JP2009171885A - Method for producing sugar from cellulose-containing substance - Google Patents

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Kaoru Hamada
Isao Onodera
Reiko Oshima
玲子 大島
勇雄 小野寺
薫 濱田
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Nippon Paper Industries Co Ltd
日本製紙株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for saccharification by which the saccharification of a cellulose-containing substance can efficiently be carried out in a short time according to a beating treatment as technical problems.
SOLUTION: There is provided the method for saccharifying the cellulose-containing substance characterized by reducing the freeness of the cellulose-containing substance according to the beating treatment, adding cellulase, and saccharifying the cellulose-containing substance with the cellulase. The method is particularly suitable when kraft pulp is used as the cellulose-containing substance.
COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、セルロース含有物から糖を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a sugar from cellulose-containing material. より具体的には、本発明は、セルロース含有物に叩解処理を行い、セルラーゼによってセルロース含有物を糖化する方法に関する。 More particularly, the present invention performs beating the cellulose-containing material, to a method of saccharifying a cellulose-containing material by cellulase.

近年、環境意識の高まりなどによりバイオマスの有効利用に関する検討が盛んに行われている。 In recent years, study on the effective use of biomass has been actively conducted due to heightened environmental awareness. 特にバイオマスを原料として製造されるバイオエタノールは、例えば、ガソリン代替物質としてのさらなる普及が期待されている。 Particularly bioethanol produced biomass as a raw material, for example, a further spread of the gasoline alternative materials is expected. 例えば、バイオマス原料としてセルロース系原料を利用して糖を製造し、エタノール発酵により糖からエタノールを得る技術について種々の研究が行われている。 For example, by using a cellulosic material as a biomass material to produce sugar, various studies have been conducted on technologies for obtaining ethanol from sugar by ethanol fermentation.

バイオマス原料としてセルロース系原料を使用する場合、セルロース系原料としては、リグニンを含むリグノセルロースや、リグニンが除去されたセルロースなどが一般に使用される。 When using the cellulosic material as a biomass material, the cellulosic material, or lignocellulose containing lignin, cellulose lignin has been removed, is commonly used. リグノセルロース原料としては、例えば、広葉樹や針葉樹などの木材、麦わらやとうもろこし残渣などの農業残渣などを挙げることができ、リグニンがある程度除去されたセルロース原料としては、パルプなどを挙げることができる。 The lignocellulosic feedstock, such as wood, such as hardwood or softwood, such as agricultural residues such as straw and corn residues there may be mentioned, as the cellulosic material lignin is removed to some extent, and the like pulp. セルロース系原料の由来としては、木材、麦わら、稲わら、とうもろこし、ケナフなどが知られているが、木材を由来とする木質系セルロースは、製紙用パルプとして広く生産されていることもあり、バイオマス原料として特に注目されている。 The origin of cellulosic material, wood, straw, rice straw, corn, although such kenaf are known, woody cellulose to from wood, sometimes being produced widely as paper pulp, biomass It has been of particular interest as a raw material.

紙やパルプに代表されるセルロース系原料を糖化する方法は、(1)酵素または酵素を生産する微生物を用いて加水分解する酵素糖化法、(2)鉱酸を用いて加水分解する酸糖化法に大別される。 How saccharifying cellulosic material typified by paper or pulp, (1) hydrolyzing enzymatic saccharification using a microorganism producing the enzyme or enzymes, (2) hydrolyzing the acid saccharification method using a mineral acid It is divided into. セルロースやヘミセルロースなどの多糖類を酵素糖化法により分解する方法としては、セルラーゼを用いた加水分解によってグルコース等の糖類を得る方法が広く知られている。 The method of degrading polysaccharides by enzymatic saccharification of cellulose and hemicellulose, a method of obtaining a saccharide such as glucose by hydrolysis with a cellulase is widely known.

特許文献1には、古紙、段ボール等のセルロース系材料を糖化する前の前処理工程としてセルロース系材料の微粉砕化工程を採用し、その後、糖化する工程と発酵する工程を行うことによりバイオマスエタノール生成物を製造する方法が開示されている。 Patent Document 1, waste paper, employ a milling step of the cellulosic material as a pretreatment step prior to the saccharification of cellulosic materials cardboard or the like, ethanol fuel by performing the step of fermenting a step of saccharification method of making a product is disclosed. 引用文献1に記載の方法においては、セルロース系材料の前処理工程である微粉化に際し、原料の流動性を維持する観点から、「毛羽立ち度の高い微粉化による吸水性の増大を極力さけ、重量当たりの吸水量が高くならない微粉体にすることが糖化反応を効率良く進める上で極めて重要なこととなる」(段落[0016])とされ、セルロース系材料のフィブリル化は極力避けるべきものと記載されている。 In the method described in the cited document 1, when micronized is pretreatment process cellulosic material, from the viewpoint of maintaining the fluidity of the raw material, as much as possible avoid the increase of water absorption due to the high micronization of "fuzz level, weight is to become a very important in terms of water absorption per that is to become not fine powder increases and advances the saccharification efficiency "(paragraph [0016]), fibrillated cellulosic materials described as to be avoided as much as possible It is.

