JP2009125050A - Pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass, ethanol production method using herbaceous biomass as raw material and ethanol production method using palm hollow bunch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pretreatment method performed before enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass, wherein the pretreatment for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass suppresses excessive decomposition of sugar generated by the pretreatment, requires no high pressure device and for obtaining the sugar at a low cost and a good yield, to provide an ethanol production method using herbaceous biomass as the raw material, and to provide an ethanol production method using palm hollow bunch as the raw material. <P>SOLUTION: The pretreatment method performed before enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass comprises an alkali treatment step for alkali-treating with a hydroxide aqueous solution containing a hydroxide of sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide, whose concentration is ≥0.2 wt.% but <1 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法、草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法及びパームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法に関する。   The present invention relates to a pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass, an ethanol production method using herbaceous biomass as a raw material, and an ethanol production method using palm palm empty fruit bunch as a raw material.

生物由来の有機性資源であるバイオマスは、生物が太陽エネルギーを使って水と二酸化炭素から生成するものなので、持続的に再生可能な資源である。該バイオマスから製造されるバイオマスエタノールは、再生可能な自然エネルギーであること、および、その燃焼によって大気中の二酸化炭素量を増やさない点から、エネルギー源としての将来性が期待されている。   Biomass, which is an organic resource derived from living organisms, is a resource that can be renewed continuously because living organisms produce it from water and carbon dioxide using solar energy. Biomass ethanol produced from the biomass is a renewable natural energy, and its potential as an energy source is expected from the point that it does not increase the amount of carbon dioxide in the atmosphere by its combustion.

そのため、バガス(サトウキビから糖液を搾汁した繊維残渣)や稲わら、木材チップなどのバイオマスからエタノールを製造し、エネルギーや化学原料として利用する試みが内外で進められている。原料としては種々のバイオマスが使用されるが、これまで燃料として用いられるか、廃棄されていたが、将来的に有用な資源として利用可能な木質バイオマスのようなリグノセルロースバイオマスが注目されている。リグノセルロースは、植物の茎葉等の主成分であり、主にセルロース、ヘミセルロース及びリグニンから構成されており、セルロース及びヘミセルロースを主成分とする繊維細胞がリグニンを主成分とする細胞間層によって結合されている。   Therefore, attempts to produce ethanol from biomass such as bagasse (fiber residue obtained by squeezing sugar solution from sugarcane), rice straw, wood chips, etc., and to use it as energy and chemical raw materials are being promoted inside and outside Japan. Although various biomass is used as a raw material, lignocellulosic biomass such as woody biomass that can be used as a useful resource in the future has been attracting attention. Lignocellulose is the main component of plant stems and leaves, and is mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin, and fiber cells based on cellulose and hemicellulose are bound by an intercellular layer based on lignin. ing.

セルロースは、グルコースなど単糖が多数直鎖状に結合した比較的安定な高分子であり強い結晶性を有している。ヘミセルロースも単糖が多数直鎖状に結合した高分子であるが、その結合がセルロースのように規則的でなく、分解しやすい。リグニンは主にベンゼン核を有する不定形の高分子である。   Cellulose is a relatively stable polymer in which a large number of monosaccharides such as glucose are bonded in a straight chain, and has strong crystallinity. Hemicellulose is also a polymer in which a large number of monosaccharides are bonded in a straight chain, but the bond is not regular like cellulose and is easily decomposed. Lignin is an amorphous polymer mainly having a benzene nucleus.

リグノセルロースから単糖を生成しこれを発酵させてエタノールを製造するには、セルロース、ヘミセルロースを単糖まで分解(糖化)する必要がある。セルロース、ヘミセルロースはリグニンなど強固な構造に囲まれており、またセルロースの結晶性が強いため、リグノセルロースを分解するのは容易でなく、分解糖化方法が種々検討されている。リグノセルロースの分解糖化方法の一つとして、硫酸法がある。該硫酸法は、濃硫酸または希硫酸を用いてセルロースを加水分解し、リグノセルロースからグルコースを得る方法である。しかしながら、硫酸はセルロースやヘミセルロースをグルコースなど単糖に分解するだけではなく、さらに生成した単糖を過分解してしまうので、最終的な糖の収率が低下するという問題がある。   In order to produce monosaccharides from lignocellulose and ferment them to produce ethanol, it is necessary to decompose (saccharify) cellulose and hemicellulose to monosaccharides. Cellulose and hemicellulose are surrounded by a strong structure such as lignin, and since the crystallinity of cellulose is strong, it is not easy to decompose lignocellulose, and various decomposition saccharification methods have been studied. As one of the decomposition saccharification methods of lignocellulose, there is a sulfuric acid method. The sulfuric acid method is a method of obtaining glucose from lignocellulose by hydrolyzing cellulose using concentrated sulfuric acid or dilute sulfuric acid. However, sulfuric acid not only decomposes cellulose and hemicellulose into monosaccharides such as glucose, but also excessively decomposes the produced monosaccharides, so that there is a problem that the yield of the final sugar is lowered.

硫酸法以外のリグノセルロースの分解糖化方法として酵素加水分解法がある。これは、温和な条件でセルロースなどをセルラーゼなどの酵素で加水分解糖化する方法であって、単糖の過分解を抑制できる。酵素加水分解法では酵素とセルロースやヘミセルロースを有効に反応させるために前処理が必要である。すなわち、セルロース及びヘミセルロースを結合しているリグニンをリグノセルロースから分解除去し、また、セルロースの結晶性を弱くする前処理を行う必要がある。   As a method for degrading saccharification of lignocellulose other than the sulfuric acid method, there is an enzyme hydrolysis method. This is a method of hydrolyzing and saccharifying cellulose or the like with an enzyme such as cellulase under mild conditions, and can suppress the excessive decomposition of monosaccharides. In the enzymatic hydrolysis method, a pretreatment is required to effectively react the enzyme with cellulose or hemicellulose. That is, it is necessary to perform a pretreatment for decomposing and removing lignin binding cellulose and hemicellulose from lignocellulose and weakening the crystallinity of cellulose.

