部の実施形態では、溶媒は、リグニンが溶媒中に限定された溶解度を有する有機分子として選択される。例えば、一部の実施形態では、溶媒対リグニン５：１ｗ／ｗの混合物が、リグニンの少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０％が溶媒に溶解しているという可溶化をもたらすように、溶媒は選択される。一部の実施形態では、１０〜４０％の間のリグニンが溶媒に溶解している。一部の実施形態では、記載されている条件下、リグニンは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０，７０、８０、８５、８０、９５、９７、９８、９９グラムの試料／５００グラム溶媒である溶媒中の溶解度。一部の実施形態では、溶媒は、リグニンから本質的になる試料が、記載されている条件下で、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０，７０、８０、８５、８０、９５、９７、９８、９９グラム試料／５００グラム溶媒である溶媒中の溶解度を有する有機分子である。一部の実施形態では、溶媒の混合物が適用される。一部の実施形態では、記載されている条件下、少なくとも３０ｗｔ／ｗｔ％、４０ｗｔ／ｗｔ％、５０ｗｔ／ｗｔ％、６０ｗｔ／ｗｔ％のリグニン固体が前記溶媒に可溶であるが、７０％、６０％、５０％、４０％以下が可溶である。一部の実施形態では、本明細書に記載されている溶媒分画条件下で、試料中全リグニンの少なくとも２、４、６、８、１０、１２、１６、２０、２４、２８、３２、３６、４０、４４、４８、５０、５２ｗｔ／ｗｔ％である可溶性リグニン画分を形成するように溶媒が選択される。
【００５４】
一部の実施形態では、溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチルおよびジクロロメタンからなる群から選択される。一部の実施形態では、溶媒は、メタノール、酢酸エチルおよびジクロロメタンからなる群から選択される。一部の実施形態では、溶媒はメタノールである。一部の実施形態では、溶媒はジクロロメタンである。一部の実施形態では、溶媒は酢酸エチルである。
【００５５】
一部の実施形態では、非溶解画分は濾取し、洗浄し、１００〜１１０℃で、または真空下にて４５〜５５℃で風乾する。溶媒または溶媒混合物をロータバップで、または溶媒を蒸発させる任意の他の方法で蒸発させることによって、溶解した画分を乾燥させる。残留リグニンを収集し、１００〜１１０℃で、または真空下にて４５〜５５℃で風乾する。一部の実施形態では、反応器からの溶媒のデカンテーションによって溶媒に不溶な画分を収集する。一部の実施形態では、溶媒に不溶な画分からの溶媒のデカンテーションにより溶媒に可溶な画分を収集する。
【００５６】
リグニン試料の溶媒分画の方法は、溶媒に可溶な画分中のリグニンの量が溶媒に不溶な画分中のリグニンの量と比べて低くなるように選択することができる。例えば、本明細書に記載されている方法の一部の実施形態では、溶媒に可溶な画分は、試料の全リグニンの６５、６０、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５％未満（ｗ／ｗ）を構成する。一部の実施形態では、ＳＳ画分は全リグニンの約２５％〜４５％の間を構成する。リグニン試料の溶媒分画の方法は、溶媒に不溶な（ＳＩ）画分中のリグニンの量が溶媒に可溶な（ＳＳ）画分中のリグニンの量と比べて低くなるように選択することができる。例えば、本明細書に記載されている方法の一部の実施形態では、溶媒に不溶な画分は、試料の全リグニンの６５、６０、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５％未満（ｗ／ｗ）を構成する。一部の実施形態では、ＳＩ画分は、全リグニンの約２５％〜４５％の間を構成する。
【００５７】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に可溶性であり、リグニンの第２の量と第３の量との比率が、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．２、２．４、２．６、３、４、５、６、７、８、９、１０、または２０対１（ｗｔ／ｗｔ）超であり、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に可溶性であり、リグニンの第２の量と第３の量との比率が、３：１（ｗｔ／ｗｔ）超であり、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００５８】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に可溶性であり、第１の量のリグニンの９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、または５０％超が有機溶媒中に溶解し、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００５９】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に不溶性であり、リグニンの第３の量と第２の量との比率が、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．２、２．４、２．６、３、４、５、６、７、８、９、１０、または２０対１（ｗｔ／ｗｔ）超であり、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００６０】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に不溶性であり、リグニンの第３の量と第２の量との対する比率が、３：１（ｗｔ／ｗｔ）超であり、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００６１】
