JP2010029862A5

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Publication number: JP2010029862A5
Application number: JP2009245963A
Authority: JP
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2028-02-01

Description

Biothermal decomposition apparatus and method for biomass, and organic raw material production system using biomass raw material

本発明は、バイオマス原料を効率よく水熱分解することができるバイオマスの水熱分解装置及び方法、並びにそれを用いた例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等の有機原料を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムに関する。 The present invention is a biomass hydrothermal decomposition apparatus and method capable of efficiently hydrothermally decomposing biomass raw materials, and efficiently producing organic raw materials such as alcohols, petroleum substitutes or amino acids using the same. The present invention relates to an organic raw material manufacturing system using a biomass raw material.

従来より、希硫酸、濃硫酸による木材等のバイオマスの糖化処理後、固液分離し、液相を中和処理し、エタノール発酵等の原料として利用するエタノール等の製造技術が実用化されている（特許文献１、特許文献２）。
また、糖を出発原料として、化学工業原料生産（例えば乳酸発酵等）も考えられる。
ここで、バイオマスとは、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう（ＪＩＳＫ３６００１２５８参照）。 Conventionally, after saccharification of biomass such as wood with dilute sulfuric acid or concentrated sulfuric acid, solid-liquid separation, neutralization of the liquid phase, and production technology such as ethanol used as a raw material for ethanol fermentation have been put into practical use (Patent Document 1, Patent Document 2).
Moreover, chemical industrial raw material production (for example, lactic acid fermentation etc.) is also considered using sugar as a starting material.
Here, the biomass refers to the accumulation of organisms incorporated into the material circulation system of the earth biosphere or organic substances derived from the organisms (see JIS K 3600 1258).

ここで、現在アルコール原料として用いられているサトウキビ、トウモロコシ等は本来食用に供されるものであるが、これらの食用資源を長期的、安定的に工業用利用資源とすることは、有効食料品のライフサイクルの観点から、好ましくない。 Here, sugarcane, corn, etc., which are currently used as alcohol raw materials, are originally provided for food. However, it is effective food products to make these edible resources long-term and stable for industrial use. From the viewpoint of life cycle, it is not preferable.

このため、将来的に有用な資源と考えられる草本系バイオマスや木質系バイオマスのようなセルロース系資源を有効活用するのは、重要な課題である。 For this reason, it is an important issue to effectively utilize cellulosic resources such as herbaceous biomass and woody biomass that are considered to be useful resources in the future.

また、セルロース系資源では、セルロースは３８〜５０％、ヘミセルロース成分が２３〜３２％と様々で、発酵原料にならないリグニン成分も１５〜２２％とそれぞれ異なっている。多くの課題を抱えたままの工業化研究のため、原料は固定的に想定されており、原料の汎用性を考慮した生産システムの技術の開示は未だないのが現状である。 Cellulosic resources vary from 38 to 50% cellulose and 23 to 32% hemicellulose components, and from 15 to 22% lignin components that do not become fermentation raw materials. For industrialization research with many problems, the raw materials are assumed to be fixed, and there is no disclosure of production system technology considering the versatility of raw materials.

さらに、元来、澱粉原料に較べて発酵原料に不利な方法で、ごみ問題、地球温暖化防止対応などを目標に考えるのであるから、原料を固定的に考えた生産システムでは意味が薄れる。広く一般の廃棄物に適用できなければならない。酵素糖化法そのものも、効率が悪すぎて、将来課題とされているのが現状である。酸処理による糖化率も、過剰反応による糖の過分解などで、およそ７５％（糖化可能成分基準）前後とかなり小さい値となっている。従って、セルロース系資源に対して、エタノール生産収率はおよそ２５％に止まっている（非特許文献１、特許文献３）。 Furthermore, since it is originally considered to be a disadvantageous method for fermenting raw materials compared with starch raw materials, with the goal of dealing with garbage problems and global warming prevention, the meaning is diminished in a production system that considers raw materials fixedly. It must be widely applicable to general waste. Enzymatic saccharification itself is too inefficient and is a future issue. The rate of saccharification by acid treatment is also a very small value of about 75% (based on saccharification possible component) due to excessive decomposition of sugar due to excessive reaction. Therefore, the ethanol production yield is only about 25% with respect to cellulosic resources (Non-patent Documents 1 and 3).

特表平９−５０７３８６号公報Japanese National Patent Publication No. 9-507386 特表平１１−５０６９３４号公報Japanese National Patent Publication No. 11-506934 特開２００５−１６８３３５号公報JP 2005-168335 A

日経バイオビジネス、ｐ．５２、2002年9月Nikkei Biobusiness, p. 52, September 2002 バイオマス―生物資源の高度利用日本農芸化学会編朝倉書店発行１９８５年９月Biomass-Advanced Utilization of Biological Resources Published by Asakura Shoten, September 1985

前記特許文献１及び２にかかる提案においては、反応に必要な硫酸を常に反応系外から供給する必要があり、製造規模の増大と共に、耐酸性の設備及び多量の硫酸の購入コストが増大すると共に、用いた硫酸の廃棄コスト（例えば石膏法による処理のコスト）及び硫酸回収コストが増大するという、問題がある。 In the proposals related to Patent Documents 1 and 2, it is necessary to always supply sulfuric acid necessary for the reaction from outside the reaction system, and as the production scale increases, the acid-resistant equipment and the purchase cost of a large amount of sulfuric acid increase. However, there is a problem that the disposal cost of the used sulfuric acid (for example, the cost of treatment by the gypsum method) and the sulfuric acid recovery cost increase.

前記特許文献３にかかる提案においては、各種セルロース系資源を熱水処理して、酵素法により糖化を行うものであるが、熱水処理する際に、セルロースを糖化する際のリグニン成分等のセルラーゼ阻害物質（非特許文献２）が除去されずにセルロースと混在することとなるので、セルロースの糖化効率が低下する、という問題がある。 In the proposal according to Patent Document 3, various cellulosic resources are hydrothermally treated and saccharified by an enzymatic method. Cellulase such as a lignin component for saccharifying cellulose during hydrothermal treatment Since the inhibitor (Non-patent Document 2) is mixed with cellulose without being removed, there is a problem that the saccharification efficiency of cellulose is lowered.