酵素加水分解の前処理方法としては、アルカリ法(特許文献1参照)、加圧熱水法(特許文献2参照)が挙げられる。特許文献1では、アルカリ法として、木材オガ粉を主とするキノコ廃菌床を濃度1%以上のアルカリ溶液で前処理することが開示されている。特許文献2では、加圧熱水法として、廃建材を蒸煮又はスチーミングする前処理が開示されている。
特開2006−20603 特開2004−89016
Examples of the pretreatment method for enzymatic hydrolysis include an alkali method (see Patent Document 1) and a pressurized hot water method (see Patent Document 2). Patent Document 1 discloses pretreatment of waste mushroom beds mainly composed of wood sawdust with an alkaline solution having a concentration of 1% or more as an alkali method. Patent Document 2 discloses a pretreatment for steaming or steaming waste building materials as a pressurized hot water method.
JP2006-20603 JP 2004-89016 A

リグノセルロース系バイオマスは、木質系バイオマスと草本系バイオマスに分けられ、構成成分が異なる。木材チップや廃木材など木質系バイオマスは、その構成成分がセルロース50%程度、ヘミセルロース15%程度、リグニン30%程度であり、リグニンの比率が大きいので、該リグニンをどのように分解除去するかが酵素加水分解の前処理のポイントとなる。これに対し、バガス、稲わら、籾殻、パームヤシ空果房(パームヤシのヤシ実を取った空果房、EFB)など草本系バイオマスは、その構成成分がセルロース50%程度、ヘミセルロース30%程度、リグニン15%程度であり、リグニンが少なくヘミセルロース含有量が高いので、該ヘミセルロースを効率的に利用できるようにすることが酵素加水分解の前処理のポイントとなる。   Lignocellulosic biomass is divided into woody biomass and herbaceous biomass, and the constituents are different. Woody biomass such as wood chips and waste wood is composed of about 50% cellulose, about 15% hemicellulose, and about 30% lignin, and the ratio of lignin is large, so how to decompose and remove the lignin. This is the point of pretreatment for enzymatic hydrolysis. On the other hand, herbaceous biomass such as bagasse, rice straw, rice husk, palm palm empty fruit bunch (empty fruit bunch with palm palm fruit, EFB) is composed of about 50% cellulose, about 30% hemicellulose, lignin Since it is about 15% and there is little lignin and the hemicellulose content is high, making the hemicellulose available efficiently is the point of pretreatment for enzymatic hydrolysis.

特許文献1、2の前処理方法は木質系バイオマスの前処理方法であって、草本系バイオマスに適用すると次のような問題が生じる。   The pretreatment methods of Patent Documents 1 and 2 are woody biomass pretreatment methods, and the following problems arise when applied to herbaceous biomass.

パームヤシ空果房、稲わら、バガスなど草本系バイオマスから酵素加水分解により糖を生成する場合には、上述したように、含有率が30%にものぼるヘミセルロースを有効に利用することが重要である。ヘミセルロースは、セルロースに比べて結晶性が弱く分解性が異なり、セルロースより分解されやすいヘミセルロースは、特許文献1の木質系バイオマスを濃度1%以上のアルカリ溶液で分解する前処理条件では、ヘミセルロースの分解により生成した糖が過分解されてしまうため全体としての糖の回収率が低くなってしまう。さりとて、前処理条件が緩やか過ぎると、リグニンの分解やセルロースの結晶性を脆化することが不十分なままになるため、前処理後の酵素加水分解糖化が進まないという問題がある。   When sugar is produced from herbaceous biomass such as palm palm empty fruit bunches, rice straw, bagasse, etc. by enzymatic hydrolysis, it is important to effectively use hemicellulose whose content is as high as 30% as described above. . Hemicellulose has weaker crystallinity and different degradability than cellulose. Hemicellulose, which is more easily decomposed than cellulose, decomposes hemicellulose under the pretreatment conditions in which woody biomass is decomposed with an alkaline solution having a concentration of 1% or more. Since the sugar produced | generated by this will be excessively decomposed | disassembled, the recovery rate of the whole sugar will become low. On the other hand, if the pretreatment conditions are too gentle, the degradation of lignin and embrittlement of the crystallinity of cellulose remain insufficient, and thus there is a problem that enzymatic hydrolysis saccharification after pretreatment does not proceed.

また、特許文献2の蒸煮又はスチーミングする前処理では、高温・高圧で処理するために高圧装置が必要であり、前処理のための設備費用、運転費用が嵩むという問題がある。   Moreover, in the pretreatment of steaming or steaming of Patent Document 2, a high pressure device is required for treatment at high temperature and high pressure, and there is a problem that equipment costs and operating costs for the pretreatment are increased.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、草本系バイオマスを酵素加水分解する前に行う前処理方法であって、前処理によりヘミセルロースから生成した糖の過分解を抑え、高圧装置が不要で、かつ低コストで収率よく糖を得るための草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法、草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法及びパームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a pretreatment method performed before enzymatic hydrolysis of a herbaceous biomass, which suppresses excessive decomposition of sugars produced from hemicellulose by pretreatment, and has a high pressure. A pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass to obtain sugar with high yield at low cost without using an apparatus, a method for producing ethanol using herbaceous biomass as raw material, and ethanol production using palm palm empty fruit bunch as raw material It is an object to provide a method.


本発明によれば、上記課題は、草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法、草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法及びパームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法に関し、次のように達成される。

According to the present invention, the above-mentioned problems are related to a pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass, an ethanol production method using herbaceous biomass as a raw material, and an ethanol production method using palm palm empty fruit bunch as a raw material as follows. Achieved.

<草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法>
本発明によれば、上記課題は、草本系バイオマスの酵素加水分解処理前に行う前処理方法に関しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムのうちいずれか一つの水酸化物を含み濃度を0.2重量%以上1重量%未満とする水酸化物水溶液によりアルカリ処理するアルカリ処理工程を有することにより達成される。
<Pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass>
According to the present invention, the above-mentioned problem relates to a pretreatment method performed before the enzymatic hydrolysis treatment of herbaceous biomass, which contains any one hydroxide of sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide. Is achieved by having an alkali treatment step of alkali treatment with an aqueous hydroxide solution containing 0.2 wt% or more and less than 1 wt%.