本明細書に記載されているリグニン組成物の一部の実施形態では、ある量の有機溶媒の存在下、室温で２時間、第１の量のリグニンを撹拌して、第２の量の可溶化したリグニンおよび第３の量の不溶性リグニンを形成する場合、リグニンは実質的に不溶性であり、第１の量のリグニンの９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、または５０％超が有機溶媒中に溶解せず、有機溶媒の量と第１の量のリグニンとの比率が５：１（ｗｔ／ｗｔ）である。
【００６２】
溶媒分画は、非分画リグニンとは異なる化学組成を有する２つまたはそれ超の画分のリグニンを生成することができる。溶媒分画リグニンの各画分の化学組成は、非分画リグニンとははっきりと異なり、それぞれ他の画分とはっきりと異なってもよい。例えば、溶媒に可溶および／または溶媒に不溶なリグニン画分の酸素原子と炭素原子との比率（Ｏ／Ｃ）は、非分画リグニンのＯ／Ｃ比率よりそれぞれ大きくてもよい。溶媒に可溶および／または溶媒に不溶なリグニン画分の水素原子と炭素原子との比率（Ｈ／Ｃ）は、非分画リグニンのＨ／Ｃ比率よりそれぞれ小さくてもよい。一部の実施形態では、分画リグニンのＯ／ＣおよびＨ／Ｃ比率は、非分画リグニンの２０、１８、１５、１２、１０、５％内にある。
【００６３】
溶媒分画リグニンの各画分の化学組成は、非分画リグニンとはっきりと異なってもよい。例えば、分画リグニン中のＯＨ基の数（ｍｍｏｌ／ｇリグニン）は、非分画リグニン中よりも高くてよい。一部の実施形態では、分画リグニン中の脂肪族、フェノール系、およびカルボキシ（ｃａｒｏｘｙｌｉｃ）ＯＨ基（ｍｍｏｌ／ｇリグニン）の数は、非分画リグニン中より高くてよい。一部の実施形態では、ＳＳ画分は、ＳＩ画分より多くのフェノール系ＯＨおよびカルボキシＯＨ基（ｗ／ｗ）を含む。
【００６４】
本プロセスにより得られる溶媒に可溶な（ＳＳ）および溶媒に不溶な（ＳＩ）画分は、これらの作製元のリグニン固体の高純度を共有する。これらの２種の試料は、同じゲル浸透方法によりこれらを並べて特徴付けることによって実証されるように、分子量においてはっきりと異なる。
【００６５】
一部の実施形態では、本明細書に記載されているプロセスにより得られた溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分は、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。例えば、ＳＳ画分は、非分画リグニンのＴｇより下で測定されたＴｇを有することができる。ＳＳ画分は、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、または４５℃未満のＴｇを有することができる。非分画リグニンのＴｇは、８０〜１６０℃の範囲であってよい。ＳＳ画分は、９０、８５、８０、７５、７０、６５、または６０℃未満のＴｇを有することができる。一部の実施形態では、ＳＳ画分は約７５〜約１１０℃の間のＴｇを有する。一部の実施形態では、ＳＳ画分は約７５〜約９５℃の間のＴｇを有する。例えば、ＳＳ画分は、溶媒に不溶な（ＳＩ）リグニン画分のＴｇより下で測定されたＴｇを有することができる。ＳＳ画分は、溶媒に不溶な（ＳＩ）リグニン画分のＴｇの９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、または４５％未満のＴｇを有することができる。一部の実施形態では、ＳＳリグニン画分のＴｇは安定している。一部の実施形態では、ＳＳリグニン画分のＴｇは、第１のサイクルと第２のサイクルの間で、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１℃未満異なる。一部の実施形態では、第２のサイクルのＴｇは第１のサイクルと比べて５℃未満増加し、第１および第２のＤＩＮサイクルは、互いに７、６、５、４、３、２、１、０．５、または０．１日以内に測定する。一部の実施形態では、ＳＳ画分は、室温より上の温度のＴｇを有さない。一部の実施形態では、ＳＳ画分はポリマーではない。
【００６６】
一部の実施形態では、ＳＳリグニン画分の数平均モル質量（Ｍｎ）は非分画リグニンのＭｎより小さい。一部の実施形態では、ＳＳリグニン画分のＭｎは、２０００、１５００、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、または２００Ｄａ未満である。本発明において開示されたモル質量の値は、Ａｓｉｋｋａｌａら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ  ａｎｄ  ｆｏｏｄ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０１２年、６０巻（３６号）、８９６８〜７３頁に従い判定する。一部の実施形態では、ＳＳリグニン画分の多分散性（ＰＤ）は、非分画リグニンの多分散性より高い。一部の実施形態では、ＳＳ画分のＰＤは３．０、３．５、４．０、４．５、または５．０を超える。一部の実施形態では、溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分の重量平均モル質量または質量平均モル質量（Ｍｗ）は、非分画リグニンのＭｗよりも低い。