また、特許文献2には、セルロースまたはセルロース含有物質にセルラーゼを反応させることによるセロオリゴ糖の製造方法が開示されている。 In Patent Document 2, a manufacturing method of cellooligosaccharide by reacting cellulase to cellulose or cellulose-containing materials is also described. 特許文献2には、セルロースのフィブリル化により、表面積を増加させ糖化反応を行いやすくすることが記載されているものの、フィブリル化の方法や程度について具体的開示は見当たらない。 Patent Document 2, the fibrillation of cellulose, although possible to easily perform the allowed saccharification reaction increases the surface area has been described, not found specifically discloses a method and degree of fibrillation. また、引用文献2で特に検討されている技術は、セルロース原料として溶解パルプ(SP)を利用して、セロオリゴ糖を製造する方法である。 The technique is particularly discussed in cited document 2 utilizes the dissolving pulp as the cellulose material (SP), a process for producing cellooligosaccharides.
特開2006−088136号公報 JP 2006-088136 JP 特開2006−204294号公報 JP 2006-204294 JP

上記したように、パルプや古紙、ペーパースラッジ等のセルロース含有物を糖化する効率を向上させる方法が種々提案されているが、いずれも十分なものではなく、また、処理対象のセルロール含有物に含まれる成分や由来に適した処理方法が十分に検討されているわけでもない。 As described above, included in the pulp and paper, a method to improve the efficiency of saccharifying cellulose-containing material such as paper sludge have been proposed, none not sufficient, also cellulose-containing material to be processed processing method suitable for components and derived that is nor has been studied thoroughly.

このような状況に鑑み、本発明は、セルロース含有物を短時間で効率よく糖化する方法の提供を目的とする。 In view of such circumstances, the present invention has an object to provide a method of saccharifying efficiently in a short time the cellulose-containing material. 特に本発明は、セルロース含有物として広葉樹クラフトパルプ(LBKP)や針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、古紙、紙パルプ工場の排水処理工程などから回収されるパルプ繊維分を含むスラッジを原料として用いる場合に糖化を短時間で効率よく行う方法を提供することを目的とする。 In particular, the present invention is glycosylated when using hardwood kraft pulp (LBKP) and softwood kraft pulp (NBKP), waste paper, the sludge containing the pulp fiber content that is recovered from the wastewater treatment process of the pulp and paper mills as a raw material as the cellulose-containing material and to provide a method for quickly and efficiently a.

本発明者らは、上記課題を解決するため研究を重ねた結果、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、およびβ−グルコシダーゼを含むセルラーゼを添加し、酵素によりグルコースへ糖化することで、糖化効率が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made extensive research for solving the above problems, the addition of cellulase comprising endoglucanase, exo-glucanase and β- glucosidase, by saccharification to glucose by the enzyme, it improves the saccharification efficiency the heading, which resulted in the completion of the present invention. 特に、セルロース含有物としてクラフトパルプを使用する場合、叩解処理により濾水度を300ml以下(カナダ標準型濾水度)に低減させて糖化処理を行うことにより、高効率で糖を得ることを見出された。 In particular, when using a Kraft pulp as the cellulose-containing material, by performing the saccharification process is reduced to 300ml or less freeness by beating (Canadian Standard Freeness), saw to obtain a sugar with high efficiency It was issued.

すなわち、本発明は、これに限定されるものではないが、以下の発明を提供する。 That is, the present invention is not limited to, providing the following inventions.
(1) セルロース含有物を叩解処理により濾水度を低減させ、セルラーゼを添加してセルロース含有物を糖化することを特徴とする、セルロース含有物から糖を製造する方法。 (1) cellulose-containing material reduces the freeness by beating process and characterized by saccharifying cellulose-containing material by adding cellulase, method for producing sugar from cellulose-containing material.

