JP2012010685A - Method for saccharification pretreatment of lignocellulose biomass - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法に関する。 The present invention relates to a saccharification pretreatment method for lignocellulosic biomass.
従来、基質として、稲藁等のリグノセルロース系バイオマスを、微生物が産生する糖化酵素により糖化し、得られた糖を発酵させることによりエタノールを製造する方法が知られている。ここで、前記リグノセルロース系バイオマスは、セルロース又はヘミセルロースにリグニンが強固に結合した構成を備えている。そこで、前記糖化には、前記リグノセルロース系バイオマスを前処理し、該リグノセルロース系バイオマスに含まれるリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させた糖化前処理物が用いられている。 Conventionally, a method of producing ethanol by saccharifying lignocellulosic biomass such as rice straw with a saccharifying enzyme produced by a microorganism and fermenting the obtained sugar as a substrate is known. Here, the lignocellulosic biomass has a structure in which lignin is firmly bound to cellulose or hemicellulose. Therefore, the saccharification pretreatment product obtained by pretreating the lignocellulosic biomass, dissociating lignin contained in the lignocellulosic biomass, or swelling the lignocellulosic biomass is used.
尚、本願では、「解離」との用語は、セルロース又はヘミセルロースとリグニンとの結合の少なくとも一部を切断することを意味する。又、「膨潤」との用語は、液体の浸入によって結晶性セルロースを構成するセルロース若しくはヘミセルロースに空隙を生じ、又はセルロース繊維の内部に空隙を生じて、該結晶性セルロースが膨張することを意味する。 In the present application, the term “dissociation” means that at least a part of the bond between cellulose or hemicellulose and lignin is broken. Further, the term “swelling” means that the crystalline cellulose expands by forming voids in the cellulose or hemicellulose constituting the crystalline cellulose by the intrusion of the liquid, or forming voids inside the cellulose fiber. .
前記従来のエタノールの製造方法では、前記糖化酵素が高価であるので、前記糖化前処理物に含まれる前記基質を低濃度とし、該糖化酵素の使用量を低減することが行われている。ところが、前記糖化前処理物に含まれる前記基質を低濃度とすると、このような糖化処理物から得られる糖化溶液も低濃度になり、ひいては該糖化溶液を発酵させて得られるエタノールも低濃度となる。この結果、得られたエタノールを濃縮するために蒸留する際に、蒸留に要する時間及び熱エネルギーが増加するという問題がある。 In the conventional method for producing ethanol, since the saccharifying enzyme is expensive, the amount of the saccharifying enzyme used is reduced by reducing the concentration of the substrate contained in the pre-saccharification product. However, when the concentration of the substrate contained in the pre-saccharification product is low, the saccharification solution obtained from such a saccharification treatment product also has a low concentration, and thus ethanol obtained by fermenting the saccharification solution has a low concentration. Become. As a result, when the obtained ethanol is distilled to concentrate, there is a problem that time and heat energy required for the distillation increase.
前記問題を解決するために、前記糖化前処理物に含まれる前記基質を高濃度とすると共に、前記糖化酵素の使用量を増加させ、高濃度のエタノールを得ることが考えられる。この場合には、高価な前記糖化酵素の使用量が増加しコスト増となるため、前記エタノールの製造方法の全体としてのコストを低減する必要がある。 In order to solve the above problem, it is conceivable to obtain a high concentration of ethanol by increasing the amount of the saccharification enzyme while increasing the concentration of the substrate contained in the pre-saccharification product. In this case, since the amount of the expensive saccharifying enzyme used increases and costs increase, it is necessary to reduce the overall cost of the ethanol production method.
前記エタノール製造方法におけるコスト低減の一方策として、前記リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理を効率化することが考えられる。 As one measure for reducing the cost in the ethanol production method, it is conceivable to improve the efficiency of pretreatment for saccharification of the lignocellulosic biomass.