例えば、ＳＳリグニン画分のＭｗは、非分画リグニンのＭｗの９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、または５％未満であってよい。一部の実施形態では、ＳＳリグニン画分のＭｗは、３０００、２９００、２８００、２７００、２６００、２５００、２４００、２３００、２２００、２１００、２０００、１８００、１６００、１５００、１４００、１３００、１２００、１１００、１０００、９００、９７０、または８００Ｄａ未満である。一部の実施形態では、ＳＳ画分のＭｗは２０００Ｄａ未満である。一部の実施形態では、本明細書に記載されているプロセスにより得られる、溶媒に不溶な（ＳＩ）リグニン画分は、ＤＩＮ５３７６５−１９９４による示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使用して判定した場合、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。例えば、ＳＩ画分は、非分画リグニンのＴｇより上の測定されたＴｇを有することができる。ＳＩ画分は、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１７５、１８０、２００、２２０、２４０、２５０℃超においてＴｇを有することができる。一部の実施形態では、非分画リグニンのＴｇは８０〜１６０℃である。ＳＩ画分は、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、１９５、または２００℃より高いＴｇを有することができる。一部の実施形態では、ＳＩ画分は、約１４５〜約２１０℃の間のＴｇを有する。一部の実施形態では、ＳＩ画分は約１５５〜約２００℃の間のＴｇを有する。例えば、ＳＩ画分は、溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分のＴｇより上の測定されたＴｇを有することができる。ＳＩ画分は、溶媒に可溶な（ＳＳ）リグニン画分のＴｇの１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１７５、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０、または３００％超のＴｇを有することができる。
【００６７】
一部の実施形態では、ＳＩリグニン画分のＴｇは安定している。一部の実施形態では、ＳＩリグニン画分のＴｇは、第１のサイクルと第２のサイクルとの間で１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１℃未満異なる。一部の実施形態では、第２のサイクルのＴｇは、第１のサイクルと比べて５℃未満増加し、第１および第２のＤＩＮサイクルは、互いに７、６、５、４、３、２、１、０．５、または０．１日以内に測定する。一部の実施形態では、第２のサイクルのＴｇは、第１のサイクルと比べて５℃未満増加し、第１および第２のＤＩＮサイクルは継続的に測定する。
【００６８】
リグニンなどのポリマーの試料内の個々のポリマー性分子のサイズ、および分子のサイズ分布は、数平均モル質量（Ｍｎ）、質量平均モル質量（ＭＷ）、および多分散性という点から測定および理解することができる。リグニン試料に対して、ＭｎおよびＭｗの測定値（およびしたがって多分散性）は実験条件に依存し得る。リグニン試料のＭｎおよびＭｗに対して本明細書で開示されている値は、溶離液としてＬｉＢｒのＴＨＦ溶液およびＵＶ検出を用いて、リグニンのアセト臭素化を使用したゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）に基づく。一部の実施形態では、ＭｎおよびＭｗを実験的に測定する方法が実施例６に開示されている。一部の実施形態では、誘導体化せずにＤＭＳＯを溶離液として使用することは、リグニン試料に対して使用に適さないＭｎおよびＭｗの測定値をもたらす可能性がある。一部の実施形態では、ＳＩリグニン画分の数平均モル質量（Ｍｎ）は非分画リグニンのＭｎを超える。一部の実施形態では、ＳＩリグニン画分のＭｎは、３０００、３５００、４０００、４５００、５０００、５５００、６０００、６５００、７０００、７５００、８０００、８５００、または９０００Ｄａ超である。一部の実施形態では、ＳＩリグニン画分の多分散性（ＰＤ）は、非分画リグニンの多分散性より低い。一部の実施形態では、ＳＩ画分のＰＤは２．０、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、または１．４未満である。一部の実施形態では、溶媒に不溶な（ＳＩ）リグニン画分の質量平均モル質量または重量平均モル質量（Ｍｗ）は、非分画リグニンのＭｗを超える。例えば、ＳＩリグニン画分のＭｗは、非分画リグニンのＭｗの１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．３、２．５、３．０、または３．５超であってよい。一部の実施形態では、ＳＩリグニン画分のＭｗは、５０００、６０００、７０００、８０００、１００００、１２０００、１４０００、１６０００、１８０００、または２００００Ｄａ超である。一部の実施形態では、ＳＩ画分のＭｗは６０００Ｄａ超である。
【００６９】
さらに、ＳＳ画分とＳＩ画分ははっきりと異なるガラス転移温度を有し、任意選択で各画分の転移温度の間でのこの差は、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃超である。またさらに、ガラス転移温度は、各画分に対して５℃、４℃、３℃、２℃未満の差を有し、第１のサイクルと第２の熱サイクルとの間で安定している。一部の実施形態では、ＳＩ画分は、ＤＳＣスキャンにおいて追加の発熱または吸熱を示さず、これは、２５０℃までの温度範囲において、ポリマーが安定しており、反応しないことを示している。