(2) 前記セルロース含有物が、広葉樹クラフトパルプ、針葉樹クラフトパルプ、機械パルプ、古紙、または紙パルプ工場から回収されるパルプ繊維分を含むペーパースラッジ、またはこれらの混合物である、(1)に記載の糖の製造方法。 (2) the cellulose-containing material is a paper sludge, or mixtures thereof, including hardwood kraft pulp, softwood kraft pulp, mechanical pulp, waste paper or pulp fiber content that is recovered from the pulp and paper mills, according to (1) the method of manufacturing sugar.

(3) 前記セルロース含有物が広葉樹クラフトパルプのときにおいて、濾水度が350ml(カナダ標準型濾水度)以下となるように叩解処理を行う、(1)または(2)に記載の糖の製造方法。 (3) the cellulose-containing material is in the case of hardwood kraft pulp, freeness performs beating so that less 350 ml (Canadian Standard Freeness), sugars described in (1) or (2) Production method.

(4) 前記セルラーゼが、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、およびβ−グルコシダーゼを含んでなるセルラーゼ混合物である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の糖の製造方法。 (4) the cellulase, endoglucanase, exo-glucanase, and cellulase mixture comprising β- glucosidase, (1) - (3) The method of producing sugar of any one of.

本発明により、セルロース含有物を短時間で効率的に糖化する方法を提供することができる。 The present invention can provide a method of saccharifying efficiently in a short time of cellulose-containing material. 特に本発明によれば、製紙工場やパルプ工場で生産されるクラフトパルプ、製紙工場等の排水処理工程などから回収されるパルプ繊維分を含むスラッジ、古紙を原料として用いる場合、短時間で効率的に糖化することが可能である。 In particular, according to the present invention, the sludge containing kraft pulp produced in paper mills and pulp mills, the pulp fiber content that is recovered from the wastewater treatment process such as a paper mill, when using waste paper as raw material, efficient in a short time it is possible to saccharification.

以下、本発明の好適な実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。 Hereinafter will be described a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not intended to be limited to the following embodiment, but can be practiced with appropriate modifications.
本発明の糖の製造方法は、セルロース含有物を叩解処理により濾水度を低減させ、セルラーゼを添加してセルロース含有物を糖化することを特徴とする。 Method for producing sugar of the present invention reduces the freeness by beating the cellulose-containing material with the addition of cellulase is characterized by saccharifying cellulose-containing material. したがって、本発明は、叩解工程とセルラーゼによる糖化工程とを少なくとも含んで構成される。 Accordingly, the present invention includes at least composed of a saccharification step by beating process and cellulase. 本発明においては、叩解工程と糖化工程とを順次行ってもよく、同時に行ってもよい。 In the present invention, it may be performed sequentially and beating process and the saccharification process may be carried out simultaneously. また、本発明は、バッチ式、連続式、あるいはセミバッチ式で実施することができる。 Further, the present invention can be carried out batchwise, in continuous, or semi-batch.

また、本発明においては、本発明の特徴を損なわない限りにおいて、叩解工程と糖化工程の他に、追加の工程を加えることも可能である。 In the present invention, as long as it does not impair the features of the present invention, in addition to the beating process and the saccharification process, it is possible to add an additional step. 追加の工程としては、分離工程、精製工程、濃縮工程、乾燥工程などを挙げることができ、具体的な用途や装置構成に応じて適切な工程を追加することができる。 The additional step, the separation step, purification step, concentration step, etc. can be mentioned drying step, it is possible to add the appropriate step depending on the particular application and device configuration. 例えば、本発明によって得られた糖は、そのまま製品として適当な用途に使用することができる一方、さらに糖をアルコール発酵工程に供し、バイオエタノールなどを製造することも可能である。 For example, sugars obtained by the present invention, one which can be used as a suitable application as a product, further subjected sugars to alcohol fermentation process, it is also possible to produce bioethanol.

さらに、本発明による方法を最適な条件で行うために、本発明は、叩解工程と糖化工程、その他の工程とのバランスを調整する制御工程を含むことができる。 Furthermore, in order to perform the method according to the invention in optimal conditions, the present invention may include a control step of adjusting the balance between the beating process and the saccharification process, and other processes. 制御方法は、特に制限されないが、いわゆるフィードバック制御や、所定の濃度や数量を設定して流量を制御することなどが可能である。 The method is not particularly limited, so-called feedback control and, the like are possible to control the flow rate by setting the predetermined concentration and quantity.