前記リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法として、例えば、リグノセルロース系バイオマスを液体の純アンモニアと混合し、加熱、加圧した後、急激に圧力を低下させる方法が知られている。このようにすると、気化したアンモニアのガスが急激に膨張されることによって、前記リグノセルロース系バイオマスも膨張され、該リグノセルロース系バイオマスからリグニンが物理的に除去される(特許文献1参照)。 As a method for pretreatment of lignocellulosic biomass saccharification, for example, a method is known in which lignocellulosic biomass is mixed with liquid pure ammonia, heated and pressurized, and then the pressure is rapidly reduced. If it does in this way, when the vaporized ammonia gas is rapidly expanded, the lignocellulosic biomass is also expanded, and lignin is physically removed from the lignocellulosic biomass (see Patent Document 1).
しかし、純アンモニアを使用するには、その保管のための圧力容器等、特殊な装置を必要とするので、純アンモニアを水溶液としたアンモニア水を用いることが検討されている。 However, in order to use pure ammonia, a special device such as a pressure vessel for storage thereof is required. Therefore, it has been studied to use ammonia water in which pure ammonia is used as an aqueous solution.
前記アンモニア水を使用する方法として、前記リグノセルロース系バイオマスをオゾンに接触させた後、アンモニア水に浸漬する方法が知られている(特許文献2参照)。しかし、この場合には、前記リグノセルロース系バイオマスをオゾンに接触させる工程が加わるため、必ずしもコストを低減することができない。 As a method of using the ammonia water, a method is known in which the lignocellulosic biomass is brought into contact with ozone and then immersed in ammonia water (see Patent Document 2). However, in this case, since a step of bringing the lignocellulosic biomass into contact with ozone is added, the cost cannot always be reduced.
また、前記リグノセルロース系バイオマスとアンモニア水とを混合してなる混合物を加熱する方法が知られている(特許文献3参照)。特許文献3記載の方法によれば、前記リグノセルロース系バイオマスを0.8〜15重量%の濃度のアンモニア水に分散し、加熱することにより、該リグノセルロース系バイオマスからリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させることができるとされている。
Moreover, the method of heating the mixture formed by mixing the said lignocellulosic biomass and ammonia water is known (refer patent document 3). According to the method described in
しかしながら、特許文献3記載の方法は、前記リグノセルロース系バイオマスからリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させるために加熱する必要があるという不都合がある。
However, the method described in
そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、加熱することなく、前記リグノセルロース系バイオマスからリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させることができ、前記糖化前処理に要するコスト低減することができるリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention eliminates such inconvenience and can dissociate lignin from the lignocellulosic biomass or swell the lignocellulosic biomass without heating, reducing the cost required for the saccharification pretreatment. It aims at providing the saccharification pre-processing method of lignocellulosic biomass which can be performed.
かかる目的を達成するために、本発明のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法は、基質としてのリグノセルロース系バイオマスとアンモニア水とを混合してなる基質混合物を処理して該基質に含まれるリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させて糖化前処理物を得る工程と、該糖化前処理物からアンモニアを分離する工程とを備えるリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法において、処理槽に該基質及び該アンモニア水を連続して供給する工程と、該処理槽に供給された該基質及び該アンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与すると共に、該アンモニア水と該基質とを混合して、該基質混合物を得る工程と、該基質混合物を該処理槽から連続して排出する工程と、排出された該基質混合物を貯留槽に所定時間貯留すると共に、貯留する間に非加熱状態で該基質に含まれるリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させる工程とを備えることを特徴とする。 In order to achieve this object, the saccharification pretreatment method for lignocellulosic biomass according to the present invention comprises treating a substrate mixture obtained by mixing lignocellulosic biomass and ammonia water as a substrate to contain lignin contained in the substrate. In a lignocellulosic biomass pretreatment method for saccharification of lignocellulosic biomass, comprising the steps of: A step of continuously supplying the ammonia water, stirring the substrate and the ammonia water supplied to the treatment tank to impart shearing force and impact force to the substrate, and the ammonia water and the substrate. To obtain the substrate mixture; to continuously discharge the substrate mixture from the treatment tank; and to discharge the substrate mixture to a storage tank at a predetermined time. With storing, dissociated lignin contained in said substrate in a non-heated state during the storage, or characterized by comprising a step of swelling the said substrate.
本発明のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法(以下、糖化前処理方法と略記することがある)によれば、まず、前記処理槽に、前記基質としてのリグノセルロース系バイオマスと、アンモニア水とを連続して供給する。 According to the lignocellulosic biomass saccharification pretreatment method of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as saccharification pretreatment method), first, lignocellulosic biomass as the substrate, ammonia water, Is supplied continuously.