また、セルロース以外のヘミセルロース成分を含むものであるので、糖化に際しては、セルロース及びヘミセルロース成分に各々適した酵素を用いる必要がある、という問題がある。 Moreover, since hemicellulose components other than cellulose are included, there is a problem that in saccharification, it is necessary to use enzymes suitable for cellulose and hemicellulose components, respectively.

また得られる糖液もセルロースからは６炭糖液、ヘミセルロース成分からは５炭糖液となり、例えばアルコール発酵においても各々適した酵母が必要になり、６炭糖液と５炭糖液とが混在した状態におけるアルコール発酵効率においてもその向上が求められている。 Also, the resulting sugar solution is a 6-carbon sugar solution from cellulose and a 5-carbon sugar solution from the hemicellulose component. For example, a suitable yeast is required for alcohol fermentation, and both a 6-carbon solution and a 5-carbon solution are mixed. There is also a demand for improvement in the alcohol fermentation efficiency in the finished state.

このように、従来の技術では、副反応生成物が酵素糖化阻害を引起し糖収率が減少する現象が起きていたので、酵素糖化阻害物質を除去し、セルロース主体による酵素糖化性を高める水熱分解装置の出現が切望されている。 As described above, in the conventional technique, a phenomenon occurs in which the side reaction product causes enzyme saccharification inhibition and the sugar yield decreases. Therefore, the enzyme saccharification inhibitor is removed, and water that enhances enzyme saccharification mainly by cellulose is used. The appearance of a pyrolysis device is eagerly desired.

本発明は、前記課題に鑑み、バイオマス原料からセルロース主体の成分を分離することができるバイオマスの水熱分解装置及び方法と、並びにそれを用いた効率的な糖液の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機物原料（例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等）を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム及び方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention performs a biomass hydrothermal decomposition apparatus and method capable of separating a cellulose-based component from a biomass raw material, an efficient sugar solution using the same, and the sugar An object of the present invention is to provide an organic raw material production system and method using a biomass raw material capable of efficiently producing various organic raw materials (for example, alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) based on the liquid. .

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置と、供給されたバイオマス原料を、いずれか一方から装置本体の内部に搬送すると共に、前記バイオマス原料の供給箇所とは異なる端部側から加圧熱水を本体内部に供給し、前記バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させつつ水熱分解し、排出する加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、前記バイオマス原料中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解装置とを具備してなり、前記水熱分解装置の反応温度が１８０〜２４０℃であると共に、加圧熱水の状態であって、前記バイオマス供給装置がマテリアルシール機構を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。 1st invention of this invention for solving the subject mentioned above is either the biomass supply apparatus which supplies the biomass raw material which has a cellulose, hemicellulose, and a lignin from under normal pressure to under pressure, and the supplied biomass raw material. while feeding transportable to the apparatus main body from the pressurized hot water is supplied into the body from different ends side to the feed point of the biomass feedstock, while opposed contacting the biomass material and hot compressed water water pyrolyzing and transfers lignin components and hemicellulose components in pressurized hot water to be discharged, it was and a hydrothermal decomposition apparatus comprising separating lignin components and hemicellulose components from the biomass material in the water heat The decomposition apparatus has a reaction temperature of 180 to 240 ° C. and is in a state of pressurized hot water, and the biomass supply apparatus has a material seal mechanism. Lying in biomass hydrothermal decomposition apparatus according to claim to.

第２の発明は、第１の発明において、前記反応温度の各温度の水の飽和蒸気圧に、更に０．１〜０．５ＭＰａ高い圧力であることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。 A second invention is the biomass hydrothermal decomposition apparatus according to the first invention, characterized in that the pressure is higher by 0.1 to 0.5 MPa than the saturated vapor pressure of water at each of the reaction temperatures. is there.

第３の発明は、第１又は２のいずれか一つの発明において、供給するバイオマス原料と加圧熱水との重量比は、１：１〜１：１０であることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。 3rd invention is the water of biomass characterized by the weight ratio of the biomass raw material supplied and pressurized hot water being 1: 1-1: 10 in any one invention of 1st or 2 Located in the pyrolysis unit.

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記水熱分解装置が、傾斜型又は縦型の装置であることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。 A fourth invention is the biomass hydrothermal decomposition apparatus according to any one of the first to third inventions, wherein the hydrothermal decomposition apparatus is an inclined or vertical apparatus.

第５の発明は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給工程と、供給されたバイオマス原料を、いずれか一方から装置本体の内部に搬送すると共に、前記バイオマス原料の供給箇所とは異なる端部側から加圧熱水を本体内部に供給し、前記バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させつつ水熱分解し、排出する加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、前記バイオマス原料中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解工程とを具備し、前記水熱分解の反応温度が１８０〜２４０℃であると共に、加圧熱水の状態であって、前記バイオマス供給工程がマテリアルシール機構を有するバイオマス供給装置でバイオマス原料を供給することを特徴とするバイオマスの水熱分解方法にある。 A fifth invention is cellulose, the biomass supply step of supplying a biomass material under normal pressure to under pressure with hemicellulose and lignin, the supplied biomass feedstock, as well as feeding transportable inside the from either the apparatus body, Pressurized hot water that supplies pressurized hot water to the inside of the main body from an end side different from the supply location of the biomass raw material, hydrothermally decomposes and discharges the biomass raw material and the pressurized hot water while facing each other And a hydrothermal decomposition step of transferring the lignin component and the hemicellulose component to the biomass raw material and separating the lignin component and the hemicellulose component from the biomass raw material, and the reaction temperature of the hydrothermal decomposition is 180 to 240 ° C, In the state of pressurized hot water, the biomass supply process supplies biomass raw materials with a biomass supply device having a material seal mechanism In hydrothermal decomposition method of the biomass, characterized in that that.

第６の発明は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を前処理する前処理装置と、第１乃至４のいずれか一つの水熱分解装置と、前記水熱分解装置から排出される前記バイオマス固形分中のセルロースを酵素処理して６炭糖を含む糖液に酵素分解する第１の酵素分解装置と、該第１の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。 6th invention is the pre-processing apparatus which pre-processes the biomass raw material which has a cellulose, hemicellulose, and lignin , the hydrothermal decomposition apparatus in any one of 1st thru | or 4 , and the biomass discharged | emitted from the said hydrothermal decomposition apparatus A first enzyme decomposing apparatus that enzymatically decomposes cellulose in solid content into a sugar solution containing 6 carbon sugars, and a sugar solution obtained by the first enzyme decomposing apparatus to produce alcohol by fermentation treatment. And a fermentation apparatus for producing any one of petroleum products, petroleum substitutes or amino acids, in an organic raw material production system using a biomass raw material.