本発明では、水酸化物水溶液の濃度を0.2重量%以上1重量%未満とすることで、リグニンを分解し、セルロースの結晶性を適切に弱くする。水酸化物水溶液の濃度をこの範囲とした理由は、水酸化物水溶液濃度が0.2重量%未満であるとリグニンの分解やセルロースの結晶性の脆化が進まないし、1重量%以上ではヘミセルロースの分解により生成した糖が過分解されるので不適となるからである。   In the present invention, by adjusting the concentration of the aqueous hydroxide solution to 0.2 wt% or more and less than 1 wt%, lignin is decomposed and the crystallinity of cellulose is appropriately weakened. The reason for setting the concentration of the aqueous hydroxide solution in this range is that decomposition of the lignin and embrittlement of the crystallinity of the cellulose do not proceed when the aqueous hydroxide solution concentration is less than 0.2% by weight. This is because the sugar produced by the decomposition of is excessively decomposed and becomes inappropriate.

<草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法>
本発明によれば、上記課題は、草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法に関しては、上述した前処理方法で行う前処理工程と、前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程と、固液分離により分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程と、酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程とを有することにより達成される。
<Ethanol production method using herbaceous biomass>
According to the present invention, regarding the ethanol production method using herbaceous biomass as a raw material, the above-described problem is a pretreatment step performed by the above-described pretreatment method, and a solid-liquid separation step of solid-liquid separation of the reaction product of the pretreatment step. And an enzyme hydrolysis step for producing a sugar by enzymatic hydrolysis of a solid separated by solid-liquid separation, and a fermentation step for producing ethanol by fermenting the sugar produced by the enzyme hydrolysis. Achieved.

また、草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法に関しては、上述した前処理工程の前に草本系バイオマスを粉砕する前粉砕工程又は上述した前処理工程の後に草本系バイオマスの反応物を粉砕する後粉砕工程を有することによっても達成される。   In addition, regarding the ethanol production method using herbaceous biomass as a raw material, after pulverizing the reaction product of herbaceous biomass after the pre-grinding step of pulverizing herbaceous biomass before the pre-treatment step described above or after the pre-treatment step described above. It is also achieved by having a grinding step.

また、草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法に関しては、上述した前処理方法で行う前処理と草本系バイオマスを粉砕する粉砕処理とを同時に行う前処理・粉砕工程と、前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程と、固液分離により分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程と、酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程とを有することによっても達成される。   In addition, regarding the ethanol production method using herbaceous biomass as a raw material, the pretreatment and pulverization step in which the pretreatment performed by the pretreatment method described above and the pulverization treatment for pulverizing the herbaceous biomass are performed simultaneously, and the reaction product of the pretreatment step A solid-liquid separation process for solid-liquid separation, an enzymatic hydrolysis process for enzymatically hydrolyzing the solid matter separated by solid-liquid separation, and fermenting the sugar produced by enzymatic hydrolysis to produce ethanol. It is also achieved by having a fermentation process to produce.

<パームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法>
さらに、本発明によれば、上記課題は、パームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法に関しては、パームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法であって、パームヤシ果房を蒸煮する蒸煮工程と、蒸煮工程の後にパームヤシ果房からヤシ実を取り出しパームヤシ空果房を得る工程と、パームヤシ空果房を粉砕する工程と、請求項1乃至3のうちいずれかの前処理方法で行う前処理又は60〜100℃で蒸煮する前処理を行う前処理工程と、前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程と、固液分離により分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程と、酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程とを有するにより達成される。
<Ethanol production method using palm palm empty fruit bunch>
Furthermore, according to the present invention, the above-mentioned problem relates to an ethanol production method using palm palm empty fruit bunches as a raw material, an ethanol production method using palm palm empty fruit bunches as a raw material, and a steaming step of steaming palm palm fruit bunches; A pretreatment performed by the pretreatment method according to any one of claims 1 to 3, and a step of extracting palm fruit from the palm palm fruit bunch after the steaming step to obtain a palm palm empty fruit bunch, a step of crushing the palm palm empty fruit bunch, or A pretreatment process for pretreatment at 60 to 100 ° C., a solid-liquid separation process for solid-liquid separation of the reaction product in the pretreatment process, and a enzyme obtained by enzymatic hydrolysis of the solid material separated by solid-liquid separation. This is achieved by having an enzymatic hydrolysis step to be produced and a fermentation step for producing ethanol by fermenting the sugar produced by the enzymatic hydrolysis.

本発明では、前処理の段階にて、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムのうちいずれか一つの水酸化物を含み濃度を0.2重量%以上1重量%未満とする水酸化物水溶液によりアルカリ処理することによって、該前処理は緩やかな条件で行われる。これによって、リグニンを分解すると共に、セルロースの結晶性を弱くし、しかも、草本系バイオマスのリグノセルロースのうち多く含有されるヘミセルロースの過分解を抑制でき、酵素加水分解における糖の収率を向上させ、続く発酵でのエタノール収率の向上を達成することが可能となる。   In the present invention, in the pretreatment stage, a hydroxide containing any one of sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide and having a concentration of 0.2 wt% or more and less than 1 wt% is used. By performing the alkali treatment with an aqueous solution, the pretreatment is performed under mild conditions. This degrades lignin, weakens the crystallinity of cellulose, suppresses the excessive decomposition of hemicellulose, which is a large amount of lignocellulose in herbaceous biomass, and improves the yield of sugar in enzymatic hydrolysis. It is possible to achieve an improvement in ethanol yield in the subsequent fermentation.

また、本発明は、低濃度の水酸化物水溶液を用いて前処理を行うので、スチーミング処理では必要である加温・加圧を要しないため、高価な設備や高いランニングコストが必要なく、コストを抑制できる。さらに、この発明によれば、草本系バイオマス、特にパームヤシ空果房の生産工程においては、緩やかな条件で酵素加水分解処理の前処理ができるので、低エネルギーかつ低薬剤コストで、ヘミセルロースの過分解を抑制した糖の生成を可能とし、また、エタノールを低コストで得る。   In addition, since the present invention performs pretreatment using a low-concentration hydroxide aqueous solution, it does not require heating and pressurization that are necessary in steaming treatment, so there is no need for expensive equipment and high running costs, Cost can be reduced. Furthermore, according to the present invention, in the production process of herbaceous biomass, particularly palm palm empty fruit bunches, the pretreatment of the enzyme hydrolysis treatment can be performed under mild conditions, so that the hemicellulose overdegradation can be achieved at low energy and low drug cost. This makes it possible to produce sugars with suppressed ethanol and to obtain ethanol at a low cost.

