JP2000325069A - アルコール製造装置 - Google Patents

アルコール製造装置

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JP2000325069A JP11139836A JP13983699A JP2000325069A JP 2000325069 A JP2000325069 A JP 2000325069A JP 11139836 A JP11139836 A JP 11139836A JP 13983699 A JP13983699 A JP 13983699A JP 2000325069 A JP2000325069 A JP 2000325069A
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Abstract

(57)【要約】 【課題】発酵法により効率良くアルコールを製造するこ
とのできる装置を提供する。 【解決手段】アルコール生産菌を固定化したゲルを用
い、原料溶液を発酵させてアルコールを製造する装置。
該装置は、頭頂部又はその近傍に原料供給口を有し底部
に沈殿物廃出口を有すると共に、装置全体を恒温に維持
するための加熱手段を外壁側に有する縦長の槽である。
該槽は、鉛直方向の中間部に設けられた、中央底部に沈
殿した固形分を落下させるための開口を有するすり鉢形
の隔壁によって、上部から、順次反応液撹拌手段を有す
る撹拌領域、前記アルコール生産菌を固定化した固形化
ゲルの浮上を抑えるフィルター装置を有するアルコール
発酵反応領域、及び、死滅したアルコール生産菌のゲル
その他の固形分が沈降を開始する沈降開始領域を形成す
る上槽と、前記沈降した固形分が推積した沈殿領域と上
澄液領域を有する下槽に分割されている。また、下槽の
上部には、上澄液取り出し口が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定化した酵素を
用いて、澱粉、糖質、セルロース等の原料を含有する原
料溶液を発酵させるアルコール製造装置に関し、特に、
砂糖を生産した後の原料残渣からエタノールを製造する
に適した、アルコール製造装置に関する。
【0002】
【従来技術】エタノールの製造方法としては、デンプン
や糖蜜等を原料とする発酵法と、エチレンを原料とする
合成法が周知である。最近においては、更にメタノール
のホモロゲーションでエタノールを合成したり、合成ガ
スからエタノールを1段で合成する研究が活発に行われ
ている一方、砂糖キビから砂糖を注出したモラシスとい
う廃液から発酵法によってエタノールを製造する方法も
開発されている(例えば、特開平8−252434号公
報)。
【0003】本発明者らは、上記モラシスを有効利用す
る方法について更に検討した結果、エタノール生産菌を
固定化したゲルを用いて発酵反応を行わせた場合には、
エタノール生産菌が死滅して失活すると炭酸ガスを放出
しなくなるため、ゲルの大きさを適度なものとすると、
前記ゲルが沈降するだけでなく、この沈殿時に、灰分と
なる他の固形分の沈降をも伴うということ、及び、この
沈降は、固形化ゲルの浮上を抑制する網状フィルターを
入れることにより速やかとなり、灰分と上澄液を効率良
く分離することができるということを見出し、本発明に
到達した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
死滅したアルコール生産菌の固定化ゲルを他の固形分と
共に速やかに分離し、効率良くアルコールを製造するこ
とのできる発酵によるアルコール製造装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
アルコール生産菌を固定化したゲルを用い、原料溶液を
発酵させてアルコールを製造する装置であって、該装置
が、頭頂部又はその近傍に前記原料溶液のための供給口
を有し底部には沈殿物廃出口を有すると共に、装置全体
を恒温に維持するための加熱手段を外壁側に有する縦長
の槽であり、該槽が、鉛直方向の中間部に設けられた、
中央底部に沈殿した固形分を落下させるための開口を有
するすり鉢形隔壁によって、上部から、順次反応液撹拌
手段を有する撹拌領域、前記アルコール生産菌を固定化
した固形化ゲルの浮上を抑えるフィルター装置を有する
アルコール発酵反応領域、及び、死滅したアルコール生
産菌のゲルその他の固形分が沈降を開始する沈降開始領
域を形成する上槽と、前記沈降した固形分が推積した沈
殿領域と上澄液領域を有する下槽とに分割されていると
共に、該下槽の上部に上澄液取り出し口が設けられてい
ることを特徴とするアルコール製造装置によって達成さ
れた。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に使用されるアルコール生
産菌は、例えば、サッカロマイセス(Sacchromyces)属
のサッカロマイセス セレビシエ(S.cerevisiae)、サ
ッカロマイセスウバラム(S.ubarum)などを代表とする
酵母、チモモナス モビリス(Zymomonasmobilis)、ク
ロストリディウム サーモハイドロサルフリカム(Clos
tridiumthermohydrosulfuricum)などの細菌、トリコデ