【００７０】
Ｖ．リグニンの用途
多くの高値材料に対する前駆体としてのリグニンの使用は、これまでに開示されており、多くの論文、例えば：Ｒ．  Ｊ．  Ｇｏｓｓｅｌｉｎｋ  Ｐｈ．  Ｄ  Ｔｈｅｓｉｓ、Ｗａｇｅｎｉｎｇｅｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（２０１１年）、「Ｌｉｇｎｉｎ  ａｓ  ａ  ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｉｎｄｕｓｔｒｙ」；Ｒ．  Ｊ．  Ｇｏｓｓｅｌｉｎｋら、「Ｖａｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｉｇｎｉｎ  ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ  ｆｒｏｍ  ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｉｅｓ」（２００８年）、ＲＲＢ４  Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ；Ｄ．  Ａ．  ＢｕｌｕｓｈｅｖおよびＪ．  Ｒ．  Ｈ．  Ｒｏｓｓ、「Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｍａｓｓ  ｔｏ  ｆｕｅｌｓ  ｖｉａ  ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ：  Ａ  ｒｅｖｉｅｗ」Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  Ｔｏｄａｙ、１７１巻（２０１１年）、１〜１３頁；Ａ．  Ｌ．  Ｃｏｍｐｅｒｅら、「Ｌｏｗ  Ｃｏｓｔ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  ｆｒｏｍ  Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ」、Ｏａｋ  Ｒｉｄｇｅ  Ｌａｂｓ  Ｒｅｐｏｒｔ；Ｊ．  Ｅ．  Ｈｏｌｌａｄａｙら、「Ｔｏｐ  Ｖａｌｕｅ−Ａｄｄｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  ｆｒｏｍ  Ｂｉｏｍａｓｓ」Ｖｏｌｕｍｅ  ＩＩ  −  Ｒｅｓｕｌｔｓ  ｏｆ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｃａｎｄｉｄａｔｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｙ  Ｌｉｇｎｉｎ，  ｒｅｐｏｒｔ  ｆｒｏｍ  Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒ、２００７年１０月において概説されている。
【００７１】
本明細書で開示されている実施形態による、分画された高純度リグニン組成物は、他のリグニンよりも定義された特徴を有する。一部の実施形態では、ＳＩ画分は、より高い分子量により、混ぜ合わせ目的に対して好ましい画分であり、ポリマーは、ＤＳＣスキャンに見られるように２５０℃までの温度で変化させられない。より低い分子量を有し、溶媒に可溶であるＳＳ画分は、リグニンを高値の小さな芳香族分子へと分割するための原料として使用するのにより適切であることが予期される。一部の実施形態では、ＳＩ画分とＳＳ画分の両方が、クラフトリグニンなどの他のリグニンと比較して、低い酸素含有量を有する。一部の実施形態では、両方の画分は、低い灰分含有量、低い硫黄および／またはリン濃度を有する。このような高純度リグニン組成物は、触媒汚染および／または毒作用の減少の一因となることによって、触媒反応における使用に対して特に適切である。低い硫黄含有量を有するリグニン組成物は、例えば、ガソリンまたはディーゼル燃料において、燃料添加剤として使用するのに特に望ましい。
【００７２】
高純度リグニンに対する他のいくつかの潜在的用途として、炭素繊維の生産、アスファルトの生産、およびバイオポリマーの構成部分としての用途が挙げられる。これらの使用としては、例えば、油井掘削用添加剤、コンクリート添加剤、染料分散剤、農薬、動物飼料、工業用結合剤、製紙業界用特殊ポリマー、貴金属回収助剤、木材防腐剤、無硫黄リグニン製品、自動車ブレーキ、木製パネル製品、バイオ分散剤、ポリウレタンフォーム、エポキシ樹脂、プリント基板、乳化剤、捕捉剤、水処理製剤、壁材用補強剤、接着剤、バニリン、キシリトールの原材料、およびパラクマリル、コニフェリル、シナピルアルコールの供給源としての使用が挙げられる。
【００７３】
本明細書で開示されているようなリグニンの一部分および別の成分を含む組成物がさらに提供される。例えば、組成物は、９８、９５、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０、５、１ｗｔ／ｗｔ％までのリグニンを含むことができる。一部の実施形態では、組成物は５０ｗｔ／ｗｔ％までのリグニンを含む。一部の実施形態では、組成物は、５％〜７５％の間のリグニン、または１０〜６０ｗｔ／ｗｔ％の間のリグニンを含む。一部の実施形態では、組成物は、ポリマー、１種または複数の汎用化学製品用の前駆体、汎用化学製品、または消費物資である。例えば、組成物は、ガソリンまたはディーゼル燃料中の燃料添加剤、炭素繊維、炭素繊維生産用材料、アスファルト、バイオポリマーの構成部分、油井掘削用添加剤、コンクリート添加剤、染料分散剤、農薬、動物飼料、工業用結合剤、製紙業界用特殊ポリマー、貴金属回収助剤、木材防腐剤用材料、無硫黄リグニン製品、自動車ブレーキ、木製パネル製品、バイオ分散剤、ポリウレタンフォーム、エポキシ樹脂、プリント基板、乳化剤、捕捉剤、水処理製剤、壁材用補強剤、接着剤、およびバニリン、キシリトール、パラクマリル、コニフェリル、シナピルアルコール、ベンゼン、キシレン、またはトルエンの生産のための材料からなる群から選択することができる。
