JP2008104452A - Alcohol production system and alcohol production method - Google Patents

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JP2008104452A JP2007200979A JP2007200979A JP2008104452A JP 2008104452 A JP2008104452 A JP 2008104452A JP 2007200979 A JP2007200979 A JP 2007200979A JP 2007200979 A JP2007200979 A JP 2007200979A JP 2008104452 A JP2008104452 A JP 2008104452A
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Kenji Kida
Hiromitsu Koike
Shigeru Morimura
Yueqin Tang
洋潤 小池
建次 木田
茂 森村
岳琴 湯
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Kumamoto Univ
国立大学法人 熊本大学
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alcohol production system and an alcohol production method, capable of utilizing garbage by using a simple system formation and steps.
SOLUTION: A saccharification/first fermentation part 11 reacts a garbage W1 with an enzyme to produce saccharification products and performs alcohol fermentation by using the produced saccharification products. Dilution of the garbage W1 is made unnecessary and solid-liquid separation and concentration are also made unnecessary. A part of the produced Moromi (unrefined fermentation resultant liquid) S1 is used in the next alcohol fermentation to repeat batch fermentations, or, a part of the Moromi S1 is returned to the start of the saccharification/first fermentation part 11 to perform continuous fermentation. A cultivated yeast may be supplied to the saccharification/first fermentation part 11 continuously or batch wise to perform continuous fermentation. The remaining part of the Moromi S1 is separated into a crude alcohol L2 and a distillation residue S2 and an alcohol anhydride L1 is obtained from the crude alcohol L2. The distillation residue S2 is committed to methane fermentation; a digestion residue S3 is dried to produce a compost S4, and the biogas G1 is used as an energy source.
COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば生ごみなどの廃棄物から燃料用アルコールを得ることが可能なアルコール生産システムおよびアルコール生産方法に関する。 The present invention relates to an alcohol production system and alcohol production method capable of wastes such as garbage obtain fuel grade alcohol.

近年、地球環境問題の観点からバイオマスの利用が注目されている。 In recent years, the use of biomass has been attracting attention from the viewpoint of global environmental problems. 特に、次世代自動車燃料として期待されているエタノール等のアルコールをバイオマスから製造する技術についての研究開発が盛んに行われている。 In particular, research and development of a technique for producing an alcohol such as ethanol, which is expected as a next-generation vehicle fuel from biomass has been actively conducted. このアルコール生産は、バイオマス原料を、加水分解などの糖化工程により分解した後、酵母(微生物)を用いたアルコール発酵によりエタノールに変換することにより行われる。 The alcohol production, the biomass feedstock, was decomposed by saccharification processes such as hydrolysis, carried out by conversion to ethanol by alcohol fermentation using yeast (microorganism).

一般的なバイオマス原料としては、サトウキビなどの糖質を含むものあるいはトウモロコシなどのデンプン質を含むものが多く用いられている。 Typical biomass material, is widely used to include starch, such as those or corn contains carbohydrates, such as sugar cane. その他にも、バガスや稲わらのような草木系原料、木材チップ等の木質系原料、バイオマス等のセルロース系原料も原料として用いられている。 Besides, plant-based raw materials such as bagasse and rice straw, wood raw material wood chips or the like, even cellulosic material such as biomass are used as raw material. しかし、サトウキビやトウモロコシなどの糖質やデンプン質原料は本来食用資源であり、これらの食用資源を長期的、安定的に工業用利用資源として用いることは、今後生じる人口増加問題と拮抗するため好ましくない。 However, sugar or starch feedstock such as sugar cane and corn are originally edible resources, it is preferable to antagonize population growth problems caused future using these edible resources as a long-term, stable industrial use resources Absent.

そこで最近では、産業廃棄物等を用いたバイオマスが研究されており、例えば、セルロース系資源として利用可能な廃建材等からアルコールを生成する方法等が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, in recent years, it has been biomass studies using industrial wastes, for example, such a method of producing an alcohol from available waste building materials as cellulose resources has been proposed (e.g., see Patent Document 1. ).
特開2004−187650号公報 JP 2004-187650 JP

一方、生ごみからの燃料用アルコール製造の開発も進められているが、システム構成および工程が複雑で多大なエネルギー投入が必要となることや、蒸留後の廃液処理などの問題があり、実用化には未だ改善の余地があった。 On the other hand, although the development of fuel alcohol production also proceed from garbage, the system configuration and process are required complicated and considerable energy input and has a problem of waste liquid treatment after distillation, practical still there is room for improvement in.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素なシステム構成および工程により生ごみを有効利用することができるアルコール生産システムおよびそのアルコール生産方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, its object is to provide an alcohol production system and method alcohol production can be effectively utilized garbage by simple system configuration and process.

本発明によるアルコール生産システムは、固体状態の生ごみを糖化して糖化物を生成し、生成された糖化物を用いてアルコール発酵させる糖化・第1発酵部を備えたものである。 Alcohol production system according to the present invention is to saccharification garbage solid state to produce a hydrolyzate is one having a glycated-first fermentation unit to alcohol fermentation using the generated hydrolyzate. なお、本明細書において「生ごみ」とは、家庭、ホテル、コンビニエンスストア等から廃棄される加熱前後の食物(残飯等)を含むごみをいい、その成分として、中性成分(糖類等)、脂溶性成分(脂質等)あるいはイオン性成分(タンパク質、アミノ酸、有機酸、無機塩類等)等を含むものである。 It is to be noted that the "garbage" in the present specification, home, hotel, called the garbage, including before and after heating of the food to be discarded from the convenience store, etc. (leftover food, etc.), as its component, neutral components (sugars, etc.), fat-soluble component (lipids, etc.) or ionic components (proteins, amino acids, organic acids, inorganic salts, etc.) is intended to include like. なお、生ごみには紙、木片等の「燃えるごみ」として通常廃棄されるものが混在していてもよい。 It should be noted that the garbage paper, which is usually discarded may be mixed as a "burning garbage" such as wood chips. また、ここにいう「固体状態の生ごみ」とは、加水していない、すなわち水で希釈していない生ごみをいい、生ごみの中に水が混入していてもよい。 In addition, here referred to as the "garbage of solid state", not hydrolysis, that refers to the garbage that is not diluted with water, water may be mixed in the garbage.

本発明によるアルコール生産方法は、固体状態の生ごみを糖化して糖化物を生成し、生成された糖化物を用いてアルコール発酵させる糖化・第1発酵工程を含むものである。 Alcohol production method according to the invention, by saccharification garbage solid state to produce a hydrolyzate, by using the generated hydrolyzate is intended to include saccharification and first fermentation step for alcohol fermentation.

本発明のアルコール生産システムおよび本発明のアルコール生産方法では、固体状態の生ごみが糖化され、生成された糖化物を用いてアルコール発酵が行われる。 The alcohol production system and alcohol production method of the present invention of the present invention, garbage solid state is glycated, alcoholic fermentation is performed using the generated hydrolyzate. よって、生ごみを水などで希釈する必要がなくなり、糖化後の固液分離や濃縮も不要となり、システム構成および工程が著しく簡素化される。 Therefore, it is not necessary to dilute the raw waste etc. with water, also solid-liquid separation and concentration after saccharification becomes unnecessary, the system configuration and process is greatly simplified.

特に、糖化・第1発酵部(工程)において、生ごみの糖化とアルコール発酵とを同時に行うことが好ましい。 In particular, the saccharification and the first fermentation unit (step), it is preferable to carry out garbage saccharification and alcoholic fermentation at the same time. 糖化で生成されたグルコースを酵母により直ちにアルコールに変換させることができ、雑菌汚染のおそれを極めて小さくすることができるからである。 The glucose produced by saccharification can be immediately converted to alcohol by yeast, since it is possible to minimize the risk of bacteria contamination.

このアルコール生産システムおよび方法では、糖化・第1発酵部(工程)において生成された醪の一部を次回のアルコール発酵に用いることが好ましい。 In the alcohol production system and method, it is preferable to use a portion of the mash produced in saccharification and first fermentation unit (step) for the next alcohol fermentation. これにより、繰返し回分発酵を可能とすることができるからである。 This is because it is possible to enable repetitive batch fermentation.

また、糖化・第1発酵部(工程)において生成された醪の一部を糖化・第1発酵工程の最初に戻すことが好ましい。 Further, it is preferable to return a portion of the mash produced in saccharification and first fermentation unit (step) in the first saccharification and first fermentation step. 安定した連続発酵を可能とすることができるからである。 This is because it is possible to enable a stable continuous fermentation.

更に、このアルコール生産システムおよび方法では、酵母供給部において酵母を培養し、糖化・第1発酵部(工程)に連続的または間欠的に供給することが好ましい。 Further, in the alcohol production system and method, culturing the yeast in yeast supply unit, it is preferable to continuously or intermittently supplied to the saccharification and the first fermentation unit (step). 安定した連続発酵を可能とすることができるからである。 This is because it is possible to enable a stable continuous fermentation.

このアルコール生産システムおよび方法は、例えば、糖化・第1発酵部により生成された醪を蒸留し、粗アルコールと蒸留残渣とに分離する蒸留部(工程)と、粗アルコールを脱水してアルコールを生成する脱水部(工程)とを有することが好ましい。 The alcohol production system and method generates, for example, distilling the mash produced by saccharification and first fermentation unit, a distillation unit for separating the crude alcohol and distillation residue (step), the alcohol was dehydrated crude alcohol it is preferred to have dewatering unit for the (step). 得られたアルコールは、例えば自動車燃料として有効に利用することができる。 The resulting alcohol can be effectively used for example as vehicle fuel.

更に、このアルコール生産システムおよび方法は、蒸留部(工程)から排出された蒸留残渣を発酵させるメタン発酵槽を有する第2発酵部(工程)と、第2発酵部(工程)から排出された消化残渣を乾燥させる乾燥部(工程)とを有することが好ましい。 In addition, the alcohol production system and method, the second fermentation unit having a methane fermentation tank for fermenting the discharged vinasse from the distillation unit (step) and (step), discharged from the second fermentation section (step) digested it is preferred to have drying section for drying the residue and (step). これにより、消化残渣を乾燥させて堆肥などとして利用することができ、従来のような蒸留後の廃液処理は不要となる。 Thus, the digestion residue is dried can be used as such as compost, liquid waste treatment after distillation as in the prior art becomes unnecessary. よって、蒸留残渣や消化残渣の処理も、従来に比べて極めて簡素なシステム構成および工程により行うことが可能となる。 Thus, the process of distillation residue and digestive residue, it becomes possible to perform an extremely simple system configuration and process as compared with the prior art.