[セルロース含有物] [Cellulose-containing products]
本発明においては、セルロース含有物として、木材由来のパルプないしパルプ含有物を使用する。 In the present invention, as the cellulose-containing material, using a pulp or pulp-containing product derived from wood. 具体的には、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)や針葉樹クラフトパルプ(NBKP)などのクラフトパルプ(KP)、機械パルプ(MP)、新聞紙、雑誌、オフィス紙、段ボール紙などの古紙、紙パルプ工場の排水処理工程などから回収されるパルプ繊維分を含むスラッジなどをセルロース含有物として利用できる。 Specifically, hardwood kraft pulp (LBKP) or softwood kraft pulp (NBKP) kraft pulp, such as (KP), mechanical pulp (MP), newspapers, magazines, office paper, waste paper, such as corrugated paper, waste water of pulp and paper mills sludge containing pulp fiber content that is recovered from such process and the like can be used as cellulose-containing material. なお、本発明において、古紙とは、古紙パルプ(DIP)、古紙、古紙を含む廃棄物を含む概念である。 In the present invention, waste paper and the waste paper pulp (DIP), a concept including waste containing paper, waste paper.

上記した木材パルプの中でも、本発明は、KP、特にLBKPを含んでなるセルロース含有物を処理対象とする場合に好適である。 Among wood pulp described above, the present invention is suitable when KP, in particular cellulose-containing material comprising LBKP processed. 化学的な処理によって製造されるKPは、酵素反応を阻害することのあるリグニン成分の多くが除去され、セルロース系成分(セルロースやヘミセルロース)の含量が高く、また、品質も比較的安定しているため、本発明を適用した場合に安定して糖化を行うことが可能である。 KP produced by chemical processing, many lignin components that may inhibit the enzyme reaction is removed, higher content of cellulose-based component (cellulose and hemicellulose), It is also relatively stable quality Therefore, it is possible to perform stable glycated in the case of applying the present invention. なお、本発明に使用するパルプは、乾燥パルプであっても、未乾燥パルプ(スラッシュパルプ)であってもよく、また、晒または未晒の別も問わない。 Incidentally, pulp used for the present invention may be a dried pulp, may be undried pulp (slash pulp), nor any bleached or unbleached also different.

一般に、セルロース含有物としては種々の材料が知られているが、木材パルプ、特に木材由来のクラフトパルプは主要な製紙用パルプとして紙パルプ工場で大量に生産されている。 In general, as the cellulose-containing material it is known various materials, kraft pulp derived from wood pulp, especially wood are produced in large quantities in pulp and paper mills as a major paper pulp. したがって、クラフトパルプを原料として使用することによって、紙パルプ工場の既存のパルプ製造設備を利用して本発明を実施することができ、設備的にも有利である。 Therefore, by the use of kraft pulp as a raw material, using existing pulping equipment paper pulp mills can be used to practice the present invention, it is advantageous in facility manner. したがって、設備的な観点から、本発明のセルロース含有物としては、紙パルプ工場で製造されるKP(特にLBKP)、紙パルプ工場の排水処理工程などから回収されるパルプ繊維分を含むスラッジが好適である。 Therefore, from the equipment point of view, as the cellulose-containing material of the present invention, KP produced by pulp and paper mills (especially LBKP), preferably sludge containing pulp fiber content that is recovered from the wastewater treatment process of the pulp and paper mills it is.

[叩解処理] [Beating]
叩解とは、パルプ繊維に機械的剪断力を与え毛羽立てることであり、パルプ繊維の場合、叩解の程度は、一般に濾水度(カナダ標準型濾水度:CSF)により評価される。 The beating is that that napping provides mechanical shearing forces to the pulp fibers, in the case of pulp fibers, the degree of beating generally freeness (Canadian Standard Freeness: CSF) is evaluated by. 本発明においては、セルロース含有物を叩解処理し濾水度を低下させることが必要である。 In the present invention, it is necessary to reduce the beating process by freeness cellulose-containing material. 叩解処理によって糖化効率が向上するメカニズムの詳細は不明であるが、叩解処理によりパルプ繊維の表面積を増大させることで、セルラーゼがセルロースへ吸着しやすくなるものと考えられる。 Although details of the mechanism of improving the saccharification efficiency beating treatment is not known, to increase the surface area of ​​the pulp fibers by beating, it is considered that cellulase is easily adsorbed to the cellulose.