【００７４】
一部の実施形態では、（ｉ）本明細書中に記載されているリグニン組成物を準備するステップと、（ｉｉ）組成物中の少なくとも一部分のリグニンを変換製品に変換するステップとを含む方法が提供される。一部の実施形態では、変換するステップは、水素または水素供与体で処理するステップを含む。一部の実施形態では、変換製品は、バイオオイル、カルボン酸および脂肪酸、ジカルボン酸、ヒドロキシル−カルボン酸、ヒドロキシルジカルボン酸およびヒドロキシル脂肪酸、メチルグリオキサール、モノアルコール、ジアルコールまたはポリアルコール、アルカン、アルケン、芳香族、アルデヒド、ケトン、エステル、フェノール、ベンゼン、トルエン、およびキシレンからなる群から選択される少なくとも１種のアイテムを含む汎用化学製品を含む。一部の実施形態では、変換製品は、分散剤、乳化剤、錯化剤、綿状凝集剤、塊状凝集剤、ペレット化添加剤、樹脂、炭素繊維、活性炭素、抗酸化剤、液体燃料、芳香族化学薬品、バニリン、接着剤、結合剤、吸収剤、毒素結合剤、発泡剤、コーティング、フィルム、ゴムおよびエラストマー、捕捉剤、燃料、ならびに増量剤からなる群から選択される。一部の実施形態では、変換製品は、燃料または燃料成分を含む。
【実施例】
【００７５】
本明細書に記載されている実施例および実施形態は、例示的目的のみのためであり、特許請求された発明の範囲を限定することを意図しないことが理解されている。本明細書に記載されている実施例および実施形態を踏まえた様々な修正または変更が当業者に示唆され、本出願および添付の特許請求の範囲の趣旨および認識の範囲内に含まれるものとすることもまた理解されている。本明細書で引用されたすべての刊行物、特許、および特許出願は、すべての目的のため、これら全体が参照により本明細書に援用されている。
【００７６】
（実施例１）
小規模のヘミセルロース糖抽出
表１は、様々なバイオマスの種類のヘミセルロース糖の抽出から結果として得られた液の化学分析の要約を提供している。単糖（％）は、全糖重量のうちの％重量として表現されている。すべての他の結果は、乾燥バイオマスに対する％重量として表現される。
【００７７】
すべて処理は、スターラーおよび加熱−冷却システムを備えた０．５Ｌ圧力反応容器内で行った。反応器に、表に与えられた量でバイオマスおよび液体を充填した。表内に示された温度に反応器を加熱し、反応器が指定された温度より５℃下に到達した時点で時間のカウントを開始した。時間が経過したら、反応器を冷却した。固体および液体を分離し、得られた液の内容物を分析し、すべてのデータを乾燥バイオマス重量に対して逆算した。ＨＰＬＣ方法を適用して、液中の全糖（％）、単糖（％）および酢酸（％）を評価した。分解生成物（％）は、フルフラール（％）（ＧＣまたはＨＰＬＣ分析）、ギ酸（％）（ＨＰＬＣ）およびレブリン酸（％）（Ｌｅｖｕｌｌｉｎｉｃ  ａｃｉｄ）（ＨＰＬＣ）の合計である。酸可溶性リグニンをＮＲＥＬ  ＴＰ−５１０−４２６２７方法により分析した。
【表１】
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【００７８】
（実施例２）
ヘミセルロース糖抽出後のリグノセルロース物質の大規模化学分析
表２は、ヘミセルロース糖抽出後の様々な種類のバイオマスの化学分析の要約を提供している。
【００７９】
マツ（ｒｅｆ  Ａ１２０２１０２−５）：新鮮なテーダマツ（Ｌｏｂｌｌｏｌｙ  ｐｉｎｅ）チップ（１４５．９Ｌｂの乾燥木材）を、Ｒａｐｉｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｄｉｇｅｓｔｅｒ（ＲＤＣ、Ａｎｄｒｉｔｚ、Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ、Ｏｈｉｏ）に送り込んだ。分離槽内で０．３％Ｈ２ＳＯ４および０．２％ＳＯ２を水中に添加することによって、酸水溶液（５００Ｌｂ）を調製した。溶液を１３５℃に加熱し、次いで木材を覆うように蒸解がまに添加した。温度を維持しながら、木材を介して溶液を４０分間循環させた。６０分後、結果として得られた液を液槽に流し、水蒸気を使用して木材をサイクロンにブローし、木材を収集し（１２８．３Ｌｂの乾燥木材）、気体を放出させた。抽出した木材を糖含有量、炭水化物組成物、灰分、元素（ＩＣＰによる）、およびＤＣＭ抽出分について分析した。半枯渇リグノセルロース材料の分析は、４２．４％のアラビナン、１０．５％のガラクタン、９．６％のキシラン、１４．３％のマンナン（Ｍａｎａｎ）、および１１．８％のグルカンの抽出を示し、これは、主にヘミセルロースが抽出されていることを示している。分析はまた、ＡＳＬ、抽出分および灰分を含む１１．６％の「その他」も示している。残留物固体中の炭水化物の全画分は、この「その他」の除去により、測定誤差内で開始バイオマスのものと異ならない。しかし、抽出した木くずは新鮮なバイオマスよりも色が暗く、より壊れやすいことには容易に気付く。
【００８０】