第2発酵部においては、バイオガスを生成し、このバイオガスを蒸留部および乾燥部の少なくとも一方のエネルギー源として利用するようにすることが好ましい。 In the second fermentation unit, generates biogas, it is preferable to use as at least one energy source of the distillation section and the drying section of the biogas. これにより、蒸留部や乾燥部に外部からエネルギーを投入する必要がなく、完結型のプロセスを確立することができる。 Thus, distillation unit and the drying unit there is no need to introduce energy from the outside, it is possible to establish the completion type process.

また、第2発酵部においては、空気をメタン発酵槽中に導入してバイオガスと接触させることにより、バイオガス中の硫化水素の濃度を空気やイオウ酸化細菌により低減させることが好ましい。 In the second fermentation unit, by contact with biogas introducing air into the methane fermentation tank, it is preferable to the concentration of hydrogen sulfide in the biogas is reduced by air or sulfur oxidizing bacteria. 具体的には、第2発酵部は、例えば、メタン発酵槽の後段に水槽を有し、バイオガスと空気との混合ガスをメタン発酵槽と水槽との間で循環させることにより硫化水素を空気酸化またはイオウ酸化細菌により酸化させて硫黄または硫酸イオンとし、混合ガス中の硫化水素の濃度を10ppm以下に低減させるようにすることができる。 Specifically, the second fermentation unit, for example, a water tank in the subsequent stage of the methane fermentation tank, air hydrogen sulfide by circulating a mixed gas of biogas and air to and from the methane fermentation tank and the water tank is oxidized by oxidation or sulfur oxidizing bacteria and sulfur or sulfate ion, the concentration of hydrogen sulfide in the gas mixture can be made to reduce the 10ppm or less.

本発明のアルコール生産システムおよび本発明のアルコール生産方法では、ホロセルロースが10%以上含まれている家庭系の生ごみや家庭系および事業系生ごみの混合物に対しては、糖化・第1発酵部において糖化する前に、液化酵素により液化させることが好ましい。 The alcohol production method of the alcohol production system and the present invention of the present invention, with respect to the mixture of raw garbage and household and business-related garbage home system that contains holocellulose 10% or more, saccharification and the first fermentation before saccharification in part, it is preferable to liquefy by liquefying enzyme. 糖化酵素としては、グルコアミラーゼ、セルラーゼが挙げられるが、両方を併用することがより好ましい。 The saccharification enzymes, glucoamylase, and cellulases and the like, it is more preferred to use both.

本発明のアルコール生産システムまたは本発明のアルコール生産方法によれば、糖化・第1発酵部(工程)において固体状態の生ごみを糖化してアルコール発酵させるようにしたので、生ごみを水などで希釈する必要がなくなり、糖化後の固液分離や濃縮も不要とすることができる。 According to the alcohol production process of alcohol production system or the present invention of the present invention, since so as to alcohol fermentation by saccharifying garbage solid state in the saccharification and the first fermentation unit (step), the garbage, etc. with water It eliminates the need to dilute, also solid-liquid separation and concentration after saccharification can be made unnecessary. よって、システム構成および工程を著しく簡素化することができる。 Therefore, it is possible to greatly simplify the system configuration and process.

特に、生ごみの糖化とアルコール発酵とを同時に行うようにすれば、糖化で生成されたグルコースを酵母により直ちにアルコールに変換させることができ、雑菌汚染のおそれを極めて小さくすることができる。 In particular, if to do garbage saccharification and alcoholic fermentation at the same time, the glucose produced by saccharification can be immediately converted to alcohol by yeast, it is possible to significantly reduce the risk of bacteria contamination.

糖化・第1発酵部(工程)において生成された醪の一部を次回のアルコール発酵に使用するようにすれば、繰返し回分発酵を可能とすることができる。 If saccharification and first fermentation unit part of the generated mash in (step) for use in the next alcohol fermentation, it is possible to enable repetitive batch fermentation.

糖化・第1発酵部(工程)において生成された醪の一部を糖化・第1発酵工程の最初に戻すようにすれば、安定した連続発酵を可能とすることができる。 If a portion of the mash produced in saccharification and first fermentation unit (step) to return to the initial saccharification and first fermentation step, it is possible to enable stable continuous fermentation.

酵母供給部において酵母を培養し、糖化・第1発酵部(工程)に連続的または間欠的に供給するようにすれば、安定した連続発酵を可能とすることができる。 Culturing the yeast in yeast supply unit, if to continuously or intermittently supplied to the saccharification and the first fermentation unit (step), it is possible to enable stable continuous fermentation.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 It will be described in detail with reference to the drawings, embodiments of the present invention.

[第1の実施の形態] First Embodiment
図1は本発明の第1の実施の形態に係るアルコール生産システム1の構成例を表すものである。 Figure 1 shows a configuration example of an alcohol production system 1 according to a first embodiment of the present invention. なお、本発明のアルコール生産方法については、アルコール生産システム1の作用に具現化されるものであるので合わせて説明する。 As for alcohol production method of the present invention will be described in conjunction so are those embodied in the action of the alcohol production system 1.

このアルコール生産システム1は、バイオマス原料から燃料用または工業用のアルコールを生成するものであり、例えば、アルコール生産部10と、残渣処理・利用部20とを備えている。 The alcohol production system 1, which generates a fuel or alcohol industrial from biomass feedstocks, for example, includes alcohol production unit 10, a residue treatment, utilization portion 20. バイオマス原料は、例えば家庭から、あるいは産業廃棄物として排出される生ごみW1であり、従って、このアルコール生産システム1は、ごみ処理問題についての一解決手段ともなるものである。 Biomass feedstock, for example from households, or a garbage W1 discharged as an industrial waste and, therefore, the alcohol production system 1, but also serves as an solutions for waste disposal problems.

アルコール生産部10は、例えば、糖化・第1発酵部11、蒸留部12および脱水部13を有している。 Alcohol production unit 10 has, for example, saccharification and first fermentation unit 11, a distillation unit 12 and the dewatering section 13.

糖化・第1発酵部11は、固体状態の生ごみW1と酵素を反応させ生ごみW1に含まれるデンプン質や一部のセルロース等を糖化して糖化物を生成し、生成された糖化物を用いて加えた酵母でアルコール発酵させ、醪S1を生成するものである。 Saccharification and first fermentation unit 11 may be prepared by reacting the food waste W1 and the enzyme in the solid state by saccharifying starch or a part of the cellulose or the like contained in the raw waste W1 generates a hydrolyzate, the resulting saccharified is alcohol fermentation with yeast added using, and generates a mash S1. これにより、このアルコール生産システム1では、生ごみW1を水などで希釈する必要がなくなり、糖化後の固液分離や濃縮も不要となり、極めて簡素なシステム構成および工程により生ごみW1を有効利用することができるようになっている。 Thus, in the alcohol-producing system 1, it is not necessary to dilute the raw waste W1 with water or the like, also the solid-liquid separation and concentration after saccharification becomes unnecessary, to effectively utilize the garbage W1 by a very simple system configuration and process thereby making it possible. なお、固体状態の生ごみW1の水分含量は例えば70%以上、具体的には75%〜80%以上である。 The water content of raw garbage W1 in the solid state for example, 70% or more, specifically 75% to 80% or more.

この糖化・第1発酵部11は、生ごみの糖化とアルコール発酵とを同時に行うものであることが好ましい。 The saccharification and first fermentation unit 11 is preferably configured to perform garbage saccharification and alcoholic fermentation at the same time. 糖化で生成されたグルコースを酵母により直ちにアルコールに変換させることができ、雑菌汚染のおそれを極めて小さくすることができるからである。 The glucose produced by saccharification can be immediately converted to alcohol by yeast, since it is possible to minimize the risk of bacteria contamination. なお、糖化・第1発酵部11は、生ゴミを糖化したのちにアルコール発酵を行うようにしてもよい。 Incidentally, saccharification and the first fermentation unit 11 may be performed alcohol fermentation After saccharification garbage.

糖化・第1発酵部11においては、生成された醪S1の一部を蒸留部12に送らずに糖化・第1発酵部11自体に戻し、次回のアルコール発酵に用いることが好ましい。 In saccharification and first fermentation unit 11 returns a portion of the generated mash S1 to saccharification and first fermentation unit 11 itself without sent to a distillation unit 12, it is preferable to use in the next alcohol fermentation. 繰返し回分発酵を可能とすることができるからである。 This is because it is possible to allow repeated batch fermentation.

このような糖化・第1発酵部11に用いる糖化・アルコール発酵反応槽は、例えば、生ゴミと酵素との接触がよいものにより構成されていることが好ましく、例えば回転ドラムや回転ブレード等が挙げられる。 Saccharification and alcohol fermentation reaction tank used for such saccharification and first fermentation unit 11, for example, preferably be composed by a good contact between the garbage and the enzyme, for example a rotating drum or a rotating blade or the like can be mentioned It is. 特に、回転ブレードは、糖化終了後、糖化物を回収したのち、糖化残渣を粗粉砕しつつ回収することができるので好ましい。 In particular, rotary blades, after saccharification completion, after collecting the hydrolyzate, can be recovered while the glycated residue was coarsely crushed preferred. なお、反応槽は横型に限らず縦型であってもよい。 Incidentally, the reaction vessel may be a vertical type is not limited to the horizontal.

蒸留部12は、糖化・第1発酵部11により生成された醪S1を蒸留し、粗アルコールL2と蒸留残渣S3とに分離するものである。 Distillation unit 12 is a mash S1 generated by the saccharification and the first fermentation unit 11 is distilled and separated into a crude alcohol L2 and distillation residue S3.

脱水部13は、粗アルコールL2を脱水して無水アルコールL1を生成するものである。 Dewatering unit 13, the crude alcohol L2 dehydrated and generates an absolute alcohol L1. この無水アルコールL1は、例えばガソリンに添加して使用される。 The dehydrated alcohol L1 is used by adding to, for example, gasoline.

残渣処理・利用部20は、例えば、第2発酵部21、コージェネレーション部22および乾燥部23を有している。 The residue processing and utilization portion 20 is, for example, the second fermentation unit 21, and a cogeneration unit 22 and the drying unit 23.

第2発酵部21は、蒸留部12から排出された蒸留残渣S2をメタン発酵させるものである。 The second fermentation unit 21, a distillation residue S2, which is discharged from the distillation unit 12 is intended to methane fermentation.