叩解方法は、一般的に叩解機と呼ばれる機械による処理が利用でき、特にパルプをセルロース原料として用いる本発明においては叩解機による処理が好適である。 Beating methods generally processed by the machine, called the beater is available, it is preferred processing by mashing machine particularly in the present invention using the pulp as the cellulose material. 一般に、紙パルプ工場においてはすでに叩解機が存在しているため、工場の既存の設備を利用して本発明を実施することができるためである。 In general, because it already beater is present in pulp and paper mills, it is because it is possible to implement the present invention using existing equipment factory. 機械的処理としては、リファイナーやビーター、PFIミル、ニーダー、ディスパーザーなど回転軸を中心として金属または刃物とパルプ繊維を作用させるもの、パルプ繊維同士の摩擦によるものなどが知られている。 The mechanical treatment, refiner or beater, which exerts a PFI mill, kneader, metal or cutlery and pulp fibers about an axis of rotation such as a disperser, such as by friction of the pulp fibers is known. その他ににも、湿式条件下でセルロース繊維を叩解するために、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、ナノマイザー、各種ミル、石臼型磨砕機等の装置を使用することができる。 In the other, in order for beating cellulose fibers in a wet condition, it is possible to use a high-pressure homogenizer, an ultra high-pressure homogenizer, nanomizer, various mills, an apparatus such as a stone mill type grinder.

本発明においては、セルロース含有物として広葉樹クラフトパルプ(LBKP)を使用する場合、濾水度が350ml以下、さらには300ml以下となるように叩解処理を行うことが特に好ましいことが、本発明者の研究により明らかとなった。 In the present invention, when using a hardwood kraft pulp (LBKP) as cellulose-containing material, hereinafter freeness 350 ml, that more is particularly preferable to perform the beating process to be equal to or less than 300 ml, the inventors of It was revealed by the study. また、セルロース含有物としてペーパースラッジを使用する場合、濾水度が300ml以下、さらには200ml以下となるように叩解処理を行うことが好ましい。 Also, when using the paper sludge as a cellulose-containing material, hereinafter freeness 300 ml, and it is more preferable to perform the beating process to be equal to or less than 200 ml.

本発明においては、所定の濾水度までセルロース含有物を叩解することができれば、パルプ濃度、叩解時間などの具体的な条件は適宜決定することができる。 In the present invention, if it is possible for beating the cellulose-containing material to a predetermined freeness, specific conditions, such as pulp, beating time it can be appropriately determined. 例えば、叩解処理する際のパルプ濃度は、一般に、0.5〜35重量%、より好ましくは、2.0〜15重量%とすることができる。 For example, the pulp concentration at the time of beating treatment is generally 0.5 to 35 wt%, more preferably, it may be 2.0 to 15 wt%. パルプ濃度が0.5重量%未満である場合、処理量が著しく増加し、叩解の効率が低下するため好ましくなく、一方、パルプ濃度が35重量%を超える場合はパルプ濃度が高過ぎて流動性が低下し、叩解処理が行いにくくなるために好ましくない。 If the pulp concentration is less than 0.5 wt%, the amount of processing increases significantly, is not preferable because the efficiency of the refining is reduced, whereas, the pulp consistency when the pulp concentration exceeds 35 wt% too high flow There lowered, unfavorably for beating becomes difficult to perform.

[糖化処理] [Saccharification treatment]
本発明の糖の製造方法は、セルラーゼを添加してセルロース含有物を糖化することを含んで構成される。 Method for producing sugar of the present invention includes that of saccharifying cellulose-containing material by the addition of cellulase. 本発明においては、セルロース含有物に含まれるセルロースにセルラーゼが作用することによってセルロースが糖化され、短繊維、オリゴ糖や多糖、キシロース、グルコース等の低分子の糖、またはその他、可溶性の糖が生成される。 In the present invention, cellulose is saccharified by acting cellulase to cellulose contained in the cellulose-containing material, short fiber, oligosaccharides and polysaccharides, xylose, sugar small molecules such as glucose or other soluble sugars, generated It is. すなわち、糖化工程で得られる糖含有液には、セロオリゴ糖やキシロオリゴ糖、キシロース等の低分子の溶解性の糖が含まれているため、本発明においては、これらの生成物を分離、精製等する工程をさらに含んでいてもよい。 In other words, the sugar-containing solution obtained in the saccharification step, cellooligosaccharide and xylo-oligosaccharides, because it contains soluble sugars small molecules such as xylose, in the present invention, the separation of these products, such as purification step may further comprise the. 1つの観点において、本発明は、セルロース含有物から糖を製造する方法であるが、別の観点からは、セルロース含有物から、短繊維、オリゴ糖、多糖、キシロース、グルコース、セロオリゴ糖やキシロオリゴ糖を製造する方法と捉えることもできる。 In one aspect, the present invention is a method for producing a sugar from cellulose-containing material, from another aspect, the cellulose-containing material, short fiber, oligosaccharides, polysaccharides, xylose, glucose, cellooligosaccharide and xylooligosaccharides It can be regarded as a method of manufacturing a. したがって、例えば、本発明によって得られるグルコースに着目すれば、本発明はグルコースの製造方法である。 Thus, for example, when attention is paid to the glucose obtained by the present invention, the present invention is a method for producing glucose.