本発明の草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムのうちいずれか一つの水酸化物の水溶液により草本系バイオマス原料を分解するアルカリ処理工程を含み、水酸化物水溶液の濃度は、0.2重量%以上1重量%未満とすることが好ましい。これによって、草本系バイオマスに多く含有されるヘミセルロースの分解により生成した糖の過分解を回避して、リグニンを分解し、セルロースの結晶性を適切に弱くして、酵素加水分解後の糖の収率を高くすることができる。   The pretreatment method for the enzymatic hydrolysis of the herbaceous biomass of the present invention comprises an alkaline treatment step of decomposing the herbaceous biomass raw material with an aqueous solution of any one of sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide. The concentration of the aqueous hydroxide solution is preferably 0.2% by weight or more and less than 1% by weight. This avoids excessive decomposition of sugar produced by decomposition of hemicellulose, which is abundant in herbaceous biomass, decomposes lignin, weakens the crystallinity of cellulose appropriately, and recovers sugar after enzymatic hydrolysis. The rate can be increased.

本実施形態では、草本系バイオマスを原料とし、本発明の前処理方法を含むエタノールの製造方法を説明する。該製造方法は、草本系バイオマス原料を粉砕する粉砕工程、上記前処理方法で行う前処理工程、前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程、固液分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程、及び酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程を有する。   In this embodiment, a method for producing ethanol including herbaceous biomass as a raw material and including the pretreatment method of the present invention will be described. The production method includes a pulverization step for pulverizing herbaceous biomass raw material, a pretreatment step performed by the above pretreatment method, a solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the reaction product of the pretreatment step, and a solid substance separated by solid-liquid separation as an enzyme. It has an enzymatic hydrolysis step for producing sugar by hydrolysis, and a fermentation step for producing ethanol by fermenting the sugar produced by enzymatic hydrolysis.

まず、本実施形態の概要を説明する。本実施形態では、水酸化物として水酸化ナトリウムを用いる。   First, an outline of the present embodiment will be described. In this embodiment, sodium hydroxide is used as the hydroxide.

まず、粉砕工程において、草本系バイオマス原料が粉砕される。これにより、後の前処理工程にて草本系バイオマス原料と水酸化ナトリウム水溶液との接触が良好となり、該草本系バイオマス原料の分解反応が進み易くなる。   First, in the pulverization step, the herbaceous biomass raw material is pulverized. As a result, the contact between the herbaceous biomass material and the aqueous sodium hydroxide solution is improved in the subsequent pretreatment step, and the decomposition reaction of the herbaceous biomass material is facilitated.

次に、前処理工程において、水酸化ナトリウム水溶液により、草本系バイオマス原料のリグノセルロースのうちセルロースやヘミセルロースを結合しているリグニンが分解され、また、セルロースの結晶性が脆化される。このリグニンの分解とセルロースの結晶性脆化によって、後の酵素加水分解工程でセルロースやヘミセルロースが加水分解されやすくなる。本実施形態では、前処理工程において、ヘミセルロースの分解により生成した糖が過分解されないように、水酸化ナトリウム水溶液の濃度を0.2重量%以上1重量%未満とする。   Next, in the pretreatment step, lignin binding cellulose or hemicellulose in the lignocellulose of the herbaceous biomass raw material is decomposed by the aqueous sodium hydroxide solution, and the crystallinity of the cellulose is embrittled. Due to the decomposition of lignin and the crystalline embrittlement of cellulose, cellulose and hemicellulose are easily hydrolyzed in the subsequent enzymatic hydrolysis step. In the present embodiment, in the pretreatment step, the concentration of the sodium hydroxide aqueous solution is set to 0.2 wt% or more and less than 1 wt% so that the sugar produced by the decomposition of hemicellulose is not excessively decomposed.

固液分離工程において、セルロースやヘミセルロースを含む固形物と、リグニン分解物を含む液体とに分離する。固形物は、後の酵素加水分解工程において糖へと加水分解される。さらに、その後の発酵工程において該糖からエタノールが製造される。   In the solid-liquid separation step, the solid is separated into a solid containing cellulose or hemicellulose and a liquid containing a lignin decomposition product. The solid is hydrolyzed to sugar in a subsequent enzymatic hydrolysis step. Furthermore, ethanol is produced from the sugar in the subsequent fermentation process.

次に、本実施形態の各工程を説明する。   Next, each process of this embodiment is demonstrated.

<粉砕工程>
セルロースは繊維状のものが集合して結晶化した構造を形成し、この結晶化した構造が集まってミクロフィブリルを形成している。また、セルロースにはリグニンが強固に結合している。このため、セルロースの酵素加水分解が困難であるので、セルロースの結晶化の程度を下げる必要がある。そこで、酵素加水分解の前処理の前に草本系バイオマス原料を粉砕処理することにより、草本系バイオマス原料と水酸化ナトリウム水溶液との接触を良好にすると共に、セルロースを微細化して結晶性を低下させ、前処理工程におけるアルカリによる分解反応や結晶性脆化反応を促進させ、さらに酵素加水分解反応を促進することができる。
<Crushing process>
Cellulose forms a structure in which fibrous substances are aggregated to form a crystal, and the crystallized structure gathers to form a microfibril. In addition, lignin is firmly bound to cellulose. For this reason, since the enzymatic hydrolysis of cellulose is difficult, it is necessary to reduce the degree of crystallization of cellulose. Therefore, the herbaceous biomass raw material is pulverized before the pretreatment of the enzyme hydrolysis to improve the contact between the herbaceous biomass raw material and the aqueous sodium hydroxide solution and to refine the cellulose to reduce the crystallinity. In the pretreatment step, the alkali decomposition reaction and the crystalline embrittlement reaction can be promoted, and the enzyme hydrolysis reaction can be further promoted.

粉砕工程では、草本系バイオマス原料を30mm以下、好ましくは10mm以下の大きさに粉砕する。粉砕後のサイズはできるだけ小さい方が前処理工程における前処理の効率が高くなるが、粉砕サイズを小さくする分、粉砕のための所要エネルギーも大きくなる。かかる観点から、適正な粉砕サイズが存在するので、上記の粉砕サイズに粉砕することが好ましい。

粉砕の手段としては、機械的粉砕またはメカノケミカル処理が有効であり、具体的には、グランダー、カッターミル、振動ボールミル、回転ボールミル、遊星型ボールミル、ロールミル、ディスクミル、ホモミキサーなどがあげられ、いずれを用いてもよい。
In the pulverization step, the herbaceous biomass material is pulverized to a size of 30 mm or less, preferably 10 mm or less. The smaller the size after pulverization, the higher the efficiency of the pretreatment in the pretreatment step, but the smaller the pulverization size, the greater the energy required for pulverization. From this viewpoint, since an appropriate pulverization size exists, it is preferable to pulverize to the above pulverization size.