マツ（ｒｅｆ  Ａ１２０４１３１−１４（Ｋ１））：新鮮なテーダマツチップ（１４５．９Ｌｂ乾燥木材）をＲａｐｉｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｄｉｇｅｓｔｅｒ（ＲＤＣ、Ａｎｄｒｉｔｚ、Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ、Ｏｈｉｏ）に送り込んだ。分離槽内で０．３％Ｈ２ＳＯ４および０．２％ＳＯ２を水に添加することによって、酸水溶液（５００Ｌｂ）を調製した。溶液を１３５℃に加熱し、次いで木材を覆うように蒸解がまに添加した。温度を維持しながら、木材を介して溶液を１８０分間循環させた。１８０分後、結果として得られた液を液槽に流し、水蒸気を使用して木材をサイクロンにブローし、木材（１２１．６Ｌｂ乾燥木材）を収集し、気体を放出させた。材料を上に記載されているように分析した。半枯渇リグノセルロース材料の分析は、８３．９％のアラビナン、８４．３％のガラクタン、５０．１％のキシラン、５９．８％のマンナンの抽出を示し、グルカンの抽出は示されず、これはヘミセルロースの有効な抽出を示している。分析はまた、リグニン、抽出分および灰分を含む２１．８％の「その他」の抽出も示している。
【００８１】
ユーカリ（ｒｅｆ  Ａ１２０７０２Ｋ６−９）：新鮮なＥｕｃａｌｙｐｔｕｓ  Ｇｌｏｂｕｌｕｓチップ（７９．１Ｋｇの乾燥木材）を、Ｒａｐｉｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｄｉｇｅｓｔｅｒ（ＲＤＣ、Ａｎｄｒｉｔｚ、Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ、Ｏｈｉｏ）に送り込んだ。分離槽内で０．５％Ｈ２ＳＯ４および０．２％ＳＯ２を水に添加することによって酸水溶液を調製した。溶液を１４５℃に加熱し、次いで木材を覆うように蒸解がまに添加した。温度を維持しながら木材を介して溶液を６０分間循環させ、次いで循環をもう６０分間継続しつつ、加熱を停止して、溶液を冷却させた。１２０分後、結果として得られた液を液槽に流し、水蒸気を使用して木材をサイクロンにブローし、木材（５８．８Ｋｇの乾燥木材）を収集し、気体を放出させた。上に記載されているように材料を分析した。分析は、２０．１％の炭水化物が、これらの糖の７０％（液中の糖の９１％はモノマーとして存在する）を含有する木材（乾燥木材ベース）キシロースから抽出されたことを示した。これらの条件下で、液中の酢酸濃度は３．６％（乾燥木材ベース）（これは、ヘミセルロース糖からのアセテート基の最大の除去を示している）；４．２％（乾燥木材ベース）の酸可溶性リグニンであった。これらの結果は、置換キシロサンからのアセテート基の加水分解と共に、ヘミセルロースおよび特にキシロースにおける有効な抽出を示している。同時に有意な量の酸可溶性リグニン、抽出分および灰分もまた液中に抽出されている。
【表２】
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【００８２】
（実施例３）
リグニンの直接抽出
ヘミセルロース糖をユーカリチップから抽出した後、残留物は主にセルロースおよびリグニンであった。以下に記載されているプロセスにより、酢酸を含有する有機水溶液を使用して、残留物を脱リグニンした。
【００８３】
ユーカリ木材チップ（２０．０ｇ）を、５０／５０ｖ／ｖのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液、および１．２％酢酸ｗ／ｗの溶液を含有する水と、１：１０（１００ｍＬ水、１００ｍＬ  ＭＥＫ、および２．２ｇ酢酸）の比率で混合した。かき混ぜ反応器内で、１７５℃で４時間混合物を処理した。次いで、システムを３０℃に冷却させた後、反応器を開放する。スラリーをデカントし、さらなる分析のために固体を収集する。
【００８４】
反応後、１２７ｇの自由液体が存在し、このうち４７．２ｇが有機であり、７９．８ｇが水性であった。有機相は、１．１ｇの酢酸、１０．４ｇの水、および５．５ｇの溶解した固体（０．１ｇの糖および５．４ｇのその他、これは主にリグニンである）を含有した。水相は、１．４ｇの酢酸、２．１ｇの溶解した固体（１．５ｇの糖および０．６ｇのその他）を含有した。
【００８５】
液体をデカントした後、黒色のスラリーおよび白色の沈殿物がビンの底部にあった。この材料を真空濾過し、液体の色が非常に淡い黄色となるまで、５０／５０ｖ／ｖのＭＥＫ／水（１１９．３ｇのＭＥＫ、１４８．４ｇの水）で、室温で十分に洗浄した。３つの相を収集した；有機相１９．７ｇ、水相２１５ｇ、および白色の固体７ｇの乾燥相。有機相は、０．０８ｇの酢酸および０．３７ｇの溶解した固体を含有した。水相は、０．５６ｇの酢酸および０．６ｇの溶解した固体を含有した。
【００８６】
すべての有機相を固めた。溶液のｐＨをｐＨ３．８に調節する。次いで、溶液を水相（塩を含有）と有機相（リグニンを含有）に分離させた。リグニン含有有機相を回収し、強酸カチオンカラムを使用して精製した。次いで有機溶液を８０℃の水浴に滴下添加して、リグニンを沈殿させた。
【００８７】
同様に、酢酸（０．３％ｗ／ｗのｏ．ｄ．バガス）、メチルエチルケトン、および水の混合物中で、硫酸で前処理したバガス（Ｄ．Ｓ〜６０％）を、２００℃で１６０分反応させることによって、バガスからリグニンを抽出した。バガス対液体の比率は１：１０であり、液相は、５０％ｖ／ｖの水対ＭＥＫであった。Ｐａｒｒ反応器内で反応を行った。反応時間後、混合物を濾過し、分液ロートを使用して液体有機相を分離した。有機相のｐＨを水酸化ナトリウムで約３．８に調節した。その後、有機相をＳＡＣ樹脂に通し、８０℃のＭＥＫ浴槽に滴下添加した。リグニンを沈殿させ、濾取した。リグニンをオーブン内にて１０５℃で乾燥させた。