コージェネレーション部22は、例えば、ボイラおよび発電機(いずれも図示せず)を備えており、第2発酵部21で生成されたバイオガスG1をエネルギー源として利用して蒸気G3およびプラント電力E1にエネルギー変換するものである。 Cogeneration unit 22 includes, for example, a boiler and a generator (both not shown), by utilizing the vapor G3 and plant power E1 biogas G1 generated by the second fermentation section 21 as an energy source it is intended to energy conversion. 蒸気G3は、蒸留部12および乾燥部23の少なくとも一方のエネルギー源として利用することが好ましい。 Steam G3 is preferably used as at least one energy source of the distillation unit 12 and the drying unit 23. 蒸留部12や乾燥部23を含むプラントに対して外部からエネルギーを投入する必要がなく、完結型のプロセスを確立することができるからである。 There is no need to introduce energy from the outside to the plant including a distillation unit 12 and the drying unit 23, is because it is possible to establish the completion type process.

乾燥部23は、第2発酵部21から排出された消化残渣S3を乾燥させて、堆肥S4を生成するものである。 Drying unit 23, the digestion residue S3, discharged from the second fermentation unit 21 is dried, and generates a compost S4. 消化残渣S3には、例えば、第2発酵部21でメタン発酵により消化されなかった有機物や無機物が含まれている。 The digestion residue S3, for example, contains undigested organic matter and inorganic matter by the methane fermentation in the second fermentation unit 21.

図2は、第2発酵部21の構成を表したものである。 Figure 2 illustrates the configuration of a second fermentation unit 21. 第2発酵部21は、例えば、蒸留部12で排出された蒸留残渣S2を発酵させるメタン発酵槽21Aを有している。 The second fermentation unit 21 has, for example, a methane fermentation tank 21A to ferment vinasse S2, which is discharged by distillation section 12. メタン発酵槽21Aの後段には、水槽21Bが設けられている。 The subsequent stage of the methane fermentation tank 21A, a water tank 21B are provided. 水槽21Bの水は、地下水、河川水、工水、水道水または下水処理場の処理水などのいずれでもよい。 Water in the water tank 21B is, underground water, river water, industrial water, may be any of such as tap water or sewage treatment plants in the treated water.

メタン発酵槽21Aは空気を導入可能であり、内部で生成されたバイオガスG1と外部から導入された空気とを接触させることにより、バイオガスG1中の硫化水素の濃度を低減させることが好ましい。 Methane fermentation tank 21A is capable of introducing air, by contacting the air introduced from the biogas G1 and external generated internally, it is preferable to reduce the concentration of hydrogen sulfide in the biogas G1. バイオガスG1は、エネルギー源などとして有用なメタン(CH4 )のほか、無用な炭酸ガス、硫化水素やアンモニアを含んでいる。 Biogas G1, in addition to the useful methane as such energy source (CH4), unnecessary carbon dioxide, contains hydrogen sulfide and ammonia. 硫化水素はガスエンジンやボイラーを腐食させるので、一般には乾式脱硫や湿式脱硫、さらには生物脱硫が行われているが、二次汚染や処理コストの問題がある。 Since hydrogen sulfide is corrosive gas engines and boilers, typically dry desulfurization and wet desulfurization, although more has been performed biological desulfurization, there is cross-contamination and processing cost issues. このようにバイオガスG1と空気とを接触させることにより、容易に硫化水素の濃度を低減させることができる。 Thus by contacting the air biogas G1, it is possible to easily reduce the concentration of hydrogen sulfide. よって、硫化水素による阻害を軽減してメタン発酵の有機物負荷を向上させることができる。 Therefore, it is possible to improve the organic load of the methane fermentation to reduce the inhibition by hydrogen sulfide. 空気の流入量は、例えば、バイオガスG1の発生量の5%以上10%以下であることが好ましい。 Inflow of air, for example, preferably 10% or less than 5% of the amount of generated biogas G1. また、バイオガスG1と空気とを含む混合ガスG2中の硫化水素の濃度は、例えば、10ppm以下であることが好ましい。 The concentration of hydrogen sulfide in the gas mixture G2 comprising a biogas G1 and air, for example, is preferably 10ppm or less.

水槽21Bは、混合ガスG2をメタン発酵槽21Aとの間で循環させることにより硫化水素を空気酸化させて硫黄または硫酸イオンとし、混合ガスG2中の硫化水素の濃度を更に低減させるためのものである。 Aquarium 21B is hydrogen sulfide by circulating the gas mixture G2 between the methane fermentation tank 21A by air oxidation to sulfur or sulfate ion, intended to further reduce the concentration of hydrogen sulfide in the gas mixture G2 is there. このようにすることにより、バイオガスG1または混合ガスG2を容易に脱硫することができ、蒸留部12あるいは乾燥部23のエネルギー源として利用しやすくすることができる。 By this way, can be easily desulfurized biogas G1 or gas mixture G2, it can be easily used as an energy source of the distillation unit 12 or the drying unit 23.

また、水槽21Bには、混合ガスG2が通され、バイオガスG1に含まれるアンモニアが硫安として除去されるようになっている。 Further, the water tank 21B, the gas mixture G2 is passed, so that the ammonia contained in the biogas G1 is removed as ammonium sulfate. これにより、アンモニア阻害を軽減し、メタン発酵の有機物負荷を向上させることができる。 Thus, to reduce the ammonia inhibition, thereby improving the organic load of the methane fermentation. なお、このアンモニアは、生ごみに含まれているアンモニウムイオンや、第2発酵部21においてタンパク質が加水分解されアミノ酸となり脱アミノされ生成したアンモニウムイオンがアンモニアになったものである。 Incidentally, this ammonia or ammonium ions contained in the raw waste, in which ammonium ions protein in the second fermentation unit 21 has generated the deaminated be hydrolyzed amino acid becomes ammonia.

次に、このような構成のアルコール生産システム1の作用について説明する。 Next, the operation of the alcohol production system 1 having such a configuration.

(糖化・第1発酵工程) (Saccharification and the first fermentation process)
まず、粗粉砕および異物除去した生ごみW1と酵素および酵母とを混合したのち、アルコール生産部10の糖化・第1発酵部11において、固体状態の生ごみW1を糖化して糖化物、例えばグルコースを生成し、生成された糖化物を用いてアルコール発酵させる。 First, after mixing the garbage W1 was coarsely crushed and debris removal and enzyme and yeast, saccharification and the first fermentation unit 11 alcohol production unit 10, saccharified by saccharifying garbage W1 in the solid state, such as glucose generate, to alcohol fermentation using the generated hydrolyzate. これにより、生ごみを水などで希釈する必要がなくなり、糖化後の固液分離や濃縮も不要となり、工程を著しく簡素化することができる。 Accordingly, the garbage eliminates the need to dilute with water or the like, also the solid-liquid separation and concentration after saccharification becomes unnecessary, it is possible to greatly simplify the process.

また、糖化後の固液分離や濃縮を不要とすることで、糖化物の回収率を高めると共に、エネルギーのロスを低減することもできる。 In addition, by eliminating the need for solid-liquid separation and concentration after saccharification, to increase the recovery rate of the hydrolyzate it can also reduce the loss of energy. 以下、例えば生ごみ1kgについての収支を取ると、本実施の形態のように糖化とアルコール発酵とを同時に行った場合、糖化後のグルコース回収率は100%である。 Hereinafter, for example, taking the balance for garbage 1 kg, if the saccharification and alcohol fermentation as in the present embodiment was carried out at the same time, the glucose recovery rate after saccharification is 100%. これに対して、従来のように生ごみ1kgを水0.5kgで希釈した場合、糖化液1.125kgと残渣0.375kgが生じる。 In contrast, if as in the prior art food waste 1kg was diluted with water 0.5 kg, sugar solution 1.125kg and residue 0.375kg occurs. つまり、4分の1が残渣側に移るので、グルコース回収率は75%であった。 In other words, a quarter since moves to residual 渣側, glucose recovery was 75%.

また、エネルギーロス率については、糖化液を2倍濃縮すると仮定すると、糖化液量1.125kgから0.563kgの水を蒸発させるために、数1に示したように、343kcalのエネルギーが必要となる。 Moreover, the energy loss rate, assuming the saccharified solution twice concentrated to evaporate the water 0.563kg from saccharified solution weight 1.125Kg, as shown in Equation 1, the required energy 343kcal Become.

(数1) (Number 1)
0.563×(539+(100−30))=343kcal 0.563 × (539+ (100-30)) = 343kcal

更に、糖化とアルコール発酵とを同時に行うことにより、糖化で生成されたグルコースを酵母により直ちにアルコールに変換させることができる。 Further, by performing the saccharification and alcoholic fermentation simultaneously, glucose produced by saccharification can be immediately converted to alcohol by yeast. よって、雑菌汚染のおそれを極めて小さくすることができる。 Therefore, it is possible to significantly reduce the risk of bacteria contamination.

このような糖化・第1発酵工程における具体的な糖化条件としては、例えば、糖化と第1発酵とを同時に行う場合には20度以上、好ましくは40度以下の温度が好ましい。 Such Specific glycation conditions in saccharification and first fermentation step, for example, saccharification and the case of the first fermentation at the same time 20 ° or more, preferably a temperature below 40 degrees. 酵母が生きていくために温度を高めることができないからである。 This is because it is impossible to raise the temperature in order to live yeast. 糖化ののちに第1発酵を行う場合には、糖化温度は60度まで高めてもよいがアルコール発酵では温度を下げることが好ましい。 When performing the first fermentation after saccharification, the saccharification temperature is preferably to reduce the temperature in may be alcoholic fermentation increased to 60 degrees. 酵素の量は、固体状態の生ごみW1の湿潤重量1kgに対して50mg以上、更には100mg以上とすることが好ましい。 The amount of enzyme, 50 mg or more with respect to wet weight 1kg garbage W1 in the solid state, and further is preferably not less than 100 mg. ここで、湿潤重量とは食品ごみ中に混在する液状のごみも含めた重量(質量)を意味する。 Here, means the weight of dust was also included in the liquid and the wet weight mixed in a food waste (mass).

また、収集運搬や糖化期間中に、生ごみW1中に生息する微生物により主として乳酸発酵が起こり、生成する糖化物には、乳酸A1が主成分となる有機酸Aが含まれている。 Also, during collection, transportation and saccharification period, occurs mainly lactic acid fermentation by microorganisms that live in the garbage W1, the product hydrolyzate to lactate A1 is organic acids A as a main component. これにより、糖化物の水素イオン指数(pH)は、例えばpH3.5以上4.5以下に保たれる。 Accordingly, the hydrogen ion exponent of the hydrolyzate (pH), for example, is kept at pH3.5 to 4.5.