ここで、前記基質としてのリグノセルロース系バイオマスは、単に前記アンモニア水と混合するだけでは、該アンモニア水が均一に含浸しにくく、このような基質にアンモニアを作用させてリグニンを解離するには加熱を必要とする。 Here, lignocellulosic biomass as the substrate is difficult to be uniformly impregnated with the ammonia water simply by mixing with the ammonia water, and heating to dissociate lignin by causing ammonia to act on such a substrate. Need.
これに対して、本発明の糖化前処理方法では、前記基質及び前記アンモニア水が前記処理槽に連続して供給されると共に、攪拌されることにより該アンモニア水と該基質とが混合される。このとき、前記基質に剪断力及び衝撃力が付与されることにより、該基質に前記アンモニア水が均一に含浸された基質混合物を得ることができる。 On the other hand, in the saccharification pretreatment method of the present invention, the substrate and the ammonia water are continuously supplied to the treatment tank, and the ammonia water and the substrate are mixed by stirring. At this time, by applying a shearing force and an impact force to the substrate, a substrate mixture in which the ammonia water is uniformly impregnated into the substrate can be obtained.
本発明の糖化前処理方法は、次に、得られた前記基質混合物を、前記処理槽から連続して排出し、前記貯留槽に貯留する。このとき、前記基質混合物中の基質には、前記アンモニア水が均一に含浸されている。そこで、前記基質では、前記貯留槽に貯留されている間に、アンモニアにより該基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させる反応が、加熱によることなく進行する。 In the saccharification pretreatment method of the present invention, next, the obtained substrate mixture is continuously discharged from the treatment tank and stored in the storage tank. At this time, the substrate in the substrate mixture is uniformly impregnated with the ammonia water. Therefore, in the substrate, while being stored in the storage tank, the reaction of dissociating lignin from the substrate with ammonia or swelling the substrate proceeds without heating.
従って、本発明の糖化前処理方法では、前記基質混合物を前記貯留槽に所定時間貯留することにより、加熱することなく該基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させた糖化前処理物を得ることができ、糖化前処理に要するコストを低減することができる。 Therefore, in the saccharification pretreatment method of the present invention, the saccharification pretreatment product in which the substrate mixture is stored in the storage tank for a predetermined time to dissociate lignin from the substrate without heating or the substrate is swollen. Can be obtained, and the cost required for the pre-saccharification treatment can be reduced.
本発明の糖化前処理方法では、次に、前記糖化前処理物からアンモニアを分離することにより、アンモニアが分離された糖化前処理物を得ることができる。 In the saccharification pretreatment method of the present invention, next, the saccharification pretreatment product from which ammonia has been separated can be obtained by separating ammonia from the saccharification pretreatment product.
本発明の糖化前処理方法では、前記処理槽で得られた前記基質混合物は湿粉体となっているので、前記処理槽と前記貯留槽とを配管等により接続すると、該配管内で該湿粉体がブリッジ現象を起こし、該配管を閉塞することが懸念される。 In the saccharification pretreatment method of the present invention, the substrate mixture obtained in the treatment tank is a wet powder. Therefore, when the treatment tank and the storage tank are connected by a pipe or the like, the moisture in the pipe is obtained. There is a concern that the powder may cause a bridging phenomenon to block the pipe.
そこで、本発明の糖化前処理方法において、前記貯留槽は前記処理槽の直下に配設されており、前記基質混合物を、該処理槽から該貯留槽の内部に排出することが好ましい。この結果、本発明の糖化前処理方法では、前記湿粉体となっている前記基質混合物を、ブリッジ現象を生じさせることなく、前記処理槽から前記貯留槽に供給することができる。 Therefore, in the saccharification pretreatment method of the present invention, it is preferable that the storage tank is disposed immediately below the processing tank, and the substrate mixture is discharged from the processing tank into the storage tank. As a result, in the saccharification pretreatment method of the present invention, the substrate mixture that is the wet powder can be supplied from the treatment tank to the storage tank without causing a bridging phenomenon.