第７の発明は、第６の発明において、熱水排出液中のヘミセルロース成分を酵素処理して５炭糖を含む糖液に酵素分解する第２の酵素分解装置と、該第２の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。 According to a seventh invention, in the sixth invention , a second enzyme decomposing apparatus for enzymatically decomposing the hemicellulose component in the hot water discharge liquid into a sugar liquid containing pentose, and the second enzymatic decomposition A fermentation apparatus for producing any one of alcohols, petroleum substitutes or amino acids by fermentation treatment using the sugar solution obtained in the apparatus, In the manufacturing system.

本発明によれば、スクリュー手段により搬送されるバイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させる水熱分解装置を用いることにより、目的成分であるセルロース（酵素糖化により６炭糖液となる）を生成する反応以外の副反応物（リグニン成分、ヘミセルロース成分）を加圧熱水中に移行させることにより、セルロース主体のバイオマス固形分を得ることができる。その結果、６炭糖液を効率よく糖化させて、該糖液を基点として、各種有機原料（例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等）を効率よく製造することができる。 According to the present invention, by using a hydrothermal decomposition apparatus in which a biomass raw material conveyed by a screw means and pressurized hot water are brought into contact with each other, cellulose (which becomes a hexose solution by enzymatic saccharification) is obtained as a target component. By transferring side reaction products (lignin component, hemicellulose component) other than the reaction to be produced into pressurized hot water, a biomass solid content mainly composed of cellulose can be obtained. As a result, it is possible to efficiently saccharify the 6-carbon sugar liquid and efficiently produce various organic raw materials (for example, alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) using the sugar liquid as a starting point.

また、対向接触させることにより、熱水に可溶化され易い成分から順次反応系外へ排出されると共に、バイオマスの投入部から熱水投入部まで温度勾配が生じる為、ヘミセルロース成分の過分解が抑制され、結果的に５炭糖成分を効率よく回収することができる。 In addition, due to the opposing contact, components that are easily solubilized in hot water are sequentially discharged out of the reaction system, and a temperature gradient is generated from the biomass charging section to the hot water charging section, thereby suppressing the excessive decomposition of the hemicellulose component. As a result, the pentose component can be efficiently recovered.

図１は、実施例１に係る水熱分解装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a hydrothermal decomposition apparatus according to a first embodiment. 図２は、実施例１に係る他の水熱分解装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of another hydrothermal decomposition apparatus according to the first embodiment. 図３は、実施例１に係る他の水熱分解装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of another hydrothermal decomposition apparatus according to the first embodiment. 図４は、実施例１に係る他の水熱分解装置の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of another hydrothermal decomposition apparatus according to the first embodiment. 図５は、実施例２に係るアルコール製造システムの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of an alcohol production system according to the second embodiment. 図６は、実施例３に係るアルコール製造システムの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an alcohol production system according to the third embodiment.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

本発明による実施例に係るバイオマスの水熱分解装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係るバイオマスの水熱分解装置を示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係るバイオマスの水熱分解装置４１Ａは、バイオマス原料１１を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置３１と、供給されたバイオマス原料（本実施例では、例えば麦わら等）１１を、下端部側から傾斜型装置本体（以下「装置本体」という）４２の内部に搬送スクリュー４３により徐々に搬送すると共に、前記バイオマス原料１１の供給箇所とは異なる上端部側から加圧熱水１５を装置本体４２内部に供給し、バイオマス原料１１と加圧熱水１５とを対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水１５中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス原料１１中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解装置４１Ａと、装置本体４２の上端部側からバイオマス固形分１７を加圧下から常圧下に抜出すバイオマス抜出装置５１とを具備するものである。 A biomass hydrothermal decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition apparatus according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the biomass hydrothermal decomposition apparatus 41A according to the present embodiment includes a biomass supply device 31 that supplies the biomass raw material 11 from normal pressure to pressurized pressure, and a supplied biomass raw material (in this embodiment, For example, the straw 11 is gradually conveyed from the lower end side to the inside of the inclined apparatus main body (hereinafter referred to as “apparatus main body”) 42 by the conveying screw 43, and the upper end side is different from the supply location of the biomass raw material 11. The pressurized hot water 15 is supplied to the inside of the apparatus main body 42, hydrothermally decomposed while the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are brought into contact with each other, and the lignin component and the hemicellulose component are transferred into the pressurized hot water 15. The hydrothermal decomposition apparatus 41A obtained by separating the lignin component and the hemicellulose component from the biomass raw material 11 and the biomass solids from the upper end side of the apparatus main body 42 7 is for and a biomass discharger 51 to withdraw the atmospheric pressure from the pressure.

なお、本実施例では、バイオマス原料１１を下端部側から供給しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これとは逆に上端部側から供給するようにしてもよく、この際には、加圧熱水１５は下端部側から供給する。
前記常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置３１としては、例えばピストンポンプ又はスラリーポンプ等のポンプ手段を挙げることができる。 In the present embodiment, the biomass raw material 11 is supplied from the lower end side, but the present invention is not limited to this, and conversely, the biomass raw material 11 may be supplied from the upper end side. At this time, the pressurized hot water 15 is supplied from the lower end side.
Examples of the biomass supply device 31 that supplies from the normal pressure to the pressurization include pump means such as a piston pump or a slurry pump.

また、水熱分解装置４１Ａは、本実施例では、図１に示すように傾斜型の装置としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に示すような縦型の水熱分解装置４１Ｂとしてもよい。また、水平型の水熱分解反応装置としてもよい。 Further, in this embodiment, the hydrothermal decomposition apparatus 41A is an inclined apparatus as shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to this, and the vertical water as shown in FIG. It is good also as the thermal decomposition apparatus 41B. Moreover, it is good also as a horizontal-type hydrothermal decomposition reaction apparatus.

ここで、傾斜型又は垂直型とするのは、水熱分解反応において発生したガスや原料中に持ち込まれたガス等が上方から速やかに抜けることができ好ましいからである。また、加圧熱水１５で分解生成物を抽出するので、抽出効率の点から上方から下方に向かって抽出物の濃度が高まることとなり、好ましいものとなる。 Here, the inclined type or the vertical type is preferable because the gas generated in the hydrothermal decomposition reaction, the gas brought into the raw material, and the like can quickly escape from above. Moreover, since a decomposition product is extracted with the pressurized hot water 15, the concentration of the extract increases from the upper side to the lower side from the point of extraction efficiency, which is preferable.