As the pulverization means, mechanical pulverization or mechanochemical treatment is effective, and specifically, a grounder, cutter mill, vibration ball mill, rotating ball mill, planetary ball mill, roll mill, disk mill, homomixer, etc. Any of them may be used.

粉砕工程は、アルカリ剤による前処理よりも前に実施してもよいし、アルカリ剤による前処理工程後に実施してもよい。また、粉砕時にアルカリ剤を添加することにより、粉砕処理と前処理とを同時に実施してもよい。粉砕処理と前処理とを同時に実施する場合には、アルカリ剤として粉末状の水酸化物を添加してもよい。このようにすることにより粉砕処理の効率を低下させることなく、前処理と粉砕処理を同時に実施することができる。   The pulverization step may be performed before the pretreatment with the alkaline agent or after the pretreatment step with the alkaline agent. Moreover, you may implement a grinding | pulverization process and pre-processing simultaneously by adding an alkaline agent at the time of a grinding | pulverization. When carrying out the pulverization treatment and the pretreatment at the same time, a powdered hydroxide may be added as an alkaline agent. By doing so, the pretreatment and the pulverization can be performed simultaneously without reducing the efficiency of the pulverization.

<前処理工程>
粉砕した草本系バイオマス原料を水酸化ナトリウム水溶液中でアルカリ処理する。水酸化ナトリウム水溶液の重量は原料重量に対し1〜5倍がよい。水酸化ナトリウム水溶液の濃度は0.2重量%以上1重量%未満とする。
<Pretreatment process>
The ground herbaceous biomass raw material is alkali-treated in an aqueous sodium hydroxide solution. The weight of the sodium hydroxide aqueous solution is preferably 1 to 5 times the raw material weight. The concentration of the sodium hydroxide aqueous solution is 0.2% by weight or more and less than 1% by weight.

水酸化ナトリウム水溶液濃度が0.2重量%未満ではリグニンの分解とセルロースの結晶性脆化が進まず、1重量%以上ではヘミセルロースの分解により生成した糖が過分解されてしまう。したがって、0.2重量%未満の濃度及び1重量%以上の濃度は不適である。   If the sodium hydroxide aqueous solution concentration is less than 0.2% by weight, the decomposition of lignin and the crystallinity embrittlement of cellulose do not progress, and if it is 1% by weight or more, the sugar produced by the decomposition of hemicellulose is excessively decomposed. Therefore, concentrations below 0.2% by weight and concentrations above 1% by weight are unsuitable.

前処理における水酸化ナトリウム水溶液の温度は、リグニンの分解反応やセルロースの結晶性脆化反応を進行させるという点では常温でもよいが、さらに分解反応や脆化反応を促進させるためには60℃から100℃とすることが好ましい。水酸化ナトリウム水溶液の温度が60℃より高いと、60℃未満の場合に比べてリグニン分解反応やセルロース結晶性脆化反応が格段に進むことが確認されている。水酸化ナトリウム水溶液の温度が100℃を超えた状態で前処理を行うためには、高温・高圧処理装置が必要となり、設備費用、運転費用が嵩み不適である。   The temperature of the sodium hydroxide aqueous solution in the pretreatment may be room temperature in terms of promoting the decomposition reaction of lignin and the crystalline embrittlement reaction of cellulose, but from 60 ° C. in order to further promote the decomposition reaction and the embrittlement reaction. It is preferable to set it as 100 degreeC. It has been confirmed that when the temperature of the aqueous sodium hydroxide solution is higher than 60 ° C., the lignin decomposition reaction and the cellulose crystal embrittlement reaction proceed significantly compared to the case of less than 60 ° C. In order to perform the pretreatment in a state where the temperature of the sodium hydroxide aqueous solution exceeds 100 ° C., a high-temperature / high-pressure treatment apparatus is required, which is unsuitable due to increased equipment costs and operation costs.

前処理時間は、10分から60分が好ましい。10分より短時間では前処理が不十分で、後工程としての酵素加水分解工程での糖化が進行しない。また、60分より長時間前処理を行っても、リグニンの分解やセルロースの結晶性脆化の程度は変わらないうえ、60分より長時間前処理するとかえって処理コストがかかるので不適だからである。   The pretreatment time is preferably 10 minutes to 60 minutes. In less than 10 minutes, the pretreatment is insufficient and saccharification does not proceed in the subsequent enzyme hydrolysis step. Moreover, even if pretreatment for 60 minutes or more is performed, the degree of lignin decomposition or cellulose crystal embrittlement does not change, and pretreatment for 60 minutes or more is unsuitable because it requires processing costs.

アルカリ処理において、アルカリ剤としては、水酸化ナトリウムのほかに、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物を用いてもよく、また、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物を用いてもよい。   In the alkali treatment, as the alkali agent, in addition to sodium hydroxide, an alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide may be used, or an alkaline earth metal hydroxide such as calcium hydroxide is used. May be.

アルカリ金属の水酸化物やアルカリ土類金属の水酸化物の水溶液は、その濃度範囲が水酸化ナトリウムと同程度で、0.2重量%以上1重量%未満の範囲が好ましい。   The concentration range of the alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide solution is about the same as that of sodium hydroxide and is preferably in the range of 0.2 wt% to less than 1 wt%.

また、アルカリ剤として水酸化物の代わりにアンモニア水や四級アンモニウム塩、炭酸アンモニウムなどのアンモニウム塩を用いてもよい。この場合には好ましい濃度範囲は水酸化物に比べて高くなる。   Further, ammonia water, ammonium salts such as quaternary ammonium salts and ammonium carbonate may be used as alkali agents instead of hydroxides. In this case, the preferred concentration range is higher than the hydroxide.