本発明の糖化前処理方法においては、20〜30質量%の範囲の濃度のアンモニア水を前記基質に対し、1:0.7〜1:1.3の範囲の質量比で供給することが好ましい。このようにすることにより、前記基質に前記アンモニア水をより均一に含浸させ、該基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤をより容易に行うことができる。 In the saccharification pretreatment method of the present invention, ammonia water having a concentration in the range of 20 to 30% by mass is preferably supplied to the substrate at a mass ratio in the range of 1: 0.7 to 1: 1.3. . By doing so, it is possible to more uniformly impregnate the substrate with the ammonia water, and to easily dissociate lignin from the substrate or swell the substrate.
ここで、前記アンモニア水の濃度が20質量%未満であるときは、前記基質からのリグニンの解離又は前記基質の膨潤が不十分になることがある。一方、前記アンモニア水の濃度が30質量%を超えても、前記基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤について、それ以上の効果を得ることはできない。 Here, when the concentration of the ammonia water is less than 20% by mass, dissociation of lignin from the substrate or swelling of the substrate may be insufficient. On the other hand, even when the concentration of the ammonia water exceeds 30% by mass, no further effect can be obtained with respect to dissociation of lignin from the substrate or swelling of the substrate.
また、前記基質1質量部に対して添加される前記アンモニア水が0.7質量部未満であるときは、該アンモニア水が過少になり、該基質に該アンモニア水を均一に含浸させることができないことがある。この結果、前記基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤が不十分になることがある。 Further, when the ammonia water added to 1 part by mass of the substrate is less than 0.7 parts by mass, the ammonia water becomes too small to uniformly impregnate the substrate with the ammonia water. Sometimes. As a result, dissociation of lignin from the substrate or swelling of the substrate may be insufficient.
一方、前記基質1質量部に対して添加される前記アンモニア水が1.3質量部を超えても、前記基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤について、それ以上の効果を得ることはできない。 On the other hand, even if the ammonia water added to 1 part by mass of the substrate exceeds 1.3 parts by mass, no further effect can be obtained with respect to dissociation of lignin from the substrate or swelling of the substrate. .
前記貯留槽では、前記処理槽から排出された前記基質混合物が供給される際に、空気やアンモニアガスが混入し、該貯留槽内部の空間を該基質混合物の貯留に有効に利用することができなくなることが懸念される。そこで、本発明の糖化前処理方法において、前記貯留槽からアンモニアガス及び空気を排出することが好ましい。前記貯留槽から前記アンモニアガス及び空気を外部に排出することにより、内部空間を前記基質混合物の貯留に有効に利用することができる。 In the storage tank, when the substrate mixture discharged from the treatment tank is supplied, air or ammonia gas is mixed, and the space inside the storage tank can be effectively used for storing the substrate mixture. There is concern about disappearing. Therefore, in the saccharification pretreatment method of the present invention, it is preferable to discharge ammonia gas and air from the storage tank. By discharging the ammonia gas and air from the storage tank to the outside, the internal space can be effectively used for storing the substrate mixture.
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法では、図1に示すリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置1を用いて、リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理を行う。リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置1は、処理手段2と、アンモニア分離手段3と、移送手段4とを備えている。
In the lignocellulosic biomass saccharification pretreatment method of the present embodiment, lignocellulosic biomass saccharification pretreatment is performed using the lignocellulosic biomass
処理手段2は、基質としてのリグノセルロース系バイオマスと水とを混合して基質混合液を形成すると共に、該基質混合液中の該基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させて糖化前処理物を得る装置であり、アンモニア分離手段3は、該糖化前処理物からアンモニアを分離する装置である。また、移送手段4は、アンモニアが分離された糖化前処理物を後工程の酵素糖化工程に移送する装置である。 The treatment means 2 mixes lignocellulosic biomass as a substrate and water to form a substrate mixed solution, and dissociates lignin from the substrate in the substrate mixed solution or swells the substrate before saccharification. A device for obtaining a processed product, and the ammonia separation means 3 is a device for separating ammonia from the pre-saccharification product. The transfer means 4 is a device for transferring the pre-saccharification product from which ammonia has been separated to a subsequent enzyme saccharification step.
本実施形態において、前記基質としての前記リグノセルロース系バイオマスとしては、例えば稲藁を用いることができる。 In this embodiment, for example, rice straw can be used as the lignocellulosic biomass as the substrate.