【００８８】
（実施例４）
リグニンの分画
バガスおよびユーカリ原料由来のリグニンを実施例１から３に従い調製した。乾燥リグニンを１：５ｗｔ／ｗｔの比率で溶媒と混合し、２時間室温で撹拌した。混合物を濾過し、溶媒相を減圧下で蒸発させた。２つの固体（濾過および蒸発によるもの）をオーブン内にて１０５℃で乾燥させて、溶媒に可溶な（ＳＳ）画分および溶媒に不溶な（ＳＩ）画分を得た。試験した溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、ギ酸エチルおよびジクロロメタンを含む。他の溶媒は同様の分画を達成するのに有用となり得ることが予期される。
【００８９】
３種の溶媒（メタノール、ジクロロメタン、および酢酸エチル）のそれぞれによる分画後、溶媒に可溶な（ＳＳ）および溶媒に不溶な（ＳＩ）画分を秤量し、結果を表１に示す。
【表１Ａ】
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【００９０】
（実施例５）
リグニンの特徴付けの方法
リグニン試料を元素分析（すなわちＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、およびＳ）により特徴付けた。
【００９１】
Ｂｒｕｋｅｒ  Ａｖａｎｃｅ−４００分光器を使用してＮＭＲ実験を実施した。リグニン（８０ｍｇ）に対して溶媒としてＤＭＳＯ−ｄ６（５００μＬ）を使用し、逆ゲート付きデカップリングシークエンス、９０°パルス角度、１２−ｓパルス遅延、および１２０００スキャンを用いて、定量的１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルを取得した。定量的３１Ｐ  ＮＭＲ手順を使用して、ヒドロキシル含有量分析を判定した。乾燥リグニン試料の正確な重量（約４０ｍｇ）を５００μＬの無水ピリジン／ＣＤＣｌ３混合物（１．６：１、ｖ／ｖ）中に溶解した。次いで、２００μＬのエンド−Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミド（ｅ−ＮＨＩ）溶液（５０ｍｍｏｌ／Ｌ、内部標準として機能）および５０μＬのクロム（ＩＩＩ）アセチルアセトネート溶液（１１．４ｍｇ／ｍＬ、緩和試薬として機能）を添加した。内部標準および緩和試薬の溶液は両方とも、無水ピリジン／ＣＤＣｌ３混合物（１．６：１、ｖ／ｖ）を使用して調製した。最後に１００μＬのホスファイト化試薬２−クロロ−４，４，５，５−テトラメチル−１，２，３−ジオキサホスホラン）を添加し、混合物を激しく振盪させ、ＮＭＲ管に移し、即時３１Ｐ  ＮＭＲ分析を施した。逆ゲート付きデカップリングパルスシークエンス、７５°パルス角度、１０−ｓパルス遅延、および２００スキャンを使用してスペクトルを取得した。
【００９２】
リグニンはまた、ＤＩＮ標準方法番号５３７６５を使用して、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）により熱的に特徴付けた。
【００９３】
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析を以下の通り行った。およそ５ｍｇのリグニンを９２：８（ｖ／ｖ）氷酢酸およびアセチルブロミド混合物（２ｍｌ）中に溶解し、室温で２時間撹拌した。高真空ポンプおよび冷却トラップに接続された回転式エバポレーターで、酢酸および過剰のアセチルブロミドを蒸発させた。アセチル化リグニンをＴＨＦ（１ｍｇ／ｍｌ）中に直ちに溶解し、濾過し、ＧＰＣに注入した。
【００９４】
（実施例６）
リグニン構造の特徴付け
３種のリグニン試料：非分画の試料、およびメタノールで分画した（ＳＳおよびＳＩ）試料を実施例５の方法で特徴付けた。実施例１から３に従いオリジナルのリグニン試料をバガスから調製し、これを使用して、実施例４に従いリグニン画分ＳＳおよびＳＩを調製した。結果は以下のセクションに提示されている。
【００９５】
元素分析
【表２Ａ】
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分画リグニンのさらなる特徴付けを収集した。表２の分画リグニンの元素分析の結果は、非分画リグニンと分画リグニンとの間で有意な差を示さなかった。Ｏ／Ｃは不溶性画分および可溶性画分において、非分画のものより、わずかに大きいが、Ｈ／Ｃはより小さい。
【００９６】
３１Ｐ  ＮＭＲによるヒドロキシル含有量
【表３−１】
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【表３−２】
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３１Ｐ  ＮＭＲデータ（表３）から認められるように、リグニン分画後、２つの画分は非分画リグニンと構造的に異なる。メタノール分画は、より多くの脂肪族、フェノール系、およびカルボキシＯＨ基を有するリグニン画分をもたらした。溶媒に可溶なＳＳ画分は、不溶な画分のものと同様の量の脂肪族ＯＨを含有する。しかし、可溶性画分は、不溶な画分よりも多くフェノール系ＯＨおよびカルボキシＯＨを有する。これは、より多くのフェノール系ＯＨが溶解に必要であるという事実をもってすれば理にかなっている。３１ＰデータにおけるグアイアシルＯＨの増加はまた、表３に示されているように脂肪族結合における低減によっても確認される。メタノールと混合した場合リグニン巨大分子は開いた。
【００９７】
１３Ｃ  ＮＭＲによる構造分析
【表４】
