JP2014014337A - Treating method of cassava pulp - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treating method of cassava pulp capable of easily and efficiently producing ethanol from cassava pulp.SOLUTION: A method for treating cassava pulp comprises: a blending step S1 of adding α-amylase, glucoamylase and an alcohol fermentation yeast to cassava pulp that has a water content of 30 mass% or greater and in-tube mixing the resultant mixture; a blending step S2 of feeding the mixture thus mixed from a feeding port formed in the upper part of a reaction tank and retaining the same therein for 4 hours or longer to perform alcohol fermentation; a step of discharging the reaction product from a discharge port formed in the bottom of the reaction tank; and a step of subjecting the same to solid-liquid separation, and then purifying ethanol in a post-step. According to this method, ethanol can be produced from the cassava pulp in a single reaction tank without conducting agitation or temperature control, and without requiring execution of saccharification and fermentation treatment in another reaction vessel after liquefaction is performed. Thus, the cassava pulp can be effectively utilized in an efficient and energy-saving way.

Description

本発明は、キャッサバ粕から酵素および酵母を用いてエタノールを生成させるキャッサバ粕の処理方法に関する。   The present invention relates to a method for treating cassava lees that produces ethanol from cassava lees using enzymes and yeast.

近年、環境保護等の観点から、小麦、トウモロコシ、キャッサバ芋等に含まれている澱粉を原料としてエタノールやその他の化成品等を製造する方法が知られている(例えば、特許文献1および非特許文献1参照)。
ところで、スターチの製造に利用されたキャッサバ芋の粕であるキャッサバ粕は、飼料として一部利用されるものの、大半が野積み廃棄され、広大な敷地が必要となる問題があるとともに、野積みされたキャッサバ粕から温室効果ガスであるメタンガスが排出され(非特許文献2参照)、環境の悪化が問題視されている。また、小麦、トウモロコシ、キャッサバ芋、甘藷などは食料との競合も問題となる。このことから、例えば生ゴミや廃材、キャッサバパルプ(キャッサバ粕)などの廃棄物、あるいはバイオマスからエタノールを製造する方法も検討されている(例えば、特許文献2および非特許文献3参照)。
In recent years, from the viewpoint of environmental protection and the like, methods for producing ethanol and other chemical products using starch contained in wheat, corn, cassava straw, etc. as a raw material are known (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Documents). Reference 1).
By the way, cassava mash, which is the casserole mash used for starch production, is partly used as feed, but most of it is dumped and discarded. Methane gas, which is a greenhouse gas, is discharged from the cassava bowl (see Non-Patent Document 2), and environmental degradation is regarded as a problem. In addition, wheat, corn, cassava strawberries, and sweet potatoes also have a problem with food competition. For this reason, for example, a method for producing ethanol from waste such as garbage and waste materials, cassava pulp (cassava lees), or biomass has also been studied (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 3).

特開昭61−166397号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-166397 特開2009−112200号公報JP 2009-112200 A

社団法人日本エネルギー学会「バイオマスハンドブック」平成14年9月20日発行 第157頁−第161頁The Japan Institute of Energy "Biomass Handbook" published on September 20, 2002, pages 157-161 平成20年度環境省委託事業 平成20年度CDM/JI事業調査 タイ・キャッサバ粕利用エタノール製造プログラムCDM事業調査 報告書 株式会社前川製作所 平成21年2月 第2−10頁,第2−11頁,第2−29頁,第2−30頁2008 Ministry of the Environment Consignment Project 2008 CDM / JI Project Survey Thailand Thai Cassava Utilization Ethanol Production Program CDM Project Survey Maekawa Seisakusho Co., Ltd. February 2009 Page 2-10, 2-11 Page 2-29, page 2-30 独立行政法人 新エネルギー・産業総合開発機構 平成22年度成果報告 「国際エネルギー消費効率化等技術普及協力事業技術実証事業FS キャッサバパルプからのバイオエタノール製造技術実証事業(タイ)」 平成23年2月 第8頁,第9頁,第84頁New Energy and Industrial Development Organization, Incorporated Administrative Agency FY 2010 Results Report “Technology Demonstration Project for International Technology Consumption Efficiency Improvement Technology FS Bioethanol Production Technology Demonstration Project from Cassava Pulp (Thailand)” February 2011 No. 1 8 pages, 9 pages, 84 pages