前記搬送スクリュー４３を設けることにより、１）固液カウンターフローでの固形分の搬送が可能となる。２）装置本体４２内で固液の分離が可能となる。３）装置本体４２内で固体表面、固体中の加圧熱水の混合が進み反応が促進される。 By providing the transportable Okusu clew 43, 1) solid-liquid conveying solids in counter-current flow is possible. 2) Solid-liquid separation can be performed in the apparatus main body 42. 3) Mixing of the surface of the solid in the apparatus main body 42 and pressurized hot water in the solid proceeds and the reaction is promoted.

また、図３の水熱分解装置４１Ｃに示すように、前記搬送スクリュー４３に熱水排出液１６の抜出し孔１６ａの閉塞を防止するスクレーパー４３ａを設けるようにしてもよい。 Further, as shown in the hydrothermal decomposition apparatus 41C of FIG. 3, the conveying screw 43 may be provided with a scraper 43a for preventing the extraction hole 16a of the hot water discharge liquid 16 from being blocked.

ここで、前記水熱分解装置４１Ａ〜Ｃに供給するバイオマスとしては、特に限定されるものではなく、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう（ＪＩＳＫ３６００１２５８参照）が、本発明では特に木質系の例えば広葉樹、草本系等のリグノセルロース資源や農業系廃棄物、食品廃棄物等を用いるのが好ましい。 Here, the biomass supplied to the hydrothermal decomposition apparatuses 41A to 41C is not particularly limited, and is an accumulation of organic substances derived from organisms or organisms incorporated in the material circulation system of the earth biosphere. However, in the present invention, it is particularly preferable to use woody lignocellulosic resources such as hardwood, herbaceous, agricultural waste, food waste, and the like.

また、前記バイオマス原料１１としては、粒径は特に限定されるものではないが、５ｍｍ以下に粉砕することが好ましい。
本実施例では、バイオマスの供給前において、前処理装置として、例えば粉砕装置を用いて前処理するようにしてもよい。また、洗浄装置により洗浄するようにしてもよい。
なお、バイオマス原料１１として、例えば籾殻等の場合には、粉砕処理することなく、そのまま水熱分解装置４１Ａに供給することができるものとなる。 The biomass raw material 11 is not particularly limited in particle size, but is preferably pulverized to 5 mm or less.
In this embodiment, before the biomass is supplied, the pretreatment device may be pretreated using, for example, a pulverizer. Moreover, you may make it wash | clean with a washing | cleaning apparatus.
In addition, when the biomass raw material 11 is, for example, rice husk or the like, it can be supplied to the hydrothermal decomposition apparatus 41A as it is without being pulverized.

また、水熱分解装置４１Ａにおける、反応温度は１８０〜２４０℃の範囲とするのが好ましい。さらに好ましくは２００〜２３０℃とするのがよい。
これは、１８０℃未満の低温では、水熱分解速度が小さく、長い分解時間が必要となり、装置の大型化につながり、好ましくないからである。一方２４０℃を超える温度では、分解速度が過大となり、セルロース成分が固体から液体側へ移行を増大すると共に、ヘミセルロース系糖類の過分解が促進され、好ましくないからである。
また、ヘミセルロース成分は約１４０℃付近から、セルロースは約２３０℃付近から、リグニン成分は１４０℃付近から溶解するが、セルロースを固形分側に残し、且つヘミセルロース成分及びリグニン成分が十分な分解速度を持つ１８０℃〜２４０℃の範囲とするのがよい。 The reaction temperature in the hydrothermal decomposition apparatus 41A is preferably in the range of 180 to 240 ° C. More preferably, it is good to set it as 200-230 degreeC.
This is because at a low temperature of less than 180 ° C., the hydrothermal decomposition rate is low, a long decomposition time is required, leading to an increase in the size of the apparatus, which is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds 240 ° C., the decomposition rate becomes excessive, and the cellulose component increases from the solid to the liquid side, and the excessive decomposition of the hemicellulose saccharide is promoted, which is not preferable.
The hemicellulose component dissolves from about 140 ° C., the cellulose from about 230 ° C., and the lignin component from about 140 ° C., but the cellulose remains on the solid side, and the hemicellulose component and the lignin component have a sufficient decomposition rate. It is good to set it as the range of 180 to 240 degreeC which it has.

また、反応圧力は本体内部が加圧熱水の状態となる、各温度の水の飽和蒸気圧に更に０．１〜０．５ＭＰａの高い圧力とするのが好ましい。
また、反応時間は２０分以下、３分〜１０分とするのが好ましい。これはあまり長く反応を行うと過分解物の割合が増大し、好ましくないからである。 The reaction pressure is preferably set to a pressure higher by 0.1 to 0.5 MPa than the saturated vapor pressure of water at each temperature at which the inside of the main body is in the state of pressurized hot water.
The reaction time is preferably 20 minutes or less and 3 minutes to 10 minutes. This is because if the reaction is carried out too long, the proportion of the overdecomposed product increases, which is not preferable.

ここで、本発明では、水熱分解装置の本体内の加圧熱水１５とバイオマス原料１１との流動は、バイオマス原料１１と加圧熱水１５とを対向接触させる、いわゆるカウンターフローで接触・撹拌・流動するようにすることが好ましい。 Here, in the present invention, the flow of the pressurized hot water 15 and the biomass raw material 11 in the main body of the hydrothermal decomposition apparatus is contacted by a so-called counter flow in which the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are opposed to each other. It is preferable to stir and flow.

また、前記水熱分解装置では、バイオマス原料１１の固形分は図中左側から供給され、一方加圧熱水１５は図中右側から供給され、相互が移動することにより、加圧熱水１５（熱水、分解物が溶解した液）は、固体であるバイオマス原料１１とカウンターフローに固体粒子間に滲みながら移動することとなる。 Further, in the hydrothermal decomposition apparatus, the solid content of the biomass raw material 11 is supplied from the left side in the figure, while the pressurized hot water 15 is supplied from the right side in the figure, and the pressurized hot water 15 ( The hot water and the liquid in which the decomposition products are dissolved) move while oozing between the solid raw material 11 and the counter flow between the solid particles.