[酵素] [enzyme]
本発明に用いるセルラーゼは、セルロースを分解できる酵素であれば一般に使用されるものを利用でき、例えば、分子内部からセルロースを分解するエンドグルカナーゼ、分子末端からセルロースを分解するエクソグルカナーゼ、グリコシド結合を加水分解しセロビオースをグルコースに分解するようなβ−グルコシダーゼまたはこれらの混合物を使用することができる。 Cellulase used in the present invention can be used those commonly used as long as it is an enzyme that can degrade cellulose, for example, it degrades cellulose from molecules inside endoglucanase, cellulose decomposing exo glucanase from molecular ends, hydrolysis of glycosidic linkages decomposed cellobiose can be used β- glucosidase or a mixture thereof, such as decomposition into glucose. 本発明においては、特に、少なくともエンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、およびβ−グルコシダーゼを含むセルラーゼ混合物を使用すると効率的な糖化が達成されるため、好ましい。 In the present invention, in particular, because at least the endoglucanase, the exo glucanase, and β- glucosidase With cellulase mixture containing an efficient saccharification is achieved, it preferred. 上記セルラーゼ混合物のセルロース分解能が高い理由は明らかでなく、本発明がこれに拘束されるものではないが、基質との相性がよいこと、複数のセルラーゼが協働的に機能すること、あるいは複数のセルラーゼが複合体を形成していることなどが推測される。 Cellulose high resolution reasons the cellulase mixture is not clear, but the present invention is not intended to be bound by this, good compatibility with the substrate, it more cellulase works cooperatively, or a plurality of cellulase is such that speculated that form a complex. さらに本発明においては、上記のセルラーゼ混合物に加えて、β−グルコシターゼを含んでなるセルラーゼを併用することもできる。 Further, in the present invention, in addition to the cellulase mixture, it may be used in combination cellulase comprising β- glucosidase.

本発明に用いるセルラーゼの起源は特に限定されることはなく、Trichoderma属、Aspergillus属、Irpex属、Aeromonas属、Clostridium属、Bacillus属、Pseudomonas属、Penicillium属、Humicola属などの各種の起源のものおよび/または遺伝子組み換えにより製造したものを単独若しくは二種以上を混合して用いることができ、また、糸状菌、担子菌、細菌類等のセルラーゼを用いることができる。 Origin of cellulase used in the present invention is not particularly limited, Trichoderma sp, Aspergillus sp, Irpex genus Aeromonas spp, Clostridium spp, Bacillus spp, Pseudomonas spp, Penicillium spp, any of various origin such as Humicola genus and / or can be used those produced by gene recombination individually or in a mixture of two or more, can also be used filamentous fungus, basidiomycetes, cellulase, such as bacteria. また、セルラーゼの形態も、一般に市販されているセルラーゼ製剤や上記菌の培養物やその濾過液を直接使用することも出来る。 Further, the form of cellulases also typically cultures of cellulase preparation and the cells which are commercially available or can also be the use of filtrate directly. 中でも、Trichoderma(トリコデルマ)属、Aspergillus(アスペルギルス)属由来のセルラーゼなどのようなセルロース分解力が高いセルラーゼが好ましい。 Among them, Trichoderma (Trichoderma) sp, Aspergillus (Aspergillus) cellulolytic force is high cellulase, such as from the genus cellulase is preferred.

[糖化条件] [Saccharification conditions]
本発明の糖化工程を行うのに適したpHは、pH4〜8であり、使用する酵素の至適pHに合わせることで酵素が活性化し、好ましい。 pH suitable for performing saccharification step of the present invention are pH 4-8, the enzyme is activated by adjusting the optimum pH of the enzyme to be used, preferred.