<固液分離工程>
草本系バイオマスを前処理した後、固液分離して、結晶性が脆化されたセルロースやヘミセルロースを含む固形物とリグニン分解物を含む液体とに分離する。これにより、リグニン分解物などの不純物を除去し、糖の原料となる結晶性が脆化されたセルロースならびにヘミセルロースを取り出すことができる。固液分離の手段としては、自然ろ過、吸引ろ過、加圧ろ過、遠心ろ過などのろ過法や、遠心分離法があげられ、いずれの手段を用いてもよい。固液分離工程の後に酵素加水分解工程を実施する前には、固形物を洗浄し、pHを酵素加水分解反応に適した弱酸性にしておくことが好ましい。
<Solid-liquid separation process>
After the herbaceous biomass is pretreated, it is subjected to solid-liquid separation to separate into solids containing cellulose or hemicellulose whose crystallinity is embrittled and liquids containing lignin degradation products. As a result, impurities such as lignin degradation products can be removed, and cellulose and hemicellulose, which are embrittled crystallinity, can be extracted. Examples of the solid-liquid separation means include filtration methods such as natural filtration, suction filtration, pressure filtration, and centrifugal filtration, and centrifugal separation methods, and any means may be used. Before carrying out the enzyme hydrolysis step after the solid-liquid separation step, it is preferable to wash the solid and to make the pH weakly acidic suitable for the enzyme hydrolysis reaction.

<酵素加水分解工程>
固液分離工程で得られた固形物を懸濁した液に酵素を添加し、セルロースやヘミセルロースを含む固形物を酵素加水分解して糖化する。前処理と固液分離によりリグニンが分解除去され、セルロースの結晶性が脆化されているので、固形物中のセルロースとヘミセルロースは酵素により加水分解されやすくなっている。酵素加水分解工程には、セルラーゼやヘミセルラーゼといった分離生成された酵素を用いてもよいし、酵素を生産するカビなどの微生物を用いてでもよい。具体的には、例えば、固形物を懸濁した液にセルラーゼを添加し、攪拌しながら、例えばpH4〜6、30〜60℃で、10〜120時間反応させる。該セルラーゼによって加水分解された液にはセルロース由来の糖であるグルコースと、ヘミセルロース由来の糖であるグルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース等が含まれることとなる。
<Enzyme hydrolysis step>
An enzyme is added to the liquid in which the solid obtained in the solid-liquid separation step is suspended, and the solid containing cellulose or hemicellulose is enzymatically hydrolyzed for saccharification. Since lignin is decomposed and removed by pretreatment and solid-liquid separation and the crystallinity of cellulose is embrittled, cellulose and hemicellulose in the solid matter are easily hydrolyzed by enzymes. In the enzyme hydrolysis step, a separately produced enzyme such as cellulase or hemicellulase may be used, or a microorganism such as mold producing the enzyme may be used. Specifically, for example, cellulase is added to a liquid in which a solid is suspended, and the reaction is performed, for example, at pH 4 to 6 and 30 to 60 ° C. for 10 to 120 hours with stirring. The liquid hydrolyzed by the cellulase contains glucose, which is a sugar derived from cellulose, and glucose, xylose, arabinose, galactose, mannose, etc., which are sugars derived from hemicellulose.

<発酵工程>
加水分解後の糖液に窒素、リンを含む栄養源とエタノール発酵微生物を添加し、糖をエタノールに変換する。エタノール発酵微生物としては、酵母および細菌のいずれを用いてもよい。酵母としては、Saccharomyces cereviciae、Shizosaccharomyces pombe、Zygosaccharomyces rouxii、Pichia stipitisなど、細菌としては、Zymomonas mobilisなどが挙げられる。
<Fermentation process>
A nutrient source containing nitrogen and phosphorus and an ethanol-fermenting microorganism are added to the hydrolyzed sugar solution to convert the sugar into ethanol. As the ethanol fermentation microorganism, either yeast or bacteria may be used. Examples of yeast include Saccharomyces cereviciae, Shizosaccharomyces pombe, Zygosaccharomyces rouxii, and Pichia stipitis. Examples of bacteria include Zymomonas mobilis.

このように本実施形態に係る草本系バイオマスの前処理方法を用いると、草本系バイオマスに多く含有されるヘミセルロースの分解により生成した糖の過分解を回避して、酵素加水分解後の糖の収率を高くすることができる。従って、草本系バイオマスを原料とする合計糖収量が増加し、これによって、糖を発酵させて製造するエタノールの収率をも向上させることができる。   As described above, when the pretreatment method for herbaceous biomass according to this embodiment is used, it is possible to avoid excessive decomposition of sugar produced by the decomposition of hemicellulose contained in a large amount in herbaceous biomass, and to collect sugar after enzymatic hydrolysis. The rate can be increased. Therefore, the total sugar yield using herbaceous biomass as a raw material increases, and thereby the yield of ethanol produced by fermenting sugar can also be improved.

<パームヤシ空果房からのエタノール製造>
次に、草本系バイオマスとしてパームヤシ空果房を用いたときのエタノール製造について説明する。パームヤシ空果房(EFB)はパーム油を製造する際に大量に発生するものであるが、これまでバイオマス原料として利用が検討されていなかった。パームヤシからの搾油にあたって、まずパームヤシ果房(FFB)は蒸気を使って蒸煮される。これはFFBからヤシ実を取り易くすると同時にリパーゼ等の酵素を失活させ、パーム油の劣化を防止するためである。次に、FFBから取られたヤシ実を搾汁しパーム油を搾る。FFBからヤシ実が分離され廃棄されるのがパームヤシ空果房(EFB)である。蒸煮されたEFBは、含水率65%程度と水分が多く、燃料として利用するには不適であるので、有効利用されずに廃棄されることが多かった。
<Ethanol production from palm palm empty fruit bunch>
Next, ethanol production when palm palm empty fruit bunch is used as herbaceous biomass will be described. Palm palm empty fruit bunches (EFB) are produced in large quantities when palm oil is produced, but the utilization as a biomass raw material has not been studied so far. When oil is extracted from palm palm, the palm palm bunch (FFB) is first steamed using steam. This is to facilitate the removal of palm fruit from FFB and at the same time inactivate enzymes such as lipase to prevent the degradation of palm oil. Next, the palm fruit taken from FFB is squeezed to squeeze palm oil. The palm fruit is separated from the FFB and discarded in the palm palm empty fruit bunch (EFB). Steamed EFB has a high moisture content of about 65% and is unsuitable for use as a fuel. Therefore, it has often been discarded without being effectively used.

本発明では、パーム油製造プロセスに連携して、パームヤシ空果房を利用することによりエタノールを製造するプロセスを組み立てることを検討した。この製造プロセスにおける前処理工程は、パームヤシからパーム油を生産する際にEFBが取り出される工程に続けて行われることが好ましい。   In the present invention, in cooperation with the palm oil production process, it was considered to assemble a process for producing ethanol by utilizing palm palm empty fruit bunches. The pretreatment step in this manufacturing process is preferably performed following the step of removing EFB when palm oil is produced from palm palm.