その対向接触の際、固体であるバイオマス原料１１が加圧熱水１５により分解すると、その分解物が加圧熱水１５側に溶解移行することとなる。 When the biomass material 11 that is a solid is decomposed by the pressurized hot water 15 during the facing contact, the decomposed product is dissolved and transferred to the pressurized hot water 15 side.

また、固体と液体との固液比は、液体分が少ないほど回収水及び水熱分解のための加温のスチーム量を減らすことができるので好ましい。
ここで、供給するバイオマス原料と加圧熱水との重量比は、装置構成により適宜異なるが、例えば１：１〜１：１０、より好ましくは１：１〜１：５とするのが好ましい。 Further, the solid-liquid ratio of the solid to the liquid is preferably as the liquid content is small because the amount of steam for heating for the recovered water and hydrothermal decomposition can be reduced.
Here, the weight ratio of the biomass raw material to be supplied and the pressurized hot water varies depending on the apparatus configuration, but is preferably 1: 1 to 1:10, and more preferably 1: 1 to 1: 5, for example.

本実施例によれば、予めバイオマス原料１１と水とを混合して装置本体に供給するようなスラリー流通式の反応装置では、スラリーの流動性をもたせるために、固体に対してかなり多量の水（重量比で１０〜２０倍）を加えなければならないが、原料であるバイオマス原料１１と、バイオマス中のリグニン成分及びヘミセルロース成分を除去する加圧熱水１５とを水熱分解装置４１Ａに別系統で供給するため、固体に対する液体の重量比を小さくすることができ、装置の経済性の向上に寄与することとなる。 According to the present embodiment, in the slurry flow type reaction apparatus in which the biomass raw material 11 and water are mixed in advance and supplied to the apparatus main body, a considerably large amount of water is added to the solid in order to provide the fluidity of the slurry. (10 to 20 times by weight) must be added, but the biomass raw material 11 that is the raw material and the pressurized hot water 15 that removes the lignin component and hemicellulose component in the biomass are separated into a hydrothermal decomposition apparatus 41A. Therefore, the weight ratio of the liquid to the solid can be reduced, which contributes to improvement of the economic efficiency of the apparatus.

なお、本発明では装置本体４２の内部には気体部分が存在することとなるので、加圧窒素（Ｎ₂）を内部に供給するようにしている。 In the present invention, since a gas portion exists inside the apparatus main body 42, pressurized nitrogen (N ₂ ) is supplied to the inside.

また、水熱分解装置内におけるバイオマス原料１１の昇温は、装置本体４２内で加圧熱水１５と接触させることによる直接熱交換で実施可能である。なお、必要に応じて、外部から水蒸気等を用いて加温するようにしてもよい。 Further, the temperature increase of the biomass raw material 11 in the hydrothermal decomposition apparatus can be performed by direct heat exchange by bringing the biomass raw material 11 into contact with the pressurized hot water 15 in the apparatus main body 42. In addition, you may make it heat using water vapor | steam etc. from the outside as needed.

ここで、バイオマス供給装置３１は、バイオマス自体によるマテリアルシール機構を有するスクリュー式押出機構３２を採用し、固形のバイオマス原料１１を常圧下から加圧下へ供給するものである。
すなわち、スクリューフィーダー３２ａと油圧シリンダー３２ｂとからなる押出機構３２とすることで、内部に供給されたバイオマス原料１１が圧縮され、バイオマスプラグ３３を形成し、このバイオマスプラグ３３自身で水熱分解装置内圧力を遮断するマテリアルシールを行うようにしている。スクリューフィーダー３２ａにより徐々に押されて、油圧シリンダー３２ｂの先端部分から徐々にバイオマスが切り出され、装置本体４２内部に確実にバイオマス原料１１を供給することとなる。 Here, the biomass supply apparatus 31 employs a screw-type extrusion mechanism 32 having a material seal mechanism by the biomass itself, and supplies the solid biomass raw material 11 from under normal pressure to under pressure.
That is, by using the extrusion mechanism 32 including the screw feeder 32a and the hydraulic cylinder 32b, the biomass raw material 11 supplied to the inside is compressed to form the biomass plug 33, and the biomass plug 33 itself is used in the hydrothermal decomposition apparatus. A material seal that cuts off pressure is used. The biomass is gradually pushed out by the screw feeder 32a and gradually cut out from the tip of the hydraulic cylinder 32b, and the biomass raw material 11 is reliably supplied into the apparatus main body 42.

また、バイオマス抜出装置５１は、その構成は前記バイオマス供給装置３１と同様であり、スクリューフィーダー５２ａと油圧シリンダー５２ｂとからなる押出機構５２とすることで、水熱分解装置で反応したバイオマス固形分１７が圧縮され、バイオマスプラグ５３を形成し、このバイオマスプラグ５３自身で水熱分解装置内圧力を遮断するマテリアルシールを行うようにしている。そして、熱水排出液１６にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行させたバイオマス固形分１７を加圧下から常圧下へ排出を可能とするものである。この際、バイオマスプラグ５３から残留された水分が脱水される。
この脱水液５４は、加圧熱水可溶分（リグニン成分及びヘミセルロース成分）を含むものであるので、熱水排出液１６に送られ、熱水排出液１６と共に別途処理される。 The biomass extraction device 51 has the same configuration as that of the biomass supply device 31. By using an extrusion mechanism 52 composed of a screw feeder 52a and a hydraulic cylinder 52b, the biomass solid content reacted in the hydrothermal decomposition device. 17 is compressed to form a biomass plug 53, and the biomass plug 53 itself performs a material seal that cuts off the pressure in the hydrothermal decomposition apparatus. And the biomass solid content 17 which transferred the lignin component and the hemicellulose component to the hot water discharge liquid 16 can be discharged from under pressure to normal pressure. At this time, water remaining from the biomass plug 53 is dehydrated.
Since the dehydrated liquid 54 contains a pressurized hot water soluble component (lignin component and hemicellulose component), the dehydrated liquid 54 is sent to the hot water discharge liquid 16 and separately processed together with the hot water discharge liquid 16.