処理手段2は、処理槽21を備えており、処理槽21は前記基質を連続して供給する基質供給手段22と、アンモニア水を連続して供給するアンモニア水供給手段23とを備えている。また、処理槽21は、前記基質及びアンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与すると共に、該アンモニア水と該基質とを混合する混合手段(図示せず)を備えている。さらに、処理槽21は、アンモニア水と前記基質とを混合して得られた基質混合物を連続して排出する排出手段24を備えている。
The
また、処理手段2は、排出手段24により処理槽21から排出された基質混合物を貯留する貯留手段としてのサイロ25を備えている。サイロ25は、処理槽21の直下に配設されている。排出手段24はその下端部がサイロ25内に挿入されており、サイロ25は排出手段24を介して処理槽21に連結されている。
Further, the processing means 2 includes a
サイロ25は、基質混合物を所定時間貯留する間に、加熱することなく前記基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させることにより、糖化前処理物を得る。また、サイロ25は、その上部に、排気口26を備えている。排気口26は、排出手段24により処理槽21から基質混合物が排出される際に混入するアンモニアガス及び空気を外部に排出する機能を備えている。
The
アンモニア分離手段3は、サイロ25で得られた前記前記糖化前処理物を、内部に供給する粉体供給機3aを備えている。粉体供給機3aは、サイロ25の直下に配設され、サイロ25に直結されている。
The ammonia separation means 3 includes a powder feeder 3a that supplies the pre-saccharification product obtained in the
次に、糖化前処理装置1を用いる本実施形態の糖化前処理方法について説明する。
Next, the saccharification pretreatment method of the present embodiment using the
本実施形態の糖化前処理方法では、まず、処理手段2において、基質供給手段22から処理槽21に前記基質を連続して供給すると共に、アンモニア水供給手段23から処理槽21にアンモニア水を連続的に供給する。前記基質としては、例えば稲藁を用いることができる。前記稲藁は、例えば図示しないカッターミルにより約3mmの長さに粉砕されている。
In the saccharification pretreatment method of the present embodiment, first, in the treatment means 2, the substrate is continuously supplied from the substrate supply means 22 to the
また、前記アンモニア水として、本実施形態では、20〜30質量%の範囲の濃度、例えば25質量%の濃度を備えるものを用いる。前記アンモニア水を供給するときに、アンモニア水供給手段23は、基質供給手段22により供給される前記基質1質量部に対し、前記アンモニア水を、0.7〜1.3質量部の範囲で、好ましくは1質量部供給する。 Moreover, as this ammonia water, what is provided with the density | concentration of the range of 20-30 mass%, for example, the density | concentration of 25 mass% is used in this embodiment. When supplying the ammonia water, the ammonia water supply means 23 is in the range of 0.7 to 1.3 parts by mass of the ammonia water with respect to 1 part by mass of the substrate supplied by the substrate supply means 22. Preferably, 1 part by mass is supplied.