しかしながら、生ゴミやキャッサバパルプ(キャッサバ粕)などの廃棄物やバイオマスからエタノールを製造する従来の方法では、廃棄物中の澱粉を効率よく糖化するために攪拌する際、廃棄物をそのまま攪拌したのでは、高粘度であることから、攪拌のための消費エネルギーが大きくなり、エタノールを製造するためのコストが増大してしまう不都合がある。特に、キャッサバ粕は高粘度であり、攪拌が困難である。一方、水を加えて攪拌しやすくすることも考えられるが、廃棄物中の澱粉含有量が少ないことから生成されるエタノールの含有量も少なくなり、最終的にエタノールを回収する際に蒸留するなどのエネルギーが必要となる不都合がある。
また、上述したような澱粉からエタノールを製造する方法では、まず90℃程度でα−アミラーゼで加水分解して液化した後、60℃程度まで冷却してからグルコアミラーゼで糖化し、さらに30℃〜35℃程度まで冷却した後、この温度範囲が保たれるように冷却を継続しつつ酵母によりアルコール発酵させてエタノールを生成させる必要がある。アルコール発酵の際に、耐熱性酵母を用いることで冷却エネルギーを削減することも検討されているが、澱粉からエタノールを製造するまで、加熱と冷却とを実施することとなり、大きな運転エネルギーが必要となる。これらのように、従来の方法では、廃棄物などを再生可能エネルギーとして利用するために大きなエネルギーが必要で、原料の入手は低コストで容易に入手できても、運転コストが大きく、運転コストの低減が望まれている。
However, in the conventional method of producing ethanol from waste such as garbage and cassava pulp (cassava lees) or biomass, the waste was stirred as it was when stirring to efficiently saccharify the starch in the waste. Then, since the viscosity is high, there is a disadvantage that the energy consumed for stirring increases and the cost for producing ethanol increases. In particular, cassava cake has a high viscosity and is difficult to stir. On the other hand, it is also possible to add water to make it easier to stir, but since the starch content in the waste is low, the content of ethanol produced is also reduced and finally distilled when recovering ethanol etc. There is an inconvenience that energy is required.
Moreover, in the method for producing ethanol from the starch as described above, it is first hydrolyzed with α-amylase at about 90 ° C. and then liquefied, then cooled to about 60 ° C. and then saccharified with glucoamylase, and further from 30 ° C. to After cooling to about 35 ° C., it is necessary to ferment with yeast to produce ethanol while continuing cooling so that this temperature range is maintained. During alcoholic fermentation, the use of heat-resistant yeast is also being considered to reduce cooling energy, but heating and cooling will be carried out until ethanol is produced from starch, requiring large operating energy. Become. As described above, in the conventional method, a large amount of energy is required to use waste as a renewable energy, and even if the raw material can be easily obtained at a low cost, the operation cost is large and the operation cost is low. Reduction is desired.

本発明は、キャッサバ粕から容易に効率よくエタノールを生成できるキャッサバ粕の処理方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the processing method of the cassava lees which can produce | generate ethanol efficiently easily from a cassava lees.

本発明のキャッサバ粕の処理方法は、キャッサバ粕からエタノールを生成させるキャッサバ粕の処理方法であって、含水率30質量%以上のキャッサバ粕に、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびアルコール発酵酵母を添加する配合工程と、前記配合工程で前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母が添加されたキャッサバ粕を、反応槽内で滞留させてアルコール発酵させる反応工程と、を実施することを特徴とする。   The cassava lees treatment method of the present invention is a cassava lees treatment method for producing ethanol from cassava lees, wherein α-amylase, glucoamylase and alcohol-fermenting yeast are added to cassava lees having a water content of 30% by mass or more. A mixing step and a reaction step in which the cassava lees added with the α-amylase, the glucoamylase and the alcohol-fermenting yeast in the mixing step are retained in a reaction tank and subjected to alcohol fermentation. To do.

