JP2012170355A - 木質系バイオマスの糖化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中にてせん断力を付加する工程と、その後固形分を酵素により糖化する工程とを含む。
【選択図】図1
Description
(1)木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中にてせん断力を付加する工程と、その後固形分を酵素により糖化する工程とを含む、木質系バイオマスの糖化方法。
本発明に係る木質系バイオマスの糖化方法(以下、「本糖化方法」ともいう)は、木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中でせん断力を付加する前処理により、その後の酵素糖化処理において高効率に糖を生成することができるというものである。ここで、木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中でせん断力を付加するための手段としては、特に限定されないが、例えば多軸押出機を挙げることができる。多軸押出機とは、複数のスクリューがシリンダー内を回転することで、シリンダー内部(投入口から吐出口(押出口)までの間)にせん断力を発生する装置である。なお、多軸押出機としては、2本のスクリューを有する二軸押出機が代表的に知られているが、3本以上のスクリューを備える装置であっても良い。また、多軸押出機としては、複数のスクリューの軸が平行となるタイプでも良いし、コニカルタイプの複数のスクリュー軸を斜交させたタイプであっても良い。さらに、多軸押出機としては、複数のスクリューにおけるフライトがかみ合い型或いは非かみ合い型のいずれでもよいし、スクリュー回転方向が同方向或いは異方向のいずれでも良い。
続いて、液分と固形分に分離する。具体的には、図2に示すように、二軸押出機から押し出されたペースト状の木質系バイオマスを水平ベルト等により固液分離と同時に水洗浄する。水洗浄した木質系バイオマスは、その後、含有したアルカリを中和するための中和工程に移行し、硫酸等の酸により所定のpHに調整される。なお、固液分離処理は、図2に示す装置によるものに限定されず、上述と同様に当技術分野で公知の任意の方法により行うことができる。なお、固液分離工程によって回収された液分は、排水処理してもよいし、あるいは再利用してもよい。
本工程では、得られた木質系バイオマスにセルラーゼ酵素処理を行うことにより、木質系バイオマス中のセルロース及びヘミセルロースをグルコース、マンノース、ガラクトース、キシロース、アラビノース等の単糖まで糖化する。使用するセルラーゼは、セルロースを効率的に糖化できるものであれば特に限定されない。例えば、セルラーゼは、植物及び動物由来のいずれでもよく、化学修飾されたものであっても、遺伝子組換えにより生成されたものであってもよい。なお、セルラーゼを反応させる温度、時間及び量は、セルラーゼの種類によって異なるが、当業者であれば、使用するセルラーゼの種類に応じて適宜選択することができる。
上述の糖化工程において得られる糖を原料として用いてエタノール発酵を行い、エタノールを製造することができる。上述の糖化工程にて得られた糖成分はセルロース由来の糖及びヘミセルロース由来の糖の両者を含んでいても良い。ヘミセルロース由来の糖としては、キシロース、アラビノースなどの五炭糖と、グルコース、ガラクトース、マンノースなどの六炭糖を挙げることができる。セルロース由来の糖はグルコースの六炭糖である。特に、六炭糖は酵母などによって容易にエタノールに変換することができ、五炭糖は、当技術分野で公知のエタノール生成方法に従ってエタノールに変換することができる。
本比較例では、後述する実施例で達成した糖化率と比較するため、木質系バイオマスを微粉砕した後にアルカリ溶液にて前処理を実施し、当該前処理による糖化率を測定した。
本実施例では、木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中でせん断力を付加するといった前処理を実施し、糖化率を測定した。
本実施例では、木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中でせん断力を負荷する際の温度条件と糖化率との関係を検討した。
本実施例では、木質系バイオマスとして実際の建設廃合板を使用した。先ず、本実施例では、釘や砂等の異物を事前に除去した実際の建設廃合板を準備した。この建設廃合板を実施例1と同様に粗粉砕し、目開き2mmの篩を通過した2mmアンダーの建設廃木材を作製した。これをスラリー濃度15%になるように苛性ソーダの濃度を変えた3種類の苛性ソーダ水溶液(乾燥建設廃合板重量当たりの苛性ソーダ量;5%、10%、20%)と混合した。
Claims (3)
- 木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中にてせん断力を付加する工程と、その後固形分を酵素により糖化する工程とを含む、木質系バイオマスの糖化方法。
- 上記せん断力を負荷する工程では多軸押出機を使用することを特徴とする請求項1記載の木質系バイオマスの糖化方法。
- 上記多軸押出機は、軸方向に直列に配置した複数の温度調節ブロックを有し、軸方向に流動する木質系バイオマスの処理温度をブロック毎に設定することを特徴とする請求項2記載の木質系バイオマスの糖化方法。
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