また、本発明の糖化工程は、酵素の活性の観点から、好ましくは20℃〜70℃、より好ましくは35℃〜55℃、さらに好ましくは約50℃で行うとよい。 Moreover, the saccharification step of the present invention, from the viewpoint of activity of the enzyme, preferably 20 ° C. to 70 ° C., more preferably 35 ° C. to 55 ° C., more preferably it may be performed at about 50 ° C.. 本発明の糖化工程は、攪拌しながら行うことが好ましく、反応させる時間はセルロースの大部分が溶解するように設定するのが好ましく、例えば1〜70時間程度が好ましいが、目的に応じて種々調節できることは言うまでもない。 Saccharification of the present invention is preferably carried out with stirring, time for reaction is preferably set so as to dissolve most of the cellulose, for example, preferably about 1 to 70 hours, various adjusted depending on the purpose can it is needless to say.

以下、具体的な実施例を示して本発明の効果を明らかにするが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, to clarify the effects of the present invention shows a specific embodiment, the present invention is not limited thereto.
[実験例1] [Experimental Example 1]
セルロース含有物として、濾水度が585mlの広葉樹クラフトパルプ(LBKP)を使用した。 As the cellulose-containing material, freeness was used hardwood kraft pulp of 585 ml (LBKP). 酵素としては、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、およびβ−グルコシダーゼを含む市販のセルラーゼ混合物(商品名:Celluclast、Novozyme社製)、ならびに、β−グルコシターゼを含んでなる市販のセルラーゼ(商品名:Novozyme 188、Novozyme社製)を使用した。 Enzymes, endoglucanases, exo-glucanase, and commercial cellulase mixture containing β- glucosidase (trade name: Celluclast, manufactured by Novozyme), and a commercially available cellulase comprising β- glucosidase (trade name: Novozyme 188, Novozyme Co., Ltd.) was used. LBKPに対して5重量%添加した。 It was added 5% by weight relative to the LBKP.

まず、糖化槽として1Lビーカーを用い、LBKP 15g、水 483.5g、酵素を投入した。 First, using a 1L beaker as saccharification vessel was charged LBKP 15 g, water 483.5G, enzymes. 酵素は、CelluclastおよびNovozyme 188をそれぞれLBKPに対して5重量%添加した。 Enzymes were added 5% by weight relative LBKP Celluclast and Novozyme 188, respectively. ついで、硫酸でpHを5.5に調整し、これらを攪拌しながら酵素による加水分解を、50℃で6時間行った。 Then, the pH was adjusted to 5.5 with sulfuric acid, hydrolysis of by the enzyme while stirring them for 6 hours at 50 ° C..

反応後、得られた糖化液のグルコース含有量(糖化液中に含まれる全有機分中のグルコースの重量%)をバイオセンサー(BF-3000;王子計測機器社製)を用いて測定した。 Was measured using a; (Oji Scientific Instruments BF-3000) After the reaction, the glucose content of the obtained sugar solution (the total weight percent of the glucose organic matter in contained in the sugar solution) biosensor. その結果を下記表1に示す。 The results are shown in Table 1.

[実験例2〜7] Experimental Example 2-7]
実験例1に記載のLBKPをPFIミル(熊谷理機(株)製)にて濾水度が505 ml、465 ml、415 ml、335 ml、270 ml、215 mlになるまで叩解処理を行い、フィブリル化パルプを得た。 It performs beaten by PFI mill LBKP described in Experimental Example 1 (manufactured by Kumagaya Riki Co.) until freeness is 505 ml, 465 ml, 415 ml, 335 ml, 270 ml, 215 ml, to obtain a fibrillated pulp. このパルプを実験例1と同様の条件で糖化し、糖化液のグルコース量を測定した。 The pulp was saccharified under the same conditions as Experimental Example 1, to measure the amount of glucose sugar solution. その結果を下記表1に示す。 The results are shown in Table 1.

表1から明らかなように、LBKPを叩解しなかった場合(実験例1)に比べて、LBKPを叩解してから酵素処理を行うと、グルコースが多く得られた(実験例2〜7)。 As apparent from Table 1, as compared with the case where not beaten LBKP (Experimental Example 1), when the enzyme treatment after beating LBKP, glucose often obtained (Experimental Examples 2-7). 特に、濾水度が350ml以下になるまで叩解処理してから酵素による糖化処理を行った場合(実験例5〜7)、糖化液に含まれるグルコースが多かった。 In particular, if the freeness was saccharification treatment with the enzyme from the beating treatment until the following 350 ml (Experiment 5-7), glucose was often included in the saccharified solution. この結果から、叩解処理により糖化効率が向上すること、特に叩解処理によりLBKPの濾水度を350ml以下まで低減させることにより糖化効率が大きく向上することが明らかになった。 This result can be improved saccharification efficiency beating revealed that saccharification efficiency is significantly improved by particularly reduced freeness of LBKP by beating to below 350 ml.