また、バイオマス抜出装置５１内で、加圧状態から常圧状態に変化するので、排出されたバイオマス固形分１７は、爆砕されることとなり、繊維が破壊され、後の工程である酵素糖化における糖化効率が向上することとなる。 Moreover, since it changes from a pressurization state to a normal pressure state in the biomass extraction apparatus 51, the discharged biomass solid content 17 will be exploded, the fiber is destroyed, and in the enzymatic saccharification, which is a later step. Saccharification efficiency will be improved.

また、バイオマス抜出装置５１においては、低分子化した揮発性の酵素糖化阻害成分又はエタノール発酵阻害成分のいずれか一方又は両方を除去することができる。 Moreover, in the biomass extraction apparatus 51, either one or both of the low-molecular-weight volatile enzyme saccharification inhibiting component and the ethanol fermentation inhibiting component can be removed.

また、本発明においては、バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させることにより、熱水に可溶化され易い成分から順次排出されると共に、バイオマスの投入部から熱水投入部まで温度勾配が生じる為、ヘミセルロース成分の過分解が抑制され、結果的に５炭糖成分が効率よく回収することができる。
さらに、対向接触させることで、熱回収ができシステム効率から好ましいものとなる。 Further, in the present invention, the biomass raw material and the pressurized hot water are brought into contact with each other so that the components that are easily solubilized in the hot water are sequentially discharged, and the temperature gradient from the biomass charging section to the hot water charging section is increased. Therefore, the excessive decomposition of the hemicellulose component is suppressed, and as a result, the pentose component can be efficiently recovered.
Furthermore, heat recovery can be achieved by making the opposite contact, which is preferable in terms of system efficiency.

また、図４に示す水熱分解装置４１Ｄに示すように、バイオマス抜出装置５１で分離され脱水液５４を再度装置本体４２内に供給するようにしてもよい。これにより、装置本体４２の内部に供給する加圧熱水量の削減を図ることができる。
また、理想的なカウンターフローの実現が可能となる。 Moreover, as shown in the hydrothermal decomposition apparatus 41D shown in FIG. 4, you may make it supply the dehydrating liquid 54 isolate | separated with the biomass extraction apparatus 51 in the apparatus main body 42 again. Thereby, the amount of pressurized hot water supplied to the inside of the apparatus main body 42 can be reduced.
In addition, an ideal counter flow can be realized.

また、図４に示すよう水熱分解装置４１Ｄでは、装置本体４２のバイオマス原料１１が供給される部分でバイオマスに含まれる余剰水３４を除去するように、余剰水除去ラインを設けるようにしている。この余剰水３４はバイオマス原料１１を湿潤状態にするのに用いてもよい。 Moreover, in the hydrothermal decomposition apparatus 41D as shown in FIG. 4, the surplus water removal line is provided so that the surplus water 34 contained in biomass may be removed in the part to which the biomass raw material 11 of the apparatus main body 42 is supplied. . This surplus water 34 may be used to make the biomass material 11 wet.

本発明による実施例２に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコールの製造システムについて、図面を参照して説明する。図５は、実施例に係るバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムを示す概念図である。
図５に示すように、本実施例に係るバイオマス原料を用いたアルコールの製造システム１０−１は、バイオマス原料１１を例えば粉砕処理する前処理装置１２と、前処理したバイオマス粉砕物１３を加圧熱水１５と対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水１５中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス固体中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる図１に示す水熱分解装置４１Ａと、前記水熱分解装置４１Ａから排出されるバイオマス固形分１７中のセルロースを酵素処理して６炭糖を含む糖液に酵素（セルラーゼ）１８−１で酵素分解する第１の酵素分解装置１９−１と、第１の酵素分解装置１９−１で得られた第１の糖液（６炭糖）２０−１を用いて、発酵処理によりアルコール類（本実施の形態ではエタノール）を製造する第１のアルコール発酵装置２１−１と、第１のアルコール発酵液２２−１を精製して目的生成物のエタノール２３と残渣２４−１とに分離処理する第１の精製装置２５−１とを具備するものである。 An alcohol production system that is an organic raw material using a biomass raw material according to Example 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5: is a conceptual diagram which shows the manufacturing system of the organic raw material using the biomass raw material which concerns on an Example.
As shown in FIG. 5, the alcohol production system 10-1 using the biomass raw material according to the present embodiment pressurizes the pretreatment device 12 for pulverizing the biomass raw material 11 and the pretreated biomass pulverized material 13. Hydrothermal decomposition as shown in FIG. 1 is performed by hydrothermal decomposition while facing the hot water 15, transferring the lignin component and hemicellulose component into the pressurized hot water 15, and separating the lignin component and hemicellulose component from the biomass solid. The first enzymatic decomposition in which the cellulose in the biomass solids 17 discharged from the apparatus 41A and the hydrothermal decomposition apparatus 41A is enzymatically processed and enzymatically decomposed into a sugar solution containing 6-carbon sugar by an enzyme (cellulase) 18-1. The alcohol (this embodiment) is subjected to fermentation treatment using the apparatus 19-1 and the first sugar solution (hexose) 20-1 obtained by the first enzymatic decomposition apparatus 19-1. Is the first alcohol fermentation apparatus 21-1 that produces ethanol), and the first purification that purifies the first alcohol fermentation broth 22-1 and separates it into the target product ethanol 23 and residue 24-1. And a device 25-1.

本発明によれば、図１に示すような水熱分解装置４１Ａにおいて、カウンターフローを採用することにより、液体側の加圧熱水１５中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行させ、固体側のバイオマス固形分１７にはセルロースがとどまることとなり、酵素糖化の第１の酵素分解装置１９−１により第１の糖液（６炭糖）２０−１を得ることとなる。
そして、６炭糖に応じた発酵（最終製品に応じた発酵：本実施例では第１のアルコール発酵装置２１−１を用いてエタノール２３を発酵により求める）プロセスを構築することができる。 According to the present invention, in the hydrothermal decomposition apparatus 41A as shown in FIG. 1, by adopting a counter flow, the lignin component and the hemicellulose component are transferred into the pressurized hot water 15 on the liquid side, and the biomass on the solid side Cellulose remains in the solid content 17, and the first sugar solution (hexose) 20-1 is obtained by the first enzymatic decomposition apparatus 19-1 for enzymatic saccharification.
And the fermentation (fermentation according to a final product: The ethanol 23 is calculated | required by fermentation using the 1st alcohol fermentation apparatus 21-1 in this Example) according to hexose can be constructed | assembled.