収集運搬や糖化期間中に生成した乳酸A1の濃度は、例えば5000mg/l以上、より好ましくは10000mg/l以上であることが好ましい。 The concentration of the collection and transportation and saccharification period in the generated lactic A1, for example 5000 mg / l or more, and more preferably at 10000 mg / l or more. 糖化物のpHを低下させ、雑菌の増殖を抑制して、糖化物の殺菌を不要とすることができるからである。 The pH of the hydrolyzate is reduced, to suppress the growth of bacteria, because the sterilization of hydrolyzate can be made unnecessary. また、乳酸A1の濃度をこの範囲内とすることにより、糖化物のpHは自ずと3.5以上4.5以下の範囲になり、このpH領域でアルコール発酵に用いる酵母は増殖するので、糖化物のpHを特別に調整する必要はない。 Furthermore, when the concentration of lactic acid A1 and within this range, pH of the saccharification product is naturally be in the range of 3.5 to 4.5, because the yeast are grown to be used in alcohol fermentation in this pH range, saccharified it is not necessary to specially adjusted the pH of.

アルコール発酵に用いる酵母としては、pHが4.5以下でも増殖および発酵する非凝集酵母および凝集性酵母のうちの少なくとも一方が利用可能である。 The yeast used for alcohol fermentation, at least one of the non-aggregated yeast and flocculent yeast pH to grow and fermentation even 4.5 or less is available. 具体的には、非凝集酵母としては、Saccharomyces cereviciae EP1株または焼酎製造で使用する鹿児島酵母5号など、凝集性酵母としてはSaccharomyces cereviciae KF-7 株、などがそれぞれ挙げられる。 Specifically, the non-aggregated yeast, such as Kagoshima yeast No. 5 for use in Saccharomyces cerevisiae EP1 strain or shochu production, Saccharomyces cerevisiae KF-7 strain, and the like respectively as flocculent yeast.

アルコール発酵の方式としては、回分発酵、繰返し回分発酵または連続発酵が利用可能である。 As a method of alcoholic fermentation, batch fermentation, repeated batch fermentation or continuous fermentation can be utilized. 回分発酵としては流加発酵方式でもよく、繰返し回分発酵としてはガス発生量に基づいて自動化して行う装置を用いる方式あるいは1日に1回の回分発酵を繰り返す方式が好ましく、連続発酵方式としてはケモスタット方式が好ましい。 May be a fed-batch fermentation method as batch fermentation, it is preferable method to repeat one batch fermentation system or 1 day using an apparatus for performing automated on the basis of the amount of gas generated as a repeated batch fermentation, the continuous fermentation method chemostat method is preferable.

具体的なアルコール発酵条件としては、例えば、連続発酵方式を適用すると共にアルコール発酵温度を25度以上、好ましくは30度以上とし、希釈率Dを0.05h -1以上、好ましくは0.2h -1以上、より好ましくは0.3h -1以上とする。 Specific alcoholic fermentation conditions, for example, the alcohol fermentation temperature of 25 degrees or more while applying continuous fermentation method, preferably 30 degrees or more, the dilution rate D 0.05 h -1 or more, preferably 0.2 h - 1 or more, and more preferably 0.3h -1 or more. ここで希釈率D(h -1 )とは、生ごみ供給速度F(m 3 /h)を糖化・第1発酵部11の実容積V(m 3 )で除した値(D=F/V)である。 Here, the dilution rate D (h -1), divided by the actual volume V (m 3) of the food waste feed rate F (m 3 / h) the saccharification and first fermentation unit 11 (D = F / V ) it is.

なお、アルコール発酵の際には、残存する雑菌を更に低減した状態または好適なpHの状態とするため、殺菌処理またはpH調整を施してもよい。 Note that when the alcoholic fermentation, in order to state the further reduced state or a suitable pH and bacteria remaining, may be subjected to sterilization treatment or pH adjustment. 例えば、糖化物のpH4前後および上述した乳酸濃度、並びに発酵pH4前後で希釈率Dを0.2h -1以上とすることにより、アルコール発酵中に雑菌が繁殖することを完全に防ぐことが可能となる。 For example, pH4 longitudinal and above lactate concentration of hydrolyzate and by the fermentation pH4 back and forth by the dilution factor D 0.2 h -1 or more, and can be completely prevented that bacteria may grow in the alcohol fermentation Become.

このようにして糖化・第1発酵工程において生成された醪S1の一部は、蒸留工程に送らず、再び糖化・第1発酵工程において次回のアルコール発酵に使用することが好ましい。 Some of mash S1, generated in this way saccharification and first fermentation step is not sent to a distillation process, it is preferable to use the next alcoholic fermentation in again saccharification and first fermentation step. 繰返し回分発酵を可能とすることができるからである。 This is because it is possible to allow repeated batch fermentation.

(蒸留工程) (Distillation step)
次いで、蒸留部12において、糖化・第1発酵工程により生成された醪S1を蒸留し、粗アルコールL2と蒸留残渣S2とに分離する。 Then, in the distillation unit 12, distilling the mash S1, generated by the saccharification and the first fermentation step is separated into a crude alcohol L2 and distillation residue S2.

(脱水工程) (Dehydration step)
続いて、脱水部13において、粗アルコールL2を脱水してアルコールL1を生成する。 Subsequently, in the dewatering section 13, the crude alcohol L2 dehydrated to produce an alcohol L1.

一方、アルコール生産部10から排出された蒸留残渣S2は残渣処理・利用部20へ送られて、以下のように処理あるいは利用される。 On the other hand, the distillation residue S2 discharged from the alcohol-producing section 10 is sent to a residue processing and utilization portion 20, is processed or used as follows.

(第2発酵工程) (The second fermentation process)
まず、第2発酵部21のメタン発酵槽21Aにおいて、蒸留工程から排出された蒸留残渣S2をメタン発酵させ、バイオガスG1を生成させる。 First, in the methane fermentation tank 21A of the second fermentation unit 21, a distillation residue S2, which is discharged from the distillation process is methane fermentation, to produce biogas G1. このバイオガスG1中には、エネルギー源として有用なメタン(CH 4 )のほか炭酸ガス、硫化水素およびアンモニア等が含まれているので、メタン発酵槽21Aに空気を導入することによりバイオガスG1と空気とを接触させ、バイオガスG1に含まれる硫化水素の濃度を例えば10ppm以下に低減する。 During this biogas G1, other carbon dioxide useful methane as an energy source (CH 4), because it contains hydrogen sulfide and ammonia and the like, and bio gas G1 by introducing air into the methane fermentation tank 21A contacting the air, reducing the concentration of hydrogen sulfide contained in the biogas G1 for example 10ppm or less. これにより、硫化水素による人体への悪影響やボイラーや発電機の腐食を防止することができる。 Thus, it is possible to prevent corrosion of the negative effects and boilers and generators to the human body by the hydrogen sulfide. 空気の流入量は、例えばバイオガスG1の発生量の5%以上10%以下とすることが好ましい。 Inflow of air, for example, is preferably not greater than 10% more than 5% the amount of generated biogas G1. また、メタン発酵槽21Aと水槽21Bとの間で混合ガスG2を循環させることにより、混合ガスG2中の硫化水素の濃度を更に低減させることが好ましい。 Further, by circulating the gas mixture G2 between the methane fermentation tank 21A and the water tank 21B, it is preferable to further reduce the concentration of hydrogen sulfide in the gas mixture G2.

また、水槽21Bには、混合ガスG2を通し、バイオガスG1に含まれるアンモニアを硫安として除去することが好ましい。 Further, the water tank 21B is passed through the gas mixture G2, it is preferable to remove the ammonia contained in the biogas G1 as ammonium sulfate. アンモニア阻害を軽減し、メタン発酵の有機物負荷を向上させることができるからである。 Reduce ammonia inhibition is because it is possible to improve the organic load of the methane fermentation.

硫化水素が除去されたバイオガスG1(混合ガスG2)はコージェネレーション部22に送られて蒸気G3およびプラント電力E1にエネルギー変換される。 Biogas G1 hydrogen sulfide has been removed (mixed gas G2) are energy conversion is sent to the cogeneration unit 22 to the steam G3 and plant power E1. 蒸気G3は蒸留部12および乾燥部23の少なくとも一方の熱源として利用される。 Steam G3 is used as at least one heat source of the distillation unit 12 and the drying unit 23. 電力E1はプラントで使用する。 Power E1 is used in the plant.

(乾燥工程) (Drying process)
また、乾燥部23において、第2発酵工程から排出された消化残渣S3を乾燥させ、堆肥S4を得る。 Further, in the drying unit 23, drying the digested residue S3, discharged from the second fermentation step, to obtain a compost S4. これにより、従来のような蒸留後の廃液処理は不要となり、蒸留残渣S2や消化残渣S3の処理も、従来に比べて極めて簡素なシステム構成および工程により行うことができる。 Thus, liquid waste treatment after the conventional such as distillation is not required, the processing of distillation residues S2 and digestive residue S3 can also be performed by very simple system configuration and process as compared with the prior art.

図3は、以上のアルコール生産方法での生ごみ1トンあたりの生成エネルギーと消費エネルギーとのバランス収支を表した図である。 Figure 3 is a diagram showing the balance balance between energy produced and energy consumption per garbage tonne above alcohol production methods. エネルギー生成量は、脱水部13で生成されるアルコールL1による244,800kcalと、第2発酵部21で得られるバイオガスG1による324,500kcalとの合計で、569,300kcalである。 Energy generation amount, and 244,800kcal by alcohol L1 generated by the dewatering unit 13, the sum of the 324,500kcal by biogas G1 obtained in the second fermentation unit 21, a 569,300Kcal. 一方、エネルギー消費量は、生ごみ収集のための収集車の燃料として25,000kcalと、糖化・第1発酵部11などのプラント電力として86,000kcalと、蒸留部12での消費エネルギーとして130,100kcalと、脱水部13での消費エネルギーとして125,300kcalと、乾燥部23での消費エネルギーとして171,900kcalとの合計で、538,500kcalとなる。 On the other hand, energy consumption, and 25,000kcal as fuel for collection vehicles for garbage collection, and 86,000kcal as plant power such saccharification and first fermentation unit 11, 130 as the energy consumption in the distillation unit 12, and 100 kcal, and 125,300kcal as energy consumption in the dewatering section 13, a total of 171,900kcal as energy consumption in the drying section 23, the 538,500Kcal. このように、本実施の形態では、エネルギー生成量のほうが消費量よりも大きくなり、外部からのエネルギー投入もなく、廃水処理も不要な自己完結型プロセスを実現することができる。 Thus, in this embodiment, more of the energy generation amount becomes larger than the consumption, no energy input from the outside, it can also waste water treatment implementing the unwanted self-contained process.