前記のようにして供給された前記基質及び前記アンモニア水は、処理槽21内で攪拌されることにより、該アンモニア水と該基質とが混合されて基質混合物となる。このとき、前記基質には、同時に供給される前記アンモニア水との衝突、該基質同士の衝突、又は該基質と処理槽21との衝突等による衝撃力と、前記攪拌による剪断力とが付与される。この結果、前記基質に前記アンモニア水が均一に含浸される。
The substrate and the ammonia water supplied as described above are stirred in the
次に、前記基質混合物は、排出手段24により処理槽21から連続的に排出され、サイロ25に供給される。このとき、前記基質混合物は湿粉体となっているが、サイロ25は処理槽21の直下に配設され、排出手段24はその下端部がサイロ25内に挿入されている。従って、前記基質混合物はブリッジ現象を起こして排出手段24を閉塞することなく、サイロ25に供給される。
Next, the substrate mixture is continuously discharged from the
またこのとき、サイロ25内には、前記基質混合物と共に、アンモニアガスや空気が混入する。しかし、前記アンモニアガス及び空気は、サイロ25の上部に設けられた排気口26からサイロ25の外部に排出されるので、該アンモニアガス及び空気がサイロ25における前記基質混合物の貯留の妨げとなることはない。
At this time, ammonia gas and air are mixed in the
本実施形態では、処理槽21として、例えば、図2に示す構成を備えるミキサ31(大平洋機工株式会社製、商品名:スパイラル・ピンミキサ(W型))を用いることができる。ミキサ31は、平板状の上蓋32と、上蓋32の外周縁から下方に連なる逆円錐形の側壁33とからなるハウジング34を備え、上蓋32の中央部に粉体投入口35と液体投入口36とを同心円状に備えている。ハウジング34は、内部に回転自在のミキシングロータ37を備えると共に、側壁33の下方の一部に開口する排出口38を備えている。
In the present embodiment, for example, a mixer 31 (manufactured by Taihei Koki Co., Ltd., trade name: spiral pin mixer (W type)) having the configuration shown in FIG. The
ミキシングロータ37は、上蓋32との間に間隔を存して対向する水平面39と、水平面39の外周縁から下方に連なり、側壁33との間に間隔を存して対向する斜面40とからなる。水平面39には複数の一次分散ピン41が螺旋状に配設されており、斜面40には複数の二次分散ピン42が配設されている。
The mixing
ミキサ31では、粉体投入口35が基質供給手段22に相当し、液体投入口36がアンモニア水供給手段23に相当する。また、排出口38が排出手段24に相当し、ミキシングロータ37が混合手段に相当する。
In the
ミキサ31によれば、ミキシングロータ37を回転させながら、粉体投入口35から前記基質を連続して供給すると共に、液体投入口36から前記アンモニア水を連続して供給する。このようにすると、前記アンモニア水がミキシングロータ37の水平面39に沿って外周方向に拡散される一方、前記基質が水平面39上で該アンモニア水に合流することにより攪拌される。また、前記基質は、前記のように攪拌されながら、一次分散ピン41に衝突することにより衝撃力及び剪断力が付与される。
According to the
次いで、前記基質は、前記アンモニア水と共に、ミキシングロータ37の斜面40に沿って流下する一方、二次分散ピン42により上方へ押し上げられる。この結果、前記アンモニア水と前記基質とが混合されると共に、該基質に該アンモニア水が均一に含浸された前記基質混合物が形成され、排出口38から連続して排出される。
Next, the substrate flows down along the
処理槽21は、供給された前記基質及び前記アンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与することができ、該アンモニア水と該基質とを混合して、前記基質混合物を形成することができるものであればよく、図2に示すミキサ31に限定されるものではない。このような処理槽21として、図2に示すミキサ31の他、連続噴射混合機(例えば、株式会社粉研パウテックス製、商品名:フロージェットミキサー)、砥石式摩砕機(例えば、増幸産業株式会社製、商品名:スーパーグラインデル)等を挙げることができる。
The
次に、本実施形態の糖化前処理方法では、排出手段24により処理槽21から連続的に排出され、サイロ25に供給された前記基質混合物を、サイロ25内に貯留する。前記基質混合物は、加熱されることなく、例えば25℃の温度で、サイロ25内を24〜360時間の範囲の時間、例えば100時間を掛けて通過する。
Next, in the saccharification pretreatment method of the present embodiment, the substrate mixture continuously discharged from the
このとき、前記基質には、20〜30質量%の範囲の濃度、例えば25質量%の濃度のアンモニア水が、該基質1質量部に対して0.7〜1.3質量部の範囲で、例えば1質量部、均一に含浸されている。そこで、前記基質はサイロ25内を通過する間にアンモニアの作用を受け、該基質からリグニンが解離され、又は該基質が膨潤される。この結果、前記基質からリグニンが解離され、又は該基質が膨潤された糖化前処理物が形成される。
At this time, the substrate has a concentration in the range of 20 to 30% by mass, for example, 25% by mass of ammonia water in a range of 0.7 to 1.3 parts by mass with respect to 1 part by mass of the substrate. For example, 1 part by mass is uniformly impregnated. Therefore, the substrate is subjected to the action of ammonia while passing through the
前記糖化前処理物は、粉体供給機3aによりサイロ25から連続して取出され、アンモニア分離手段3に供給される。前記糖化前処理物は排出されにくいので、粉体供給機3aはサイロ25の直下に直結され、スクレーパーにより該糖化前処理物を強制的に切り出してアンモニア分離手段3に供給する機能を備えるものが好ましい。このような粉体供給機3aとして、連続定量供給機(例えば、大盛工業株式会社製、商品名:スムースオートフィーダCF300)等を挙げることができる。
The saccharification pretreatment product is continuously taken out from the
アンモニア分離手段3は、前記糖化前処理物を加熱してアンモニアを気化させることによりアンモニアガスとして放散させる。アンモニア分離手段3としては、前記糖化前処理物を加熱してアンモニアガスを放散させることができるものであれば、どのようなものであってもよいが、例えば、連続式伝導伝熱乾燥機(例えば、株式会社大川原製作所製、商品名:インナーチューブロータリー)等を用いることができる。 The ammonia separation means 3 dissipates as ammonia gas by heating the saccharification pretreatment product to vaporize ammonia. The ammonia separation means 3 may be any one as long as it can heat the pre-saccharification product and dissipate ammonia gas. For example, a continuous conduction heat transfer dryer ( For example, Okawara Manufacturing Co., Ltd., a brand name: Inner tube rotary) etc. can be used.