[実験例8] [Experimental Example 8]
セルロース含有物として、紙パルプ工場の排水処理工程から回収したパルプ繊維分を含むスラッジ(ペーパースラッジ、PS)を使用した。 As the cellulose-containing material was used sludge (paper sludge, PS) containing pulp fiber content recovered from the waste water treatment process of pulp and paper mills. 濾水度を測定した結果は260mlであった。 The results of the freeness was measured was 260ml.

実験例1と同様の条件で上記ペーパースラッジの糖化を行い、糖化液のグルコース量を測定した。 Perform saccharification of the paper sludge under the same conditions as in Experimental Example 1, to measure the amount of glucose sugar solution. その結果を下記表2に示す。 The results are shown in Table 2.
[実験例9] [Experimental Example 9]
実験例8に記載のペーパースラッジをPFIミル(熊谷理機(株)製)にて濾水度が170mlになるまで叩解処理を行い、フィブリル化スラッジを得た。 Freeness at PFI mill paper sludge described in Experimental Example 8 (manufactured by Kumagaya Riki Co.) performs beating until 170 ml, to obtain a fibrillated sludge. このスラッジを実験例1と同様の条件で糖化し、糖化液のグルコース量を測定した。 The sludge was saccharified under the same conditions as Experimental Example 1, to measure the amount of glucose sugar solution. その結果を下記表2に示す。 The results are shown in Table 2.

[実験例10] [Experimental Example 10]
実験例8に記載のペーパースラッジをPFIミル(熊谷理機(株)製)にて濾水度が135mlになるまで叩解処理を行い、フィブリル化スラッジを得た。 Freeness at PFI mill paper sludge described in Experimental Example 8 (manufactured by Kumagaya Riki Co.) performs beating until 135 ml, to obtain a fibrillated sludge. このスラッジを実験例1と同様の条件で糖化し、糖化液のグルコース量を測定した。 The sludge was saccharified under the same conditions as Experimental Example 1, to measure the amount of glucose sugar solution. その結果を下記表2に示す。 The results are shown in Table 2.

表2から明らかなように、濾水度が200ml以下になるまで叩解処理してから、酵素による糖化処理を行った場合(実験例9および10)は、叩解しなかった場合(実験例8)と比較して、糖化液に含まれるグルコースが多かった。 As apparent from Table 2, when after beating treatment until freeness is below 200 ml, when subjected to saccharification treatment with the enzyme (Experimental Examples 9 and 10), which has not beaten (Experimental Example 8) in comparison with, glucose were often included in the saccharified solution. この結果から、叩解処理によりペーパースラッジの濾水度を200ml以下まで低減させることにより、糖化効率が向上することが明らかになった。 From this result, by reducing the freeness of paper sludge to below 200ml by beating treatment, saccharification efficiency was found to be improved.

Claims (4)

  1. セルロース含有物を叩解処理により濾水度を低減させ、セルラーゼを添加してセルロース含有物を糖化することを特徴とする、セルロース含有物から糖を製造する方法。 How to reduce the freeness by beating the cellulose-containing material, characterized by saccharifying cellulose-containing material by the addition of cellulase to produce sugar from cellulose-containing material.
  2. 前記セルロース含有物が、広葉樹クラフトパルプ、針葉樹クラフトパルプ、機械パルプ、古紙、または紙パルプ工場から回収されるパルプ繊維分を含むペーパースラッジ、またはこれらの混合物である、請求項1に記載の糖の製造方法。 The cellulose-containing material is a paper sludge, or mixtures thereof, including hardwood kraft pulp, softwood kraft pulp, mechanical pulp, waste paper or pulp fiber content that is recovered from the pulp and paper mills, according to claim 1 of the sugar Production method.
  3. 前記セルロース含有物が広葉樹クラフトパルプのときにおいて、濾水度が350ml(カナダ標準型濾水度)以下となるように叩解処理を行う、請求項1または2に記載の糖の製造方法。 In the above case the cellulose-containing material is hardwood kraft pulp, freeness performs beating so that less 350 ml (Canadian Standard Freeness), method for producing sugar according to claim 1 or 2.
  4. 前記セルラーゼが、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、およびβ−グルコシダーゼを含んでなるセルラーゼ混合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の糖の製造方法。 The cellulase, endoglucanase, is exo glucanase, and β- glucosidase comprising at cellulase mixture, method for producing a sugar according to any one of claims 1 to 3.
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