このように本実施の形態によれば、糖化・第1発酵部11において固体状態の生ごみW1を糖化し、生成された糖化物を用いてアルコール発酵を行うようにしたので、生ごみW1を水などで希釈する必要がなくなり、糖化後の固液分離や濃縮も不要とすることができる。 According to this embodiment, the saccharification and the first fermentation unit 11 saccharifying garbage W1 in the solid state, since to carry out alcoholic fermentation using the generated hydrolyzate, garbage W1 it is not necessary to dilute with water or the like, also the solid-liquid separation and concentration after saccharification can be made unnecessary. よって、極めて簡素なシステム構成および工程により生ごみW1を有効利用することができる。 Therefore, it is possible to effectively use the garbage W1 by a very simple system configuration and process.

また、固液分離や濃縮を行わなくてすむことにより、糖化物の回収率を高めると共にエネルギーのロスを低減することができる。 In addition, by eliminating the need to perform solid-liquid separation and concentration, it is possible to reduce the loss of energy to increase the recovery rate of saccharification product.

特に、糖化とアルコール発酵とを同時に行うようにしたので、生成された糖化物を直ちにアルコールに変換させることができ、雑菌汚染のおそれを極めて小さくすることができる。 In particular, since performing the saccharification and alcoholic fermentation simultaneously, the resulting hydrolyzate can immediately be converted to an alcohol, can be made extremely small risk of bacteria contamination. また、糖化およびアルコール発酵の装置を別々に設けなくてもよいので、プラントコストを低減することができる。 Further, since it is not necessary to provide a device of the saccharification and alcohol fermentation separately, it is possible to reduce the plant cost. 更に、60度に昇温して糖化したのちに30度に温度を下げてアルコール発酵を行うのに比べて、糖化とアルコール発酵とを同時に行う場合は一貫して30度程度の低温とすることができ、消費エネルギーも低減することができる。 Furthermore, compared to the perform alcohol fermentation temperature was lowered to 30 ° After saccharification was heated to 60 °, when performing the saccharification and alcohol fermentation simultaneously a low temperature of about 30 degrees consistently that can be, energy consumption can also be reduced.

更に、糖化・第1発酵部11において生成された醪S1の一部を次回のアルコール発酵に使用するようにしたので、繰返し回分発酵を可能とすることができる。 Further, a portion of the mash S1, generated in saccharification and first fermentation unit 11 since to use for the next alcoholic fermentation, it is possible to enable repetitive batch fermentation.

[第2の実施の形態] Second Embodiment
続いて、本発明の第2の実施の形態について説明する。 Next, a description will be given of a second embodiment of the present invention. 本実施の形態は、糖化・第1発酵工程において生成された醪S1の一部を、糖化・第1発酵工程の最初に戻す、すなわち固体状態の生ごみW1に醪S1の一部および酵素を加えて糖化・第1発酵工程を行うようにしたことを除いては、第1の実施の形態のアルコール生産方法と同様である。 This embodiment, a portion of the mash S1, generated in saccharification and first fermentation step, back to the first saccharification and first fermentation step, i.e. the garbage W1 solid state part and enzymes mash S1 in addition, except that it has to perform the saccharification and the first fermentation step is the same as the method of alcohol production in the first embodiment. なお、アルコール生産システムについては、第1の実施の形態で図1を参照して説明したアルコール生産システムと同一である。 It should be noted that the alcohol-producing system, is identical to the alcohol production system described with reference to FIG. 1 in the first embodiment.

本実施の形態では、糖化・第1発酵工程において生成された醪S1の一部を、糖化・第1発酵工程の最初に戻すようにしたので、安定した連続発酵を可能とすることができる。 In this embodiment, a portion of the mash S1, generated in saccharification and first fermentation step, since the return to the initial saccharification and first fermentation step, it is possible to enable stable continuous fermentation.

[第3の実施の形態] Third Embodiment
図4は、本発明の第3の実施の形態に係るアルコール生産システムの構成を表すものである。 Figure 4 shows the structure of the third alcohol production system according to an embodiment of the present invention. このアルコール生産システムは、糖化・第1発酵部11に酵母供給部14が接続されていることを除いては、第1の実施の形態のアルコール生産システムと同様の構成を有している。 The alcohol production system, except that the yeast supply 14 is connected to the saccharification and the first fermentation unit 11 has the same configuration as the alcohol production system of the first embodiment. よって、同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。 Therefore, the same components will be denoted by the same reference numerals.

酵母供給部14は、酵母を培養し、糖化・第1発酵部11に連続的または間欠的に供給するものである。 Yeast supply unit 14 is configured by culturing yeast, continuously or intermittently supplied to the saccharification and the first fermentation unit 11. これにより、このアルコール生産システムでは、安定した連続発酵を可能とすることができるようになっている。 Thus, in the alcohol production system, so that it is possible to enable stable continuous fermentation.

なお、このような酵母供給部14を設ける場合には、醪S1の一部を糖化・第1発酵部11に返送することは必ずしも必要ではないが、返送を行ってもよい。 Incidentally, in the case of providing such a yeast supply unit 14 is not always necessary to return a portion of the mash S1 to the saccharification and the first fermentation unit 11 may perform the return.

本実施の形態では、酵母供給部14において酵母を培養し、糖化・第1発酵部11に連続的または間欠的に供給するようにしたので、安定した連続発酵を可能とすることができる。 In this embodiment, culturing the yeast in the yeast supply unit 14, since so as to continuously or intermittently supplied to the saccharification and the first fermentation unit 11, it is possible to enable stable continuous fermentation.

[第4の実施の形態] Fourth Embodiment
図5は、本発明の第4の実施の形態に係るアルコール生産方法を表したものである。 Figure 5 is a representation of an alcohol production method according to the fourth embodiment of the present invention. このアルコール生産方法は、糖化・第1発酵工程S11の前に、生ごみ処理工程S31を含むことを除いては、上記第1の実施の形態のアルコール生産方法と同様である。 How the alcohol production, prior to the saccharification and the first fermentation step S11, except that it contains a food waste treatment process S31, the same as the method of alcohol production in the first embodiment. よって、同一の工程についてはその説明を省略する。 Therefore, the same steps will be omitted.

(生ごみ処理工程) (Garbage processing step)
まず、生ごみ処理工程S31において、生ごみW1に10%以下、好ましくは1%以下の乳酸菌培養液L0を表面散布などで添加したのち重石をのせるなどして嫌気状態にする。 First, the garbage processing step S31, 10% in food waste W1 or less, preferably in anaerobic conditions by, for example placing a weight after addition of 1% or less lactic acid bacteria culture fluid L0 surface spraying or the like. ここでは、図6(A)、(B)に示した2つの方法が考えられる。 Here, FIG. 6 (A), the considered two methods shown in (B). 図6(A)の方法は、生ごみW1に乳酸菌を表面散布し、重石をのせて嫌気状態として何日も、例えば6日間放置しておくものである。 The method of FIG. 6 (A) is a lactic acid bacteria to the surface sprayed to the garbage W1, for days as anaerobic conditions put a weight, in which if left example 6 days. 一方、図6(B)に示した方法は、毎日排出される生ごみに対応するもので、翌日の生ごみW12を前日の生ごみW1に追加し、同様に乳酸菌培養液を表面散布し、重石をのせる。 On the other hand, the method shown in FIG. 6 (B), which corresponds to the food waste is discharged every day, the day after the garbage W12 added to garbage W1 of the previous day, as well as surface spraying lactic acid bacteria culture fluid, put a weight. この操作を毎日、例えば6日間繰り返すものである。 This operation is intended to be repeated every day, for example, for six days. なお、後述の実施例からも明らかなように、図6(B)の方法、すなわち生ごみを毎日、継ぎ足し、その都度表面に乳酸菌を散布する方法がグルコース回収率は優れている。 Incidentally, as is clear from the examples described below, the method of FIG. 6 (B), i.e., daily for the garbage, replenishment, a method of spraying the lactic acid bacteria glucose recovery is excellent in each case surface.

本実施の形態では、図6(A)や図6(B)、好ましくは図6(B)の方法により、生ごみW1の一部が乳酸発酵して、pHが低下し、生ごみW1の鮮度が保持される。 In this embodiment, the method shown in FIG. 6 (A) and FIG. 6 (B), the preferably FIG. 6 (B), the portion of the garbage W1 is to lactic acid fermentation, pH decreases, garbage W1 freshness is maintained. 従って、生ごみW1の腐敗が防止され、腐敗による糖化物の回収率の低下や、糖分を含む生ごみW1中での酢酸等のアルコール発酵を阻害する有機酸の生成が抑制される。 Thus, the anti-corruption of garbage W1 is reduced and recovery of saccharified by rotting, formation of organic acids that inhibit alcohol fermentation, such as acetic acid in garbage W1 containing sugar is suppressed. このように生ごみW1が処理されることにより処理ごみW2が得られる。 The thus treated waste W2 by garbage W1 is processed is obtained.

(糖化・第1発酵工程) (Saccharification and the first fermentation process)
次いで、糖化・第1発酵工程S11において、固体状態の処理ごみW2を糖化して糖化物、例えばグルコースを生成すると共に、生成された糖化物を用いてアルコール発酵させる。 Then, the saccharification and the first fermentation step S11, hydrolyzate and saccharification process waste W2 in the solid state, for example, to generate a glucose, to alcohol fermentation using the generated hydrolyzate.

その際、具体的な糖化条件としては、糖化およびアルコール発酵を同時に行う場合は、処理ごみW2と酵素Fおよび酵母とを混合したのち、20度以上、好ましくは40度以下の温度とする。 At that time, as a specific glycation conditions, when performing saccharification and alcohol fermentation at the same time, it was mixed and treated waste W2 and enzyme F and yeast, 20 degrees or more, preferably 40 degrees or lower. 糖化したのちにアルコール発酵を行う場合は、処理ごみW2と酵素Fとを混合し、30度以上、好ましくは50度以上の温度で糖化したのち、酵母を加えてアルコール発酵を行う。 When performing alcohol fermentation After saccharification, the process waste W2 and the enzyme F were mixed, 30 degrees or more, preferably After saccharification above 50 degrees temperature, performing alcohol fermentation by adding a yeast. 酵素Fには、pH3程度でも働く耐酸性を有する酵素、例えば耐酸性グルコアミラーゼを使用してもよい。 Enzymes F, an enzyme having acid resistance also act at about pH 3, for example may be used acid-resistant glucoamylase. あるいは、耐酸性と耐熱性を有するグルコアミラーゼを用いてもよい。 Alternatively, it is also possible to use the glucoamylase having acid resistance and heat resistance. また、このような酵素の添加後、セルラーゼ酵素を添加するようにしてもよい。 Further, after the addition of such enzymes may be added cellulase enzyme. 更に、生ごみを加熱処理などの方法で前処理した後、酵素糖化することにより、糖をより効率良く回収することが可能となる。 Moreover, after pretreatment with a method such as heat treatment of raw garbage, by enzymatic saccharification, it is possible to more efficiently recover the sugars. 酵素Fの量については、湿潤の処理ごみW2の1kgに対して50mg以上、更には100mg以上とすることが好ましい。 The amount of enzyme F, 50 mg or more to 1kg of wet processing waste W2, and more is preferably not less than 100 mg.