ルマ(Trichoderma)などのカビ類が挙げられる。
【0007】本発明におけるアルコール生産菌を固定化
するゲルとは、生体触媒であるアルコール生産菌を繰り
返し利用し、連続反応を可能とするために、該アルコー
ル生産菌を表面に付着するためのものである。このよう
なゲルは公知のものの中から適宜選択して用いることが
できるが、包括法固定化・格子型の固定化法を用いるこ
とが好ましい。
【0008】格子型の固定化法はポリマーのゲルの格子
の中に酵素を包みこんで脱離出来ない状態にして固定化
する方法である。固定化の条件や反応操作は公知であ
り、形状、大きさなどは比較的自由に設定できる。これ
らの方法においては、ポリアクリルアミドゲル、アルギ
ン酸カルシウムゲル、光硬化性樹脂、k−カラギーナン
ゲルが比較的よく用いられる。これらのポリマーは酵素
の固定化だけでなく、微生物菌体の固定化にも用いられ
る。
【0009】発酵原料としては、通常、澱粉、糖質及び
セルロースが用いられる。発酵槽内のアルコール濃度は
時間とともに高くなり、約15重量%に達するとアルコ
ール生産菌は顕著なアルコール濃度阻害を受け、発酵速
度が低下するので、生成したアルコールを速やかに除去
する必要がある。そこで本発明においては、先ず静置法
によって固液分離を行い、上澄液を更に固液分離装置に
かけてアルコール水溶液を得る。
【0010】
【実施例】以下、実施例によって本発明のエタノール製
造装置について詳述するが、本発明はこの実施例に例示
される各部分と同等の作用効果を奏する、他の手段を任
意に組み合わせて構成することができ、従って本実施例
に限定されるものではない。図1は本発明の装置の概念
図である。図中の符号1は、後述する2〜15の各部分
からなる本発明の装置の例である。符号2は上槽、3は
下槽であり、上槽及び下槽は、底部に開口8を有するす
り鉢形隔壁7によって仕切られている。
【0011】符号4は撹拌翼、5はエタノール生産菌を
固定化したゲル6の浮上を抑止するフィルター(網)、
9は、上槽から、死滅したエタノール生産菌のゲル等の
沈降固形分を下槽に更に沈降させることにより、下槽の
上部に上澄液領域を形成させるための管、10は上澄液
層、11は沈殿層、12は上澄液の注出口、13は沈殿
層抜き取り口、14はバルブ、15は、装置の温度を一
定に保つための加熱手段であり、本実施例においては、
一定温度の温水を上槽及び下槽の外壁周囲に還流させる
手段が示されている。
【0012】本実施例においては、本装置の頭頂部又は
その近傍からモラシス等の原料が供給される。ここでモ
ラシスとは、砂糖キビを粉砕し、砂糖を注出した後のス
ラリー状廃液である。従来この廃液は、廃棄された後自
然発酵して異臭を出す公害のもとに過ぎなかったが、本
発明においては、この廃液をエタノール製造の原料とす
ることができる。モラシスはフィルター5を通過して上
槽2から下槽3に供給され、液面は、前記フィルター5
の上部に位置する。
【0013】モラシスはフィルター5の下部に浮遊させ
られているゲルに固定されているエタノール生産菌によ
って発酵し、エタノールが生産されると同時に炭酸ガス
が発生する。従って、エタノール生産菌が生きており、
発酵反応が生じている限り、発生する炭酸ガスによって
ゲルは浮上しようとする。しかしながら、ゲルはフィル
ター5によって浮上が抑制されるので、該フィルターを
通る炭酸ガスのみが上部に放出される。
【0014】一方、エタノール生産菌が死滅すると、死
滅したゲルは自重によって沈降する。この沈降と浮上と
のバランスの観点からゲルの直径を3〜5mmとするこ
とが好ましい。モラシス中のアッシュと呼ばれる固形分
も沈降するが、この固形分の沈降も、前記したゲルの沈
降によって促進される。この沈降は、この反応域が撹拌
されていないので速やかである。
【0015】沈降したゲル等の固形分は上槽と下槽の隔
壁7の底部開口8、及び該開口8に接続した管9を通過
して下槽3の底部迄沈降する。従って、開口8及び管9
の直径は、ゲルの直径の2〜3倍であることが好まし
い。ゲルの直径は、通常、3〜5mmであるので、管9
の直径は通常5〜15mmである。下槽3の静置条件
は、隔壁7及び管9によって担保されるので、若干の中
間領域はあるものの、下槽3は上澄液層10と沈降層1
1に速やかに分離される。
【0016】下槽3の沈降層11は、バルブ14を介し
て抜き取り口13から適宜抜き取られる。一方上澄液は
注出口12から抜き取られ、ポンプ16を介して、浸透
気化膜等の固液分離装置17に送られ、エタノール水溶
液と固形分を含有する残渣液に分離される。残渣液は、
本装置の頭頂部から還流され、撹拌手段4によって、前
記供給された原料と混合される。これによって、原料に
エタノール発酵に必要な栄養分を補給することができ
る。また、上記撹拌によって、炭酸ガスの放出も促進さ
れる。
【0017】固液分離装置で分離されたエタノール水溶
液中のエタノール濃度は、15〜25%となるが、更
に、その濃度を高めたい場合には、適宜、蒸留塔のよう
な濃縮手段に連結して濃縮することができる。装置全体
の温度制御は、本実施例の場合には、温水還流手段15
によって、約30℃に維持される。この加熱手段は特に
限定されるものではなく、直接電熱ヒーター等によって
加熱しても良い。