アンモニア分離手段3によりアンモニアが分離された糖化前処理物は、移送手段4により後工程の酵素糖化工程に移送される。 The pre-saccharification product from which ammonia has been separated by the ammonia separation means 3 is transferred to a subsequent enzymatic saccharification step by the transfer means 4.
1…リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置、 2…処理手段、 3…アンモニア分離手段、 21…処理槽、 22…基質供給手段、 23…アンモニア水供給手段、 24…排出手段。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該糖化前処理物からアンモニアを分離する工程とを備えるリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法において、
処理槽に該基質及び該アンモニア水を連続して供給する工程と、
該処理槽に供給された該基質及び該アンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与すると共に、該アンモニア水と該基質とを混合して、該基質混合物を得る工程と、
該基質混合物を該処理槽から連続して排出する工程と、
排出された該基質混合物を貯留槽に所定時間貯留すると共に、貯留する間に非加熱状態で該基質に含まれるリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させる工程とを備えることを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法。 Treating a substrate mixture formed by mixing lignocellulosic biomass and ammonia water as a substrate to dissociate lignin contained in the substrate, or swelling the substrate to obtain a pre-saccharification product;
In the pre-saccharification pretreatment method for lignocellulosic biomass comprising a step of separating ammonia from the pre-saccharification product,
Continuously supplying the substrate and the ammonia water to a treatment tank;
Agitating the substrate and the aqueous ammonia supplied to the treatment tank to impart shearing force and impact force to the substrate, and mixing the aqueous ammonia and the substrate to obtain the substrate mixture;
Continuously discharging the substrate mixture from the treatment tank;
A step of storing the discharged substrate mixture in a storage tank for a predetermined time, and dissociating lignin contained in the substrate in an unheated state during the storage, or swelling the substrate. A saccharification pretreatment method for cellulosic biomass.
前記貯留槽は前記処理槽の直下に配設されており、前記基質混合物を、該処理槽から該貯留槽の内部に排出することを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法。 In the pre-saccharification pretreatment method for lignocellulosic biomass according to claim 1,
The said storage tank is arrange | positioned directly under the said processing tank, The said substrate mixture is discharged | emitted from the said processing tank to the inside of this storage tank, The saccharification pretreatment method of lignocellulosic biomass characterized by the above-mentioned.
20〜30質量%の範囲の濃度のアンモニア水を前記基質に対し、1:0.7〜1:1.3の範囲の質量比で供給することを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法。 In the pre-saccharification pretreatment method for lignocellulosic biomass according to claim 1 or 2,
Pretreatment for saccharification of lignocellulosic biomass, wherein ammonia water having a concentration in the range of 20 to 30% by mass is supplied to the substrate at a mass ratio in the range of 1: 0.7 to 1: 1.3. Method.
前記貯留槽からアンモニアガス及び空気を排出することを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法。
In the pre-saccharification pretreatment method for lignocellulosic biomass according to any one of claims 1 to 3,
A method for pre-saccharification of lignocellulosic biomass, wherein ammonia gas and air are discharged from the storage tank.
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