アルコール発酵に用いる酵母およびアルコール発酵の方式、発酵条件などについては第1ないし第3の実施の形態と同様である。 Method of yeast and alcohol fermentation using the alcoholic fermentation, for such fermentation conditions are similar to the first to third embodiments. また、蒸留工程以降については、第1ないし第3の実施の形態と同様である。 As for the subsequent distillation step, it is similar to the first to third embodiments.

このように本実施の形態によれば、生ごみ処理工程S31において、生ごみW1に10%以下好ましくは1%以下の乳酸菌培養液L0を表面散布などで添加したのち嫌気状態で保持するようにしたので、生ごみW1の鮮度を保持することができる。 Thus, according to this embodiment, the garbage processing step S31, as preferably 10% or less in the garbage W1 is held under anaerobic conditions after addition of 1% or less lactic acid bacteria culture fluid L0 surface sprayed with such since the can retain the freshness of food waste W1. 従って、生ごみW1の腐敗を防止し、腐敗による糖化物の回収率の低下や、糖化物を含む生ごみW1中での酢酸等のアルコール発酵を阻害する有機酸の生成を抑制することができ、糖を効率良く生成することが可能となる。 Therefore, to prevent spoilage of food waste W1, reduction and recovery of saccharified by corruption, it is possible to suppress the formation of organic acids that inhibit alcohol fermentation, such as acetic acid in garbage W1 containing hydrolyzate , it is possible to efficiently produce a sugar. このように生成された糖(グルコース)は、アルコールのみならず、有用物質の生産のための原料として、またグルコース電池などの燃料電池の原料としても利用され得る。 The thus generated sugar (glucose) is not alcohol only, as a raw material for the production of useful substances, also may also be utilized as raw materials for fuel cells such as glucose batteries.

以上の説明では、主として、デンプン質の含有量が多く、ホロセルロース系の含有量の少ない生ごみ(事業系生ごみ)について説明したが、ホロセルロース系の含有量の多い家庭系の生ごみや家庭系および事業系生ごみの混合物の場合については、以下の実施の形態が有効である。 In the above description, mainly, many content of starch, has been described in less garbage of the content of holo cellulose-based (business-related garbage), Ya garbage of many home-based the content of holo-cellulosic for the case of household and mixtures business system garbage, it is effective to the following embodiment.

[第5の実施の形態] Fifth Embodiment
図7は、本発明の第5の実施の形態に係るアルコール生産方法を表したものである。 Figure 7 is a representation of an alcohol production method according to the fifth embodiment of the present invention. このアルコール生産方法は、生ごみ処理工程S31ののち、糖化・第1発酵工程S11の前に、酵素液化工程S32を含むことを除いては、上記第4の実施の形態のアルコール生産方法と同様である。 How the alcohol production, after the garbage step S31, before the saccharification and the first fermentation step S11, except that it contains the enzyme liquefaction process S32, similarly to the method of alcohol production in the fourth embodiment it is. よって、同一の工程についてはその説明を省略する。 Therefore, the same steps will be omitted.

一般に、家庭系の生ごみでは、多糖類中にホロセルロースが10%以上含まれている。 In general, the garbage of home-based, are included holo cellulose is more than 10% in polysaccharides. なお、ここでのホロセルロースの割合は、ホロセルロース/多糖類=ホロセルロース/(デンプン質+ホロセルロース)を表すものであり、ホロセルロースには、セルロースおよびヘミセルロースが含まれる。 The ratio of holocellulose here is representative of the holocellulose / polysaccharide = holocellulose / (starchy + holocellulose), the holo cellulose, cellulose and hemicellulose.

すなわち、本実施の形態では、生ごみ処理工程S31において処理された処理ごみW2に対して、酵素液化工程S32において液化酵素、例えばターマミルを添加し、液化する。 That is, in the present embodiment, the processing waste W2 processed in garbage disposal step S31, the addition liquefying enzyme in the enzymatic liquefaction step S32, for example, Termamyl, liquefied. この液化された処理ごみW3に対して、糖化・第1発酵工程S11において糖化酵素として、グルコアミラーゼまたはセルラーゼ、あるいはグルコアミラーゼおよびセルラーゼを併用して糖化・発酵を行う。 For this liquefied treated waste W3, as saccharifying enzyme in the saccharification and the first fermentation step S11, it performs saccharification and fermentation in combination of glucoamylase or cellulases or glucoamylase and cellulase.

このようにホロセルロースの含有量の多い家庭系生ごみや家庭系および事業系生ごみの混合物に対しては、酵素液化工程S32において液化処理を行うことにより、グルコースの回収率が高くなる。 For such a holo mixture of more household garbage and household and business-related garbage of the content of the cellulose, by performing the liquefaction in enzyme liquefaction step S32, the recovery rate of glucose is increased. 特に、グルコアミラーゼおよびセルラーゼを併用して糖化を行うことにより、グルコースの回収率がより高くなる。 In particular, by performing the saccharification in combination with glucoamylase and cellulase, recovery of glucose is higher.

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。 Furthermore, a description will be given of a specific embodiment of the present invention.

[実施例1] [Example 1]
上記第4の実施の形態と同様にして生ごみの回分発酵試験を行い、有機酸およびエタノールの濃度を調べた。 In the same manner as in the fourth embodiment performs batch fermentation test of garbage, examine its concentration of organic acids and ethanol. まず、生ごみW1として厨芥や食べ残し等の食品ごみを用い、この生ごみW1を、図6(B)の方法による生ごみ処理工程S31において鮮度保持し、処理ごみW2とした。 First, using the garbage and eat food waste such as leaves as garbage W1, the garbage W1, and freshness retained in garbage disposal step S31 according to the method of FIG. 6 (B), the was treated waste W2. この処理ごみW2を異物除去したのち1kg(湿潤重量)を採取し、粗粉砕した。 This process waste W2 taken 1 kg (wet weight) After foreign matter is removed and coarsely ground.

(前培養液の調製) (Preparation of pre-culture solution)
前培養液は、5%YPD培地(グルコース5g/l、酵母エキス(YE)1g/l、ポリペプトン1g/l)にスラント(斜面培地;酵母を寒天培地に保存しておく方法)で保存しておいた鹿児島5号を1白金耳植菌したのち、30度、160rpmで16時間振とう培養することにより調製した。 The preculture, 5% YPD medium (glucose 5 g / l, yeast extract (YE) 1 g / l, polypeptone 1 g / l) in slant; stored at (slants method yeast keep the agar) After inoculated 1 loopful Oita Kagoshima No. 5, 30 °, it was prepared by culturing with shaking for 16 hours at 160 rpm.

(糖化・アルコール同時発酵(SSF:Simultaneous Saccharification and Fermentation)) (Saccharification and alcohol simultaneous fermentation (SSF: Simultaneous Saccharification and Fermentation))
続いて、処理ごみW2を100g採取して、空滅菌した300mlの三角フラスコに投入し、グルコアミラーゼとしてナガセケムテックス(株)の長瀬酵素剤N−40を13mg添加し、上述したように調製した前培養液10mlを三角フラスコに投入した。 Subsequently, the process waste W2 and 100g collected, poured into Erlenmeyer flask 300ml was empty sterilized, Nagase enzyme agent N-40 Nagase ChemteX added 13mg as glucoamylase, was prepared as described above He was charged with pre-culture broth 10ml Erlenmeyer flask. そののち、この三角フラスコを30度の恒温水槽に浸漬し、48時間、糖化・エタノール同時発酵試験を行い、有機酸濃度(乳酸と酢酸との合計濃度)およびアルコール(エタノール)濃度を調べた。 Thereafter, by immersing the Erlenmeyer flask 30 ° water bath, for 48 hours, subjected to saccharification and ethanol co-fermentation test, was examined and alcohol (ethanol) concentration (total concentration of lactic acid and acetic acid) organic acid concentration. 初発pHを調べたところpH3.9であった。 Was pH3.9 was examined the initial pH. 得られた結果を図8および図9にそれぞれ示す。 It indicates the results obtained in FIGS. また、有機酸濃度(乳酸と酢酸とのそれぞれの濃度)の経日変化を図10に示す。 Also shows the passage of days changes in organic acid concentrations (each concentration of lactic acid and acetic acid) in Figure 10.

[比較例1] [Comparative Example 1]
グルコアミラーゼを添加しない、すなわち糖化を行わずにアルコール発酵のみを行ったことを除いては、実施例1と同様にして回分発酵試験を行った。 Without the addition of glucoamylase, i.e. with the exception that where only alcohol fermentation without saccharification was carried out to batch fermentation test in the same manner as in Example 1. 得られた結果を図8および図9に合わせて示す。 The results obtained are also shown in FIGS. また、有機酸濃度の経日変化を図11に示す。 Also shows the passage of days changes in organic acid concentration in Figure 11.

[実施例2] [Example 2]
生ごみW1を実施例1と同様にして処理した処理ごみW2を100g採取し、空滅菌した300mlの三角フラスコに投入したのち、グルコアミラーゼとしてナガセケムテックス(株)の長瀬酵素剤N−40を13mg添加し、60度の温度下で3時間糖化した。 The processing waste W2 of the food waste W1 and treated in the same manner as in Example 1 and 100g collected, then charged into the Erlenmeyer flask 300ml was empty sterile, as glucoamylase Nagase ChemteX the Corp. Nagase enzyme agent N-40 was 13mg added and saccharification 3 hours at a temperature of 60 degrees. そののち、水冷や放冷などにより30度まで温度を下げ、実施例1と同様の前培養液10mlを添加し、30度の温度下で48時間アルコール発酵試験(回分発酵)を行った。 Thereafter, the temperature was lowered to 30 ° by water-cooling or allowing to cool, adding the same preculture 10ml in Example 1 and subjected to the 48 hour alcohol fermentation test at a temperature of 30 degrees (batch fermentation). 得られた結果を図8および図9に合わせて示す。 The results obtained are also shown in FIGS. また、有機酸濃度の経日変化を図12に示す。 Also, it is shown in FIG. 12 the passage of days changes in organic acid concentrations.