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分画リグニン対分画前の材料の１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルは、メトキシル含有量、β−Ｏ−４‘含有量、芳香族Ｃ−Ｏ含有量は低減するが、芳香族Ｃ−Ｃ含有量は低減しないことが認められるように、メタノール処理がリグニン分子中のいくつかの内部結合を開放するという３１Ｐ  ＮＭＲによりなされた観察と一致する。
【００９８】
ＧＰＣによる分子量の決定
Ａｓｉｋｋａｌａら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ  ａｎｄ  ｆｏｏｄ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０１２年、６０巻（３６号）、８９６８〜７３頁に従いゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析を行った。およそ５ｍｇのリグニンを９２：８（ｖ／ｖ）氷酢酸およびアセチルブロミド混合物（２ｍｌ）中に溶解し、室温で２時間撹拌した。高真空ポンプおよび冷却トラップに接続している回転式エバポレーターを用いて、酢酸および過剰のアセチルブロミドを蒸発させた。アセチル化リグニンをＴＨＦ（１ｍｇ／ｍｌ）中に直ちに溶解し、濾過し、ＧＰＣに注入した。
【００９９】
リグニン画分ならびに非分画の試料の分子量をＧＰＣで分析した。図３は、メタノールによる分画を提示している。ＮＦは、非画分リグニンを意味し、ＳＳは溶媒に可溶な画分を意味し、ＳＩは溶媒に不溶な画分を意味する。図４は、ジクロロメタンによる分画を提示している。図５は酢酸エチルによる分画を提示している。すべての場合において、溶媒に可溶な画分は、不溶な画分と比較してより低いＭＷを有することが観察されている。結果が表５に要約されている。
【表５】
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【０１００】
ＤＳＣによる熱分析
ＤＩＮ５３７６５に従いＤＳＣを実施した。試料は予熱サイクルにより最初に乾燥させる。次いで、２つの連続した加熱サイクルを測定したが、通常ポリマー構造に影響を与えるアニーリングプロセスは第１のサイクルで生じ、その一方で、第２のサイクルにおいて、主要な転移Ｔｇは、ポリマーのガラス転移によるものである。非分画リグニン、ＳＳ画分およびＳＩ画分のサーモグラムが図６〜８に提示され、結果が表６に要約されている。
【表６】
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【０１０１】
非分画リグニンのサーモグラムである図６Ａは、１５０℃より上の温度でリグニンポリマーにおける複数の変化、および第１のサイクルと第２のサイクルとの間のガラス転移において２３℃という大きな変化を示した。これとは著しく異なり、メタノールに可溶な画分のサーモグラム（図６Ｂ）は、より低い温度、約１１７℃でのガラス転移を示し、これがより低い分子量の画分であることと一致する。サイクル１からサイクル２への変化はほんの３℃であり、サーモグラムは、いくつかのアニーリングプロセスがガラス転移より上で生じることを依然として示したが、これらの変化の程度は、非分画リグニンにおけるものより低い。メタノールに不溶な画分は、より高い温度、約１５７℃でのガラス転移を示しており、この画分がより大きな分子量を有することと一致する。サーモグラムは、第１および第２のサイクルに対して本質的に同じであり（サイクル間で２℃の低減）、ガラス転移より上の温度で吸熱または発熱は観察されなかった。これらのサーモグラムは、２つのはっきりと異なるリグニン画分がメタノール分画処理により調製されたことを示している。サーモグラムはまた、各画分が加熱下で安定しており、文献において一般的に見出されるような、未処理の試料において観察された熱アニーリングプロセスが現れないことを示している。
【０１０２】
ジクロロメタン溶媒に可溶な（ＳＳ）バガスリグニン画分の示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムおよびジクロロメタン溶媒に不溶な（ＳＩ）バガスリグニン画分のＤＳＣサーモグラムが図７Ａおよび図７Ｂにそれぞれ示されている。ジクロロメタン（ＤＣＭ）により分画されたリグニンは、Ｔｇ点を有さないジクロロメタン可溶性画分を提供した。特定の理論に束縛されることなく、これは、ＤＣＭに可溶なリグニン画分がポリマーではないという断定を裏付けることができる。しかし、ＤＣＭに不溶な画分は第１のサイクルで１６７℃および第２のサイクルで１６６℃のＴｇを有した。このリグニンは、非分画リグニンのものより高温のＴｇを有し、サイクル間の温度変化はたった１℃である。
【０１０３】
酢酸エチル溶媒に可溶な（ＳＳ）バガスリグニン画分の示差走査熱量計（ＤＳＣ）サーモグラムおよび酢酸エチル溶媒に不溶な（ＳＩ）バガスリグニン画分のＤＳＣサーモグラムが図８Ａおよび図８Ｂにそれぞれ示されている。酢酸エチルで分画されたリグニンは、低いＴｇ点（８０および８７℃）を有する可溶性画分を提供した。酢酸エチルに不溶な画分は、第１のサイクルでは１９６℃および第２のサイクルでは１９２℃という高く安定したＴｇ点を有した。このリグニンは、非分画リグニンのものより高温のＴｇを有し、サイクル間の温度変化はたった４℃である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【外国語明細書】
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