【0018】
【発明の効果】本発明の装置によれば、従来公害の元と
なっていた廃液モラシスをエタノールの原料として使用
することができるだけでなく、静置沈降法により、簡単
な構造であるにもかかわらず固液分離を簡便に行うこと
ができるので生産効率が良い。特に、フィルター5を介
在させたことにより、活性を有するエタノール生産菌と
死滅したエタノール生産菌を自然に分離することができ
る上、沈降するゲルが固形分を伴って沈降するという利
点もある。また、本装置から製造されて取出されたエタ
ノール水溶液や下槽の沈殿物の量を補充するように原料
を供給して連続運転することにより、更に生産効率を向
上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアルコール製造装置の概念図である。
【符号の説明】
1 本発明のアルコール製造装置 2 上槽 3 下槽 4 撹拌翼 5 フィルター(網) 6 エタノール生産菌を固定化したゲル 7 隔壁 8 開口 9 管 10 上澄液層 11 沈殿層 12 上澄液の取出口 13 沈殿層抜き取り口 14 バルブ 15 加熱手段 16 ポンプ 17 固液分離装置 F 原料 Ag 撹拌装置 Fz 反応域 SZ 沈降域 W 廃棄 CH 熱媒体 整理番号 P99−819
フロントページの続き Fターム(参考) 4B029 AA02 AA21 BB02 BB07 BB08 CC05 CC13 DA07 DB01 DD02 DF01 DF05 DF10 DG06 DG08 DG10 4B064 AC03 CA02 CA05 CA06 CA32 CA38 CC01 CC06 CC15 CC22 CD09 CD22 CE01 CE03 DA10 DA16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルコール生産菌を固定化したゲルを用
    い、原料溶液を発酵させてアルコールを製造する装置で
    あって、該装置が、頭頂部又はその近傍に前記原料溶液
    のための供給口を有し底部には沈殿物廃出口を有すると
    共に、装置全体を恒温に維持するための加熱手段を外壁
    側に有する縦長の反応槽であり、該槽が、鉛直方向の中
    間部に設けられた、中央底部に沈殿した固形分を落下さ
    せるための開口を有するすり鉢形隔壁によって、上部か
    ら、順次反応液撹拌手段を有する撹拌領域、前記アルコ
    ール生産菌を固定化した固形化ゲルの浮上を抑えるフィ
    ルター装置を有するアルコール発酵反応領域、及び、死
    滅したアルコール生産菌のゲルその他の固形分が沈降を
    開始する沈降開始領域を形成する上槽と、前記沈降した
    固形分が推積した沈殿領域と上澄液領域を有する下槽と
    に分割されていると共に、該下槽の上部に上澄液取り出
    し口が設けられていることを特徴とするアルコール製造
    装置。
  2. 【請求項2】 前記すり鉢形隔壁底部の開口の先に、上
    澄領域を確保するための直管が接続されてなる請求項1
    に記載されたアルコール製造装置。
  3. 【請求項3】 前記すり鉢形隔壁底部の開口の直径が、
    アルコール生産菌固定ゲル直径の1.5倍〜3.5倍で
    ある、請求項1又は2に記載されたアルコール製造装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載された装置
    の下槽の上部に設けられた上澄液取出口を、管路を介し
    て固液分離装置に連結し、該固液分離装置で分離された
    固形分含有溶液を前記上槽頭頂部又はその近傍から反応
    槽内に還流する手段、及び、前記固液分離装置で分離さ
    れたアルコール水溶液を貯留する手段を更に配してなる
    ことを特徴とするアルコール製造装置。
  5. 【請求項5】 固液分離装置で分離されたアルコール水
    溶液を濃縮する如く、固液分離装置の後段に、アルコー
    ル水溶液濃縮装置及び/又はアルコール分留塔を配して
    なる、請求項4に記載されたアルコール製造装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100403997B1 (ko) * 2001-07-16 2003-11-03 박균배 액상물 고속발효장치
JP2008005832A (ja) * 2006-05-31 2008-01-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 酸素存在下におけるアルコールによる植物系バイオマスの処理方法
JP2011506628A (ja) * 2007-12-05 2011-03-03 ブラスケム エス.エイ. エチレン−ブチレンコポリマーの製造のための統合された方法、エチレン−ブチレンコポリマー及び再生可能な天然原料から供給されるエチレン及びコモノマーとしての1−ブチレンの使用
KR101780187B1 (ko) * 2013-09-06 2017-09-20 주식회사 포이엔 토양 중금속 제거용 바이오차 비드 제조 장치

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