[比較例2] [Comparative Example 2]
糖化ののち酵母を添加せず放置した(アルコール発酵は行わなかった)ことを除いては、実施例2と同様にして回分発酵試験を行った。 Except that it was allowed to stand without adding yeast after saccharification (alcohol fermentation was not performed) is performed to batch fermentation test in the same manner as in Example 2. 得られた結果を図8および図9に合わせて示す。 The results obtained are also shown in FIGS. また、有機酸濃度の経日変化を図13に示す。 Also shows the passage of days changes in organic acid concentration in Figure 13.

図8ないし図13から分かるように、糖化・アルコール同時発酵を行った実施例1、および糖化ののち酵母を加えてアルコール発酵を行った実施例2では、アルコール発酵のみを行った比較例1や、糖化ののち酵母を添加せず放置した比較例2に比べて、生成したエタノール濃度が高かった。 As can be seen from FIGS. 8 through 13, in Example 2 Saccharification alcohol co Fermentation Example 1 was carried out, and saccharification of after the addition of yeast was carried out alcoholic fermentation, Ya Comparative Example 1 where only alcohol fermentation , as compared to Comparative example 2 was allowed to stand without adding yeast after saccharification, resulting ethanol concentration was high. すなわち、生ごみW1を処理した処理ごみW2を糖化し、生成した糖化物を用いてアルコール発酵を行うようにすれば、エタノールの生成量を増やすことができることが分かった。 That is, saccharification processing waste W2 treated garbage W1, if using the generated hydrolyzate to perform alcoholic fermentation, it was found that it is possible to increase the production of ethanol.

なお、実施例2および比較例2では、60度に昇温して糖化を行っているので、30度で放置しても、あるいは30度でアルコール発酵を行っても有機酸はほとんど増加していなかった。 In Example 2 and Comparative Example 2, since the temperature was raised to 60 ° is performed saccharification, even when left at 30 degrees, or organic acids even if the alcohol fermentation at 30 degrees almost increased There was no.

[実施例3] [Example 3]
次に、第4の実施の形態での生ごみ処理工程S31の方法の違いによる効果を検証した。 Next, to verify the effect of the difference of the fourth garbage disposal step S31 in the method of the embodiment of. 図6(A)の方法では6日間放置した。 It was left for 6 days in the method of FIG. 6 (A). 一方、図6(B)の方法では、生ごみの追加、乳酸菌培養液の表面散布、重石をのせる、の操作を6日間繰り返した。 On the other hand, in the method of FIG. 6 (B), the additional garbage, surface spraying of lactic acid bacteria culture solution, put a weight, repeated manipulation of the 6 days. 6日後に両方の生ごみを粉砕して有機酸を測定した。 It was measured organic acid by grinding both the garbage after 6 days. その結果、図6(A)の方式では、乳酸濃度は23,030mg/l、酢酸濃度は3,280mg/lであり、ともに非常に高くその分グルコース回収率が低下することが分かった。 As a result, in the method of FIG. 6 (A), the lactate concentration is 23,030mg / l, acetic acid concentration was 3,280mg / l, both very high correspondingly glucose recovery rate was found to be reduced. これに対して、図6(B)の方式の乳酸濃度は10,490mg/l、酢酸濃度は2,190mg/lであった。 In contrast, the lactic acid concentration method of FIG. 6 (B) 10,490mg / l, acetic acid concentration was 2,190mg / l. また、別のサンプルでは、11,800mg/l、2,950mg/lであり、図6(A)の方式に比べて低下していた。 Further, in another sample, 11,800mg / l, was 2,950mg / l, was reduced as compared with the method of FIG. 6 (A). 以上のように、生ごみ処理工程S31では、毎日、生ごみを継ぎ足し、その都度その表面に乳酸菌を散布する、図6(B)の方法が好ましいことが分かった。 As described above, in the garbage treatment step S31, every day, the garbage replenishment, each time to spray lactic acid bacteria on the surface, it was found that the method shown in FIG. 6 (B) are preferred.

[実施例4] [Example 4]
次に、上記第5の実施の形態での酵素液化工程S32による液化処理によるグルコース回収率の変化について調べた。 Next we examined for changes in glucose recovery by liquefaction by enzyme liquefaction step S32 in the above fifth embodiment. 家庭系生ごみの多糖類中のホロセルロース含量は約30%であった。 Holo cellulose content in the polysaccharides of household garbage was about 30%.

実施例4として、上記生ごみを粉砕した後、水で1.5倍希釈した。 Example 4, was pulverized the garbage was diluted 1.5-fold with water. この希釈した生ごみを酵素液化(80℃、30分)したのち、酵素糖化(60℃、2時間)を行った。 The diluted raw garbage enzyme liquefaction (80 ° C., 30 minutes) was then, enzymatic saccharification (60 ° C., 2 hours) was performed. グルコアミラーゼN−40とセルラーゼ酵素剤XL531を併用することによりグルコース回収率は83%まで向上した。 Glucose recovery by using both the glucoamylase N-40 and cellulase enzyme preparations XL531 was improved to 83%. 表1にその結果を示す(試験3)。 Table 1 shows the results (test 3). また、酵素液化の最適温度を検討した結果、85℃、30分間の条件で、グルコース回収率は86%まで向上した(表1、試験4参照)。 As a result of examining the optimal temperature of the enzyme liquefaction, 85 ° C., under conditions of 30 minutes, the glucose recovery was improved to 86% (see Table 1, Test 4). 更に、試験4の条件でグルコアミラーゼN−40およびセルラーゼ酵素剤XL531の添加量の検討を行った。 Furthermore, we examined the amount of glucoamylase N-40 and cellulase enzyme preparation XL531 under the conditions of test 4. N−40の添加量は1/4以下に、XL531は半分に削減することができた。 Amount of N-40 is less than 1/4, XL531 was able to cut in half.

なお、粉砕後、1.5倍希釈した上記生ごみを酵素糖化試験(使用酵素:長瀬酵素剤、グルコアミラーゼN−40、60℃、2時間)を行ったが、グルコース回収率は62%であった。 Incidentally, after grinding, enzymatic saccharification test the garbage diluted 1.5-fold (using an enzyme: Nagase enzyme preparation, glucoamylase N-40, 60 ° C., 2 hours) was performed, the glucose collection rate of 62% there were. グルコアミラーゼN−40の代わりにセルラーゼ酵素剤XL531を用いたが、それでもグルコース回収率は71%であった。 With cellulase enzyme dosage XL531 instead of glucoamylase N-40, but still the glucose recovery was 71%. グルコアミラーゼN−40とセルラーゼ酵素剤XL531を併用するとグルコース回収率は77%に向上したが、それでもグルコース回収率は低かった(表1の試験1、2参照)。 Glucose recovery when combined glucoamylase N-40 and cellulase enzyme dosage XL531 has been improved to 77%, still glucose recovery was low (see Test Table 1, 2).

ちなみに、多糖類中のホロセルロース含量が約3%の生協残飯(事業系生ごみ)について、この生ごみを粉砕後、1.5倍希釈し、比較例4と同じ条件の糖化試験を行った結果では、グルコース回収率は82〜86%であった。 Incidentally, the holocellulose content of about 3% Co-op leftovers in polysaccharides (business-related garbage), after crushing the garbage, diluted 1.5-fold, were saccharification test under the same conditions as in Comparative Example 4 results the glucose recovery was 82-86%.

以上により、ホロセルロースの含有量の高い家庭系生ごみの場合には、85℃の温度で酵素液化し、そののち酵素糖化を行うことによりグルコース回収率を向上させることができることが分かった。 Thus, in the case of high household garbage of the content of holo cellulose, it has been found that it is possible to improve the glucose collection rate by enzymatic liquefaction at a temperature of 85 ° C., it performs Thereafter enzymatic saccharification. なお、実施例4においては、酵素の分散性を良くするために、あえて1.5倍希釈を行ったが、希釈しなくても同等の効果を得ることができるものである。 In Example 4, in order to improve the dispersibility of the enzyme, but dare performed 1.5-fold dilution, in which it is possible to obtain the same effect without dilution.

上記の結果を基に、下記のプロセスで発酵試験を行った。 Based on the above results were fermentation test in the following process.
鮮度保持した家庭系生ごみを粉砕→酵素液化→同時糖化・発酵 その結果、生成エタノール濃度は20.5〜21g/kg(生ごみ)であった。 Pulverized household garbage that freshness → enzymatic liquefaction → simultaneous saccharification and fermentation result, generation ethanol concentration was 20.5~21g / kg (garbage). 生ごみに含まれている糖分から算出したエタノール量に対して約85%の高い発酵収率を得ることができた。 It was possible to obtain high fermentation yields of about 85% ethanol weight calculated by sugar contained in the garbage. なお、湿潤生ごみ中のグルコース換算したデンプンおよびホロセルロース濃度=48g/kg(生ごみ)であり、理論エタノール生成量=48g/kg×(92/180) =24.5g/kgとなる。 Incidentally, a starch and glucose converted in the wet raw in dirt and holocellulose concentration = 48 g / kg (garbage), the theoretical ethanol production amount = 48g / kg × (92/180) = a 24.5 g / kg.

以上より、家庭系生ごみにおいても、酵素液化(温度85℃、30分)した後、セルラーゼおよびグルコアミラーゼを併用して糖化・発酵することにより、高いエタノール収率を達成することができることが分かった。 From the above, also in the household garbage, enzyme liquefaction (temperature 85 ° C., 30 minutes) and then, by saccharification and fermentation in a combination of cellulase and glucoamylase, found that it is possible to achieve high ethanol yield It was.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。 Although the present invention has been described with the embodiment and the examples, the present invention is not limited to the embodiments and the examples, and various modifications may be made. 例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各要素の構造および材料、または糖化・発酵の方法および条件などは限定されるものではなく、他の構造および材料としてもよく、または他の方法および条件としてもよい。 For example, the structure and materials of the elements described in the embodiments and the examples, or the like method and conditions of saccharification and fermentation, is not intended to be limiting, it may be other structures and materials, or other methods, and it may be set as a condition.