上記製造プロセスは、以下の工程を経て実施される。
(1)パームヤシ果房を蒸煮する蒸煮工程、
(2)蒸煮工程の後にパームヤシ果房からパームヤシ実を取り出しパームヤシ空果房を得る工程、
(3)パームヤシ空果房を粉砕する工程、
(4)0.2〜1重量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液(温度:常温または60〜100℃)によるアルカリ処理又は60〜100℃に蒸煮する前処理を行う前処理工程、
(5)前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程、
(6)固液分離により分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程
(7)酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程
搾油工程で分離されたEFBは蒸煮されていたため温度が高くなっており、前処理工程において、さらに加熱することが不要であるか、または少なくてよいため、前処理のためのエネルギーを節約できる。上述の製造プロセスによれば、糖を生産する酵素糖化処理に、これまで廃棄物であったEFBを供することができ、さらにエタノールを製造することができる。また、前処理のための熱エネルギーとして、パームヤシ果房を蒸煮する蒸煮工程で使われた熱エネルギーを有効的に利用することができる。
The manufacturing process is performed through the following steps.
(1) Steaming process of steaming palm palm bunch,
(2) The process of taking out a palm palm fruit from a palm palm fruit bunch after a steaming process, and obtaining a palm palm empty fruit bunch,
(3) a step of pulverizing palm palm empty fruit bunch,
(4) A pretreatment step of performing an alkali treatment with a 0.2 to 1% by weight sodium hydroxide aqueous solution (temperature: normal temperature or 60 to 100 ° C.) or a pretreatment of cooking at 60 to 100 ° C.,
(5) A solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the reaction product in the pretreatment step,
(6) Enzymatic hydrolysis step for producing a sugar by enzymatic hydrolysis of solids separated by solid-liquid separation (7) Fermentation step for producing ethanol by fermenting the sugar produced by enzymatic hydrolysis In the oil extraction step Since the separated EFB has been cooked, the temperature is high, and further heating is unnecessary or less in the pretreatment step, so that energy for pretreatment can be saved. According to the above-described manufacturing process, EFB, which has been a waste material, can be used for enzymatic saccharification treatment for producing sugar, and ethanol can be further manufactured. Moreover, the heat energy used in the steaming process of steaming the palm palm fruit bunch can be effectively used as the heat energy for pretreatment.

本実施形態では、前処理方法として水酸化ナトリウム水溶液を用いたが、それに代えて、60〜100℃の温水を用いて前処理を行ってもよい。このように、60〜100℃の温水を用いることにより、水酸化ナトリウム水溶液を用いる場合に比べてリグニン分解反応やセルロース脆化反応の速度は低いながらも、適切な時間で前処理することにより、高温高圧装置も薬剤も不要な低コストの前処理を行うことができる。   In this embodiment, although the sodium hydroxide aqueous solution was used as a pre-processing method, it may replace with it and you may pre-process using 60-100 degreeC warm water. As described above, by using warm water of 60 to 100 ° C., the rate of the lignin decomposition reaction and the cellulose embrittlement reaction is low as compared with the case of using the sodium hydroxide aqueous solution, but by pre-processing in an appropriate time, A low-cost pretreatment that does not require a high-temperature and high-pressure apparatus and a medicine can be performed.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例等に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely using an Example, this invention is not limited to these Examples.

本実施例では、草本系バイオマス原料としてパームヤシ空果房(EFB)を用い、ボールミルで10mm以下の大きさに粉砕して、原料重量に対し5倍の重量の水酸化ナトリウム水溶液中で濃度、温度の条件を変えて前処理を行い、前処理した反応物を吸引ろ過し、ろ過した残渣の前処理固形物を酵素加水分解工程に供した。酵素加水分解処理はセルラーゼ酵素としてメイセラーゼ溶液を使用し、0.1M酢酸バッファー(pH4.5)中40℃で24時間処理した。そして、酵素加水分解処理物を吸引ろ過し、ろ液中の糖をソモジーネルソン法で分析し、EFB(乾物)原料100gあたりの糖収量を求めた。   In this example, palm palm empty fruit bunches (EFB) are used as herbaceous biomass raw materials, pulverized to a size of 10 mm or less with a ball mill, and the concentration and temperature in an aqueous sodium hydroxide solution 5 times the weight of the raw materials. The pretreatment was carried out under different conditions, the pretreated reaction product was suction filtered, and the pretreated solid matter of the filtered residue was subjected to an enzymatic hydrolysis step. Enzymatic hydrolysis treatment was performed using a Meicelase solution as a cellulase enzyme and treated in 0.1 M acetate buffer (pH 4.5) at 40 ° C. for 24 hours. Then, the enzyme-hydrolyzed product was subjected to suction filtration, and the sugar in the filtrate was analyzed by the Sommoji Nelson method to determine the sugar yield per 100 g of EFB (dry matter) raw material.

水酸化ナトリウム水溶液の濃度は、本発明の濃度範囲とその範囲より小さいか大きい濃度として、0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、0.9、1、1.5、2重量%とし、処理温度は20、60℃とした。   The concentration of the aqueous solution of sodium hydroxide is 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 0.9, 1 1.5 and 2 wt%, and the treatment temperature was 20 and 60 ° C.

上記のパームヤシ空果房から糖を製造する試験の結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of a test for producing sugar from the palm palm empty fruit bunches.

Figure 2009125050
Figure 2009125050

草本系バイオマスからエタノールを製造する場合、原料100gあたりの糖収量が35g以上であれば、工業的に効率のよいプロセスと言われているので、これを基準に上記試験結果を評価することとする。   When producing ethanol from herbaceous biomass, if the sugar yield per 100 g of raw material is 35 g or more, it is said to be an industrially efficient process, so the above test results will be evaluated based on this. .

表1に示すように、温度20℃および60℃のそれぞれにおいて、水酸化ナトリウム水溶液の濃度が0.2重量%以上1重量%未満の範囲にて原料100gあたりの糖収量が35g以上となった。また、0.2重量%未満ではリグニンの分解とセルロースの結晶性脆化が進まず、1重量%以上の濃度ではヘミセルロースの分解により生成した糖が過分解され、酵素加水分解処理後の糖収量が低くなることが確認された。   As shown in Table 1, at each temperature of 20 ° C. and 60 ° C., the sugar yield per 100 g of raw material was 35 g or more when the concentration of the sodium hydroxide aqueous solution was in the range of 0.2 wt% or more and less than 1 wt%. . If the amount is less than 0.2% by weight, the decomposition of lignin and the crystalline embrittlement of cellulose do not progress, and if the concentration is 1% by weight or more, the sugar produced by the decomposition of hemicellulose is excessively decomposed, and the sugar yield after enzymatic hydrolysis treatment Was confirmed to be low.