本実施例では、発酵処理により求めるものとして、アルコール類のエタノールを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アルコール類以外の、化成品原料となる石油代替品類又は食品・飼料原料となるアミノ酸類を発酵装置により得ることができる。 In the present example, ethanol as an alcohol was exemplified as what is obtained by fermentation treatment. However, the present invention is not limited to this, and petroleum substitutes or foods and feeds that are raw materials for chemical products other than alcohols. Amino acids as raw materials can be obtained by a fermentation apparatus.

ここで、糖液を基点とした化成品としては、例えばＬＰＧ、自動車用燃料、航空機用ジェット燃料、灯油、ディーゼル油、各種重油、燃料ガス、ナフサ、ナフサ分解物であるエチレングリコール、エタノールアミン、アルコールエトキシレート、塩ビポリマー、アルキルアルミニウム、ＰＶＡ、酢酸ビニルエマルジョン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＭＭＡ樹脂、ナイロン、ポリエステル等を挙げることができる。よって、枯渇燃料である原油由来の化成品の代替品及びその代替品製造原料としてバイオマス由来の糖液を効率的に利用することができる。 Examples of the chemical products which as a base point a sugar solution, for example LPG, fuel vehicles, aircraft jet fuel, kerosene, diesel oil, various heavy oil, fuel gas, naphtha, ethylene glycol is a naphtha decomposition product, ethanolamine , Alcohol ethoxylate, vinyl chloride polymer, alkylaluminum, PVA, vinyl acetate emulsion, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, MMA resin, nylon, polyester and the like. Therefore, the sugar solution derived from biomass can be efficiently used as a substitute for a chemical product derived from crude oil, which is a depleted fuel, and as a raw material for producing the substitute.

本発明による実施例３に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコール製造システムについて、図面を参照して説明する。
図６は、本実施例に係るバイオマス原料を用いた有機原料のアルコール製造システムを示す概念図である。
図６に示すように、本実施例に係るバイオマス原料を用いたアルコールの製造システム１０−２は、図５に示すアルコール製造システム１０−１において、水熱分解装置４１Ａから排出される熱水排出液１６中に移行されたヘミセルロース成分を酵素処理して５炭糖を含む第２の糖液２０−２に酵素分解する第２の酵素分解装置１９−２を設けてなるものである。
なお、酵素分解装置、アルコール発酵装置、精製装置は、それぞれ別途２機（第１の酵素分解装置１９−１、第２の酵素分解装置１９−２、第１のアルコール発酵装置２１−１、第２のアルコール発酵装置２１−２、第１の精製装置２５−１、第２の精製装置２５−２）設置している。そして、第１の糖液（６炭糖）２０−１、第２の糖液（５炭糖）２０−２に応じた酵素分解工程、アルコール発酵工程及び精製工程を行うようにして、エタノール２３を得るようにしている。 An alcohol production system that is an organic material using a biomass material according to Example 3 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an organic raw material alcohol production system using a biomass raw material according to the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the alcohol production system 10-2 using the biomass raw material according to the present embodiment is a hot water discharge discharged from the hydrothermal decomposition apparatus 41A in the alcohol production system 10-1 shown in FIG. 5 . The hemicellulose component transferred into the liquid 16 is subjected to an enzyme treatment to provide a second enzymatic decomposition apparatus 19-2 for enzymatic decomposition into a second sugar liquid 20-2 containing pentose.
In addition, the enzyme decomposing apparatus, the alcohol fermentation apparatus, and the refining apparatus are separately two machines (first enzyme decomposing apparatus 19-1, second enzyme decomposing apparatus 19-2, first alcohol fermenting apparatus 21-1, 2 alcohol fermentation apparatus 21-2, first purification apparatus 25-1, and second purification apparatus 25-2). Then, the ethanol decomposition process, the alcohol fermentation process, and the purification process are performed according to the first sugar solution (hexose) 20-1 and the second sugar solution (pentose) 20-2. Like to get.

そして、本実施例では、第２の酵素分解装置１９−２で得られた第２の糖液（５炭糖）２０−２を用いて、発酵処理によりエタノール２３を製造することができる。 In this example, ethanol 23 can be produced by fermentation using the second sugar liquid (pentose) 20-2 obtained by the second enzymatic decomposition apparatus 19-2.

なお、熱水排出液は必ずしも別系統において処理するものではなく、例えば酵素分解装置以降の工程を共通化したり、アルコール発酵装置以降の工程を共通化したり、あるいは精製装置以降を共通化する等適宜変更を行うことができる。 Incidentally, the discharged hot water is not necessarily processed in a separate system, for example, to common the process of enzymatic degradation instrumentation ring is set to other than later, a common or shared, or after purifying apparatus since the alcohol fermenter step It is possible to make appropriate changes.

本発明によれば、水熱分解装置４１Ａにおいて、カウンターフローを採用することにより、固体側のバイオマス固形分１７では、セルロースがとどまることとなり、酵素糖化の第１の酵素分解装置１９−１により第１の糖液（６炭糖）２０−１を得ると共に、液体側の加圧熱水１５では、その加圧熱水に可溶したヘミセルロース成分を熱水排出液１６として分離し、別途酵素糖化の第２の酵素分解装置１９−２により第２の糖液（５炭糖）２０−２を得るので、両者を効率よく分離して各々糖化することが可能となる。そして、６炭糖、５炭糖に応じた発酵（最終製品に応じた発酵：例：エタノール発酵）プロセスを構築することができる。 According to the present invention, in the hydrothermal decomposition apparatus 41A, by adopting a counter flow, cellulose remains in the biomass solid content 17 on the solid side, and the first enzymatic decomposition apparatus 19-1 for enzymatic saccharification changes the first. 1 sugar liquid (6-carbon sugar) 20-1 is obtained, and in the pressurized hot water 15 on the liquid side, the hemicellulose component soluble in the pressurized hot water is separated as the hot water discharge liquid 16 and separately saccharified. Since the second sugar solution (5-carbon sugar) 20-2 is obtained by the second enzymatic decomposition device 19-2, both can be efficiently separated and saccharified. And the fermentation (fermentation according to the final product: example: ethanol fermentation) process according to hexose and pentose can be constructed.