本発明の第1の実施の形態に係るアルコール生産システムの構成を表すブロック図である。 Is a block diagram showing the configuration of an alcohol production system according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した第2発酵部の構成を表すブロック図である。 Is a block diagram showing the configuration of a second fermentation unit shown in FIG. 図1に示したアルコール生産システムのエネルギー収支を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the energy balance of alcohol production system shown in FIG. 本発明の第3の実施の形態に係るアルコール生産システムの構成を表すブロック図である。 Is a block diagram showing the configuration of an alcohol production system according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施の形態に係るアルコール生産方法の流れを表す図である。 Is a diagram showing the flow of the alcohol production method according to the fourth embodiment of the present invention. 図5に示した生ごみ処理工程を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the garbage disposal process shown in FIG. 本発明の第5の実施の形態に係るアルコール生産方法の流れを表す図である。 Is a diagram showing the flow of the alcohol production method according to the fifth embodiment of the present invention. 実施例1、2および比較例1、2の反応時間に対する有機酸の濃度の関係を表す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the relationship between the concentration of the organic acid to the reaction time in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. 実施例1、2および比較例1、2の反応時間に対する生成したエタノールの濃度の関係を表す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the relationship between the concentration of ethanol produced against reaction time in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. 実施例1の有機酸濃度の経日変化を表す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the passage of days changes in organic acid concentration in Example 1. 比較例1の有機酸濃度の経日変化を表す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the passage of days changes in organic acid concentration in Comparative Example 1. 実施例2の有機酸濃度の経日変化を表す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the passage of days changes in organic acid concentration in Example 2. 比較例2の有機酸濃度の経日変化を表す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the passage of days changes in organic acid concentration in Comparative Example 2.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…アルコール生産システム、10…アルコール生産部、11…糖化・第1発酵部、12…蒸留部、13…脱水部、14…酵母供給部、20…残渣処理・利用部、21…第2発酵部、21A…メタン発酵槽、21B…水槽、22…コージェネレーション部、23…乾燥部 1 ... alcohol production system, 10 ... alcohol production unit, 11 ... saccharification and first fermentation unit, 12 ... distillation unit, 13 ... dewatering unit, 14 ... yeast feed unit, 20 ... residue treatment and utilization unit, 21 ... second fermentation parts, 21A ... methane fermentation tank, 21B ... water tank, 22 ... cogeneration unit, 23 ... drying unit

Claims (22)

  1. 固体状態の生ごみを糖化して糖化物を生成し、生成された糖化物を用いてアルコール発酵させる糖化・第1発酵部を備えた ことを特徴とするアルコール生産システム。 And saccharifying the garbage in the solid state to produce a hydrolyzate, alcohols production system comprising the saccharification and first fermentation unit to alcohol fermentation using the generated hydrolyzate.
  2. 前記糖化・第1発酵部は、生ごみの糖化とアルコール発酵とを同時に行う ことを特徴とする請求項1記載のアルコール生産システム。 The saccharification and first fermentation unit, alcohol production system according to claim 1, wherein the performing garbage saccharification and alcoholic fermentation at the same time.
  3. 前記糖化・第1発酵部において生成された醪の一部を次回のアルコール発酵に使用する ことを特徴とする請求項1または2記載のアルコール生産システム。 Alcohol production system according to claim 1, wherein the use of some of mash produced in the saccharification and first fermentation unit to the next alcohol fermentation.
  4. 前記糖化・第1発酵部において生成された醪の一部を前記糖化・第1発酵部の最初に戻す ことを特徴とする請求項1または2記載のアルコール生産システム。 Claim 1 or 2 alcohol production system according and returning a portion of the mash produced in the saccharification and first fermentation unit to the first of the saccharification and first fermentation unit.
  5. 酵母を培養し、前記糖化・第1発酵部に連続的または間欠的に供給する酵母供給部を備えた ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のアルコール生産システム。 Culturing the yeast, alcohol production system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that with the saccharification and continuously or intermittently supplying yeast fed portion into the first fermentation section.
  6. 前記糖化・第1発酵部により生成された醪を蒸留し、粗アルコールと蒸留残渣とに分離する蒸留部と、 Distilled portion distilling mash produced by the saccharification and first fermentation unit is separated into a crude alcohol and distillation residue,
    前記粗アルコールを脱水してアルコールを生成する脱水部と を備えたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のアルコール生産システム。 Alcohol production system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a dewatering unit for generating alcohol and dehydrate the crude alcohol.
  7. 前記蒸留部から排出された蒸留残渣をメタン発酵させる第2発酵部と、 A second fermentation unit for methane fermentation of vinasse discharged from the distillation unit,
    前記第2発酵部から排出された消化残渣を乾燥させる乾燥部と を備えたことを特徴とする請求項6記載のアルコール生産システム。 Alcohol production system according to claim 6, characterized in that a drying unit for drying the digested residue discharged from the second fermentation section.
  8. 前記第2発酵部において生成されたバイオガスを前記蒸留部および前記乾燥部の少なくとも一方のエネルギー源として利用する ことを特徴とする請求項7記載のアルコール生産システム。 Alcohol production system according to claim 7, wherein utilizing the biogas generated in the second fermentation unit as at least one energy source of the distillation section and the drying section.
  9. 前記第2発酵部は、空気を導入可能なメタン発酵槽を有し、前記メタン発酵槽中で生成されたバイオガスと空気とを接触させることにより、前記バイオガス中の硫化水素の濃度を低減させる ことを特徴とする請求項7または8に記載のアルコール生産システム。 The second fermentation unit has a methane fermentation tank capable introduce air, by contacting the biogas with air generated by the methane fermentation vessel, reducing the concentration of hydrogen sulfide of the bio-gas alcohol production system according to claim 7 or 8, characterized in that cause.
  10. 前記第2発酵部は、前記メタン発酵槽の後段に水槽を有し、前記バイオガスと空気との混合ガスを前記メタン発酵槽と前記水槽との間で循環させることにより硫化水素を空気酸化させて硫黄または硫酸イオンとし、前記混合ガス中の硫化水素の濃度をさらに低減させる ことを特徴とする請求項9記載のアルコール生産システム。 The second fermentation unit has a water tank in the subsequent stage of the methane fermentation tank, hydrogen sulfide was air oxidized by circulating between the biogas and the water tank and the methane fermentation tank a mixed gas of air sulfur or a sulfate ion, an alcohol production system according to claim 9, wherein the further reduce the concentration of hydrogen sulfide in the mixed gas Te.
  11. 前記生ごみで、多糖類中のホロセルロースが10%以上含まれている場合、前記糖化・第1発酵部において糖化する前に、液化酵素により前記生ごみを液化する ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載のアルコール生産システム。 In the raw garbage, if holocellulose in polysaccharides is contained 10% or more, prior to saccharification in the saccharification and first fermentation unit, claims, characterized in that for liquefying the raw waste by liquefying enzyme 1 to an alcohol production system according to any one of 10.
  12. 前記糖化酵素として、グルコアミラーゼおよびセルラーゼの少なくとも一方を用いる ことを特徴とする請求項11記載のアルコール生産システム。 Examples saccharifying enzyme, alcohol production system of claim 11, wherein the use of at least one glucoamylase and cellulase.
  13. 固体状態の生ごみを糖化して糖化物を生成し、生成された糖化物を用いてアルコール発酵させる糖化・第1発酵工程を含む ことを特徴とするアルコール生産方法。 And saccharifying the garbage in the solid state to produce a hydrolyzate, alcohols production method characterized by comprising the saccharification and first fermentation step of alcoholic fermentation with the generated hydrolyzate.
  14. 前記糖化・第1発酵工程において、生ごみの糖化とアルコール発酵とを同時に行う ことを特徴とする請求項13記載のアルコール生産方法。 In the saccharification and first fermentation step, the alcohol production method according to claim 13, wherein the performing garbage saccharification and alcoholic fermentation at the same time.
  15. 前記糖化・第1発酵工程において生成された醪の一部を次回のアルコール発酵に利用する ことを特徴とする請求項13または14記載のアルコール生産方法。 Claim 13 or 14 method alcohol production wherein utilizing a portion of the mash produced in the saccharification and first fermentation step for the next alcohol fermentation.
  16. 前記糖化・第1発酵工程において生成された醪の一部を前記糖化・第1発酵工程の最初に戻す ことを特徴とする請求項13または14記載のアルコール生産方法。 Claim 13 or 14 method alcohol production, wherein the returning part of the mash produced in the saccharification and first fermentation step in the first of the saccharification and first fermentation step.
  17. 酵母を培養し、前記糖化・第1発酵工程に連続的または間欠的に供給する ことを特徴とする請求項13ないし16のいずれか1項に記載のアルコール生産方法。 Culturing the yeast, alcohol production method according to any one of claims 13 to 16, wherein the saccharification and continuously or intermittently supplied to the first fermentation step.
  18. 前記糖化・第1発酵工程により生成された醪を蒸留し、粗アルコールと蒸留残渣とに分離する蒸留工程と、 A distillation step of distilling the mash produced by the saccharification and first fermentation step is separated into a crude alcohol and distillation residue,
    前記粗アルコールを脱水してアルコールを生成する脱水工程と を含むことを特徴とする請求項13ないし17のいずれか1項に記載のアルコール生産方法。 Alcohol production method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that it comprises a dehydration step to produce alcohols by dehydrating the crude alcohol.
  19. 前記蒸留工程から排出された蒸留残渣をメタン発酵させる第2発酵工程と、 A second fermentation step of methane fermentation of vinasse discharged from the distillation step,
    前記第2発酵工程から排出された消化残渣を乾燥させる乾燥工程と を含むことを特徴とする請求項18記載のアルコール生産方法。 Alcohol production method of claim 18, characterized in that it comprises a drying step of drying the digested residue discharged from the second fermentation step.
  20. 前記第2発酵工程において生成されたバイオガスを前記蒸留工程および前記乾燥工程の少なくとも一方のエネルギー源として利用する ことを特徴とする請求項19記載のアルコール生産方法。 The second method of alcohol production according to claim 19, wherein utilizing the biogas produced in the fermentation step as at least one energy source of the distillation step and the drying step.
  21. 前記生ごみで、多糖類中のホロセルロースが10%以上含まれている場合、前記糖化・第1発酵工程において糖化する前に、液化酵素により前記生ごみを液化する ことを特徴とする請求項13ないし20のいずれか1項に記載のアルコール生産方法。 In the raw garbage, if holocellulose in polysaccharides is contained 10% or more, prior to saccharification in the saccharification and first fermentation step, claims, characterized in that for liquefying the raw waste by liquefying enzyme 13 to alcohol production method according to any one of 20.
  22. 前記糖化酵素として、グルコアミラーゼおよびセルラーゼの少なくとも一方を用いる ことを特徴とする請求項21記載のアルコール生産方法。 As the saccharifying enzyme, alcohol production method according to claim 21, wherein the using at least one of glucoamylase and cellulase.
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