また、温度に関しては、60℃の場合が、20℃の場合と比べて糖の収率がやや高くなった。しかし、水酸化ナトリウム水溶液の処理温度が高くなるにつれヘミセルロースの分解により生成した糖の過分解が進むため、リグニン分解とセルロース脆化によりセルロースからの酵素加水分解処理効率は高くなるものの、全体として糖の収量はあまり増加しなかった。   Regarding the temperature, the sugar yield was slightly higher in the case of 60 ° C. than in the case of 20 ° C. However, as the treatment temperature of the aqueous sodium hydroxide solution increases, the excessive decomposition of the sugar produced by the decomposition of hemicellulose progresses, so the enzymatic hydrolysis treatment efficiency from cellulose increases due to lignin decomposition and cellulose embrittlement, but overall the sugar The yield of was not significantly increased.

水酸化ナトリウムの代わりに、水酸化カリウム、水酸化カルシウムを用いて前処理を行なった場合にも、同様の結果が得られ、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液の好ましい濃度範囲は水酸化ナトリウムと同程度で、0.2重量%以上1重量%未満の範囲が好ましい。   Similar results were obtained when pretreatment was performed using potassium hydroxide or calcium hydroxide instead of sodium hydroxide. The preferred concentration ranges of the aqueous potassium hydroxide solution and the aqueous calcium hydroxide solution are sodium hydroxide. The range is preferably 0.2% by weight or more and less than 1% by weight.

Claims (7)

草本系バイオマスの酵素加水分解処理前に行う前処理方法であって、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムのうちいずれか一つの水酸化物を含み濃度を0.2重量%以上1重量%未満とする水酸化物水溶液によりアルカリ処理するアルカリ処理工程を有することを特徴とする草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法。
It is a pretreatment method performed before the enzymatic hydrolysis treatment of herbaceous biomass,
Having an alkali treatment step of alkali treatment with a hydroxide aqueous solution containing any one hydroxide of sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide and having a concentration of 0.2 wt% or more and less than 1 wt% A pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass characterized by
水酸化物水溶液の温度は常温であることを特徴とする請求項1に記載の草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法。   The pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass according to claim 1, wherein the temperature of the aqueous hydroxide solution is normal temperature. 水酸化物水溶液の温度は60〜100℃であることを特徴とする請求項1に記載の草本系バイオマスの酵素加水分解の前処理方法。   2. The pretreatment method for enzymatic hydrolysis of herbaceous biomass according to claim 1, wherein the temperature of the aqueous hydroxide solution is 60 to 100 ° C. 3. 請求項1乃至3のうちいずれか一つの前処理方法で行う前処理工程と、
前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程と、
固液分離により分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程と、
酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程と、
を有することを特徴とする草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法。
A pretreatment step performed by the pretreatment method according to any one of claims 1 to 3;
A solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the reaction product in the pretreatment step;
An enzymatic hydrolysis step of producing a sugar by enzymatic hydrolysis of the solid separated by solid-liquid separation;
A fermentation process for producing ethanol by fermenting sugar produced by enzymatic hydrolysis;
A method for producing ethanol using herbaceous biomass as a raw material.
前処理工程の前に草本系バイオマスを粉砕する前粉砕工程又は前処理工程の後に草本系バイオマスの反応物を粉砕する後粉砕工程を有することを特徴とする請求項4に記載の草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法。   The herbaceous biomass according to claim 4, further comprising a pre-grinding step of pulverizing the herbaceous biomass prior to the pretreatment step or a post-grinding step of pulverizing a reaction product of the herbaceous biomass after the pretreatment step. A method for producing ethanol as a raw material. 請求項1乃至3のうちいずれか一つの前処理方法で行う前処理と草本系バイオマスを粉砕する粉砕処理とを同時に行う前処理・粉砕工程と、
前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程と、
固液分離により分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程と、
酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程と、
を有することを特徴とする草本系バイオマスを原料とするエタノール製造方法。
A pretreatment and pulverization step for simultaneously performing the pretreatment performed by the pretreatment method according to any one of claims 1 to 3 and the pulverization treatment for pulverizing the herbaceous biomass;
A solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the reaction product in the pretreatment step;
An enzymatic hydrolysis step of producing a sugar by enzymatic hydrolysis of the solid separated by solid-liquid separation;
A fermentation process for producing ethanol by fermenting sugar produced by enzymatic hydrolysis;
A method for producing ethanol using herbaceous biomass as a raw material.
パームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法であって、
パームヤシ果房を蒸煮する蒸煮工程と、
蒸煮工程の後にパームヤシ果房からヤシ実を取り出しパームヤシ空果房を得る工程と、
パームヤシ空果房を粉砕する工程と、
請求項1乃至3のうちいずれかの前処理方法で行う前処理又は60〜100℃で蒸煮する前処理を行う前処理工程と、
前処理工程の反応物を固液分離する固液分離工程と、
固液分離により分離された固形物を酵素加水分解して糖を生成する酵素加水分解工程と、
酵素加水分解により生成された糖を発酵してエタノールを製造する発酵工程と、
を有することを特徴とするパームヤシ空果房を原料とするエタノール製造方法。
An ethanol production method using palm palm empty fruit bunch as a raw material,
Steaming process of palm palm bunch,
A step of removing palm fruits from the palm palm fruit bunch after the steaming process to obtain a palm palm empty fruit bunch;
Crushing palm palm empty fruit bunch;
A pretreatment step of performing a pretreatment performed by any of the pretreatment methods of claims 1 to 3 or a pretreatment of steaming at 60 to 100 ° C;
A solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the reaction product in the pretreatment step;
An enzymatic hydrolysis step of producing a sugar by enzymatic hydrolysis of the solid separated by solid-liquid separation;
A fermentation process for producing ethanol by fermenting sugar produced by enzymatic hydrolysis;
An ethanol production method using palm palm empty fruit bunch as a raw material.
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