このように、水熱分解装置４１Ａにおけるカウンターフローを採用することによって６炭糖を得る酵素糖化反応において阻害物質となる副反応成分や加圧熱水に可溶なリグニン成分を加圧熱水１５側に移行させるため、セルロース主体のバイオマス固形分１７となり、その後の糖化反応における６炭糖の糖化反応収率が向上する。 Thus, by adopting the counter flow in the hydrothermal decomposition apparatus 41A, the side reaction component that becomes an inhibitor in the enzymatic saccharification reaction to obtain hexose, and the lignin component that is soluble in pressurized hot water are used as the pressurized hot water 15. Therefore, the biomass solid content 17 mainly composed of cellulose is obtained, and the saccharification reaction yield of hexose in the subsequent saccharification reaction is improved.

一方、分離された熱水排出液１６に含まれるヘミセルロース成分は、その後第２の酵素分解装置１９−２において糖化され、５炭糖を含む糖液を得ることができる。
そして、６炭糖、５炭糖の各々に適した酵母等を用いることでエタノールを効率的に個別に発酵により求めることができるものとなる。 On the other hand, the hemicellulose component contained in the separated hot water discharge liquid 16 is then saccharified in the second enzymatic decomposition apparatus 19-2 to obtain a sugar liquid containing pentose.
And by using yeast suitable for each of hexose and pentose, ethanol can be obtained efficiently and individually by fermentation.

このように、従来の技術では、副反応生成物が、酵素糖化阻害を引起し糖収率が減少する現象が起きていたが、本発明によれば、バイオマス原料からセルロース主体の成分とヘミセルロース成分を加圧熱水に移行させて両者を分離し、各々に適した効率的な糖液（６炭糖液、５炭糖液）の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機原料（例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等）を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム及び方法を提供することが可能となる。 As described above, in the conventional technique, the side reaction product causes the enzyme saccharification inhibition and the sugar yield is reduced. According to the present invention, the cellulose-based component and the hemicellulose component from the biomass material are used. Is converted into pressurized hot water to separate the two, and an efficient sugar solution (6-carbon sugar solution, 5-carbon sugar solution) suitable for each is manufactured, and various organic raw materials are used based on the sugar solution. It is possible to provide an organic raw material production system and method using a biomass raw material that can efficiently produce (for example, alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.).

以上のように、本発明によれば、水熱分解装置により、バイオマス原料からセルロース主体の成分を分離し、効率的な糖液の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機（例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等）を効率よく製造することができる。 As described above, according to the present invention, a cellulose-based component is separated from a biomass raw material by a hydrothermal decomposition apparatus to efficiently produce a sugar solution, and various organic (for example, Alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) can be efficiently produced.

１１バイオマス原料
１２前処理装置
１３バイオマス粉砕物
１５加圧熱水
１６熱水排出液
１７バイオマス固形分
１８酵素
１９−１第１の酵素分解装置
１９−２第２の酵素分解装置
２０−１第１の糖液（６炭糖）
２０−２第２の糖液（５炭糖）
２３エタノール
４１Ａ〜４１Ｄ水熱分解装置 11 biomass feedstock 12 pretreatment device 13 pulverized biomass 15 pressurized hot water 16 discharged hot water 17 biomass solids 18 enzyme
19 -1 first enzymatic hydrolysis device 19-2 second enzymatic hydrolysis device 20-1 first sugar solution (hexose)
20-2 Second sugar solution (5-carbon sugar)
23 ethanol 41A-41D hydrothermal decomposition equipment

Claims

A biomass supply apparatus for supplying a biomass material having cellulose, hemicellulose and lignin under normal pressure to pressurized pressure;
The supplied biomass feedstock, as well as feeding transportable from either inside the apparatus main body, the pressurized hot water is supplied into the body from different ends side to the feed point of the biomass material, the biomass feedstock and the pressure Hydrothermal decomposition apparatus which hydrothermally decomposes pressured hot water in opposed contact, transfers lignin component and hemicellulose component to pressurized hot water to be discharged, and separates lignin component and hemicellulose component from the biomass raw material it comprises a door,
The hydrothermal decomposition apparatus has a reaction temperature of 180 to 240 ° C. and is in a state of pressurized hot water,
The biomass hydrothermal decomposition apparatus, wherein the biomass supply apparatus has a material seal mechanism .

In claim 1,
The biomass hydrothermal decomposition apparatus characterized by being 0.1 to 0.5 MPa higher than the saturated vapor pressure of water at each temperature of the reaction temperature .

In any one of Claim 1 or 2,
The biomass hydrothermal decomposition apparatus characterized by the weight ratio of the biomass raw material supplied and pressurized hot water being 1: 1-1: 10.

In any one of Claims 1 thru | or 3,
The hydrothermal decomposition apparatus for biomass is characterized in that the hydrothermal decomposition apparatus is an inclined or vertical apparatus.

A biomass supply step of supplying a biomass material having cellulose, hemicellulose, and lignin under pressure from normal pressure;
The supplied biomass feedstock, as well as feeding transportable from either inside the apparatus main body, the pressurized hot water is supplied into the body from different ends side to the feed point of the biomass material, the biomass feedstock and the pressure Hydrothermal decomposition process in which hydrothermal decomposition is carried out while bringing the hot water into contact with each other, the lignin component and the hemicellulose component are transferred to the pressurized hot water to be discharged , and the lignin component and the hemicellulose component are separated from the biomass raw material. And
The reaction temperature of the hydrothermal decomposition is 180 to 240 ° C., and is a state of pressurized hot water,
A biomass hydrothermal decomposition method, wherein the biomass supply step supplies a biomass raw material with a biomass supply apparatus having a material seal mechanism .

A pretreatment device for pretreating a biomass material having cellulose, hemicellulose and lignin ;
A hydrothermal decomposition apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
A first enzymatic decomposition device that enzymatically decomposes cellulose in the biomass solids discharged from the hydrothermal decomposition device into a sugar solution containing hexose;
A biomass raw material comprising: a fermentation apparatus that produces any one of alcohols, petroleum substitutes, and amino acids by fermentation using the sugar solution obtained by the first enzymatic decomposition apparatus Organic raw material production system using

In claim 6 ,
A second enzymatic decomposition apparatus that enzymatically decomposes the hemicellulose component in the hot water discharge liquid into a sugar liquid containing pentose;
A biomass raw material comprising: a fermentation apparatus that produces any one of alcohols, petroleum substitutes, or amino acids by fermentation using the sugar solution obtained by the second enzymatic decomposition apparatus Organic raw material production system using