そして、本発明では、前記配合工程は、前記キャッサバ粕にα−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびアルコール発酵酵母を混合して得られた混合物を前記反応槽へ投入して滞留させアルコール発酵させる構成とすることが好ましい。
さらに、本発明では、前記配合工程は、前記キャッサバ粕と、前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母とをライン混合して前記混合物を得る構成とすることが好ましい。
また、本発明では、前記配合工程は、前記反応槽内に投入されたキャッサバ粕と、前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母とが、前記反応槽内で多層状となるように、前記キャッサバ粕に、前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母を添加する構成とすることが好ましい。
そして、本発明では、前記混合工程は、前記キャッサバ粕に、セルラーゼ、ペクチナーゼおよびプロテアーゼのうちの少なくともいずれか1つをさらに添加する構成とすることが好ましい。
さらに、本発明では、前記反応工程は、前記反応槽として、上部に投入口、底部にアルコール発酵後の反応生成物を排出する排出口を有したものを用いる構成とすることが好ましい。
また、本発明では、前記反応工程は、前記反応槽内で4時間以上滞留させる構成とすることが好ましい。
そして、本発明では、前記配合工程は、前記α−アミラーゼを前記キャッサバ粕1g当たり9×10−5U以上600U以下で添加し、前記グルコアミラーゼを前記キャッサバ粕1g当たり3×10−4U以上200U以下で添加する構成とすることが好ましい。
また、本発明では、前記アルコール発酵酵母は、サッカロミセス属セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)またはクリベロミセス属マーキシアナス(Kluyveromyce marxianus)である構成とすることが好ましい。
And in this invention, the said mixing | blending process shall be set as the structure which throws into the said reaction tank the mixture obtained by mixing (alpha) -amylase, glucoamylase, and alcohol fermented yeast with the said cassava lees, makes it retain, and carries out alcohol fermentation. Is preferred.
Furthermore, in this invention, it is preferable that the said mixing | blending process sets it as the structure which obtains the said mixture by carrying out line mixing of the said cassava lees, the said alpha-amylase, the said glucoamylase, and the said alcohol fermentation yeast.
Further, in the present invention, the blending step is performed so that the cassava cake put into the reaction tank, the α-amylase, the glucoamylase, and the alcohol-fermenting yeast are multi-layered in the reaction tank. The α-amylase, the glucoamylase, and the alcohol-fermenting yeast are preferably added to the cassava cake.
In the present invention, it is preferable that the mixing step further includes adding at least one of cellulase, pectinase and protease to the cassava cake.
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the reaction step uses a reaction tank having a charging port at the top and a discharging port for discharging the reaction product after alcohol fermentation at the bottom.
Moreover, in this invention, it is preferable to set it as the structure which the said reaction process retains for 4 hours or more in the said reaction tank.
In the present invention, in the blending step, the α-amylase is added at 9 × 10 −5 U or more and 600 U or less per 1 g of the cassava cake, and the glucoamylase is added at 3 × 10 −4 U or more per 1 g of the cassava cake. It is preferable that the composition be added at 200 U or less.
In the present invention, the alcohol-fermenting yeast is preferably Saccharomyces cerevisiae or Kluyveromyce marxianus.

本発明によれば、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびアルコール発酵酵母が配合された含水率30質量%以上のキャッサバ粕を反応槽で滞留させてアルコール発酵させるので、従来のような液化処理を実施した後に、別の容器で糖化・発酵処理を実施する必要がなく、一つの反応槽で、攪拌や温度調整などを実施しなくても長時間を要せずにキャッサバ粕からエタノールを生成でき、キャッサバ粕を効率よく、有効利用できる。   According to the present invention, the cassava cake having a water content of 30% by mass or more in which α-amylase, glucoamylase and alcohol-fermenting yeast are blended is retained in the reaction tank for alcohol fermentation, so that the conventional liquefaction treatment was performed. Later, it is not necessary to carry out saccharification / fermentation treatment in a separate container, and ethanol can be produced from cassava cake in a single reaction tank without the need for agitation and temperature adjustment. Efficient and effective use of firewood.

本発明の一実施形態のキャッサバ粕の処理動作を示す基本となるフロー。The basic flow which shows the processing operation of the cassava bowl of one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のキャッサバ粕の処理動作を示すエタノール生成量を増加させるためのフロー。The flow for increasing the amount of ethanol production which shows processing operation of cassava lees of other embodiments of the present invention. 本発明を説明するための従来のキャッサバ粕の処理動作(比較例1)を示すフロー。The flow which shows processing operation (comparative example 1) of the conventional cassava cake for explaining the present invention. 攪拌混合とエタノール生成との関係に関する実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result regarding the relationship between stirring mixing and ethanol production. 加熱の有無とエタノール生成との関係に関する実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result regarding the relationship between the presence or absence of heating and ethanol production. 加熱温度とエタノール生成との関係に関する実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result regarding the relationship between heating temperature and ethanol production.

以下、本発明の一実施形態に係るキャッサバ粕の処理方法を、図1を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態のキャッサバ粕の処理方法は、キャッサバ粕に酵素および酵母を添加して混合物を得る配合工程S1と、この配合工程S1で得られた混合物を図示しない反応槽に投入してアルコール発酵させる反応工程S2と、を実施する。
Hereinafter, a processing method for cassava cake according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the processing method of cassava lees according to the present embodiment includes a compounding step S1 in which an enzyme and yeast are added to the cassava lees to obtain a mixture, and a reaction tank (not shown) showing the mixture obtained in the compounding step S1. And a reaction step S2 in which alcohol fermentation is performed.

[配合工程]
配合工程S1では、含水率30質量%以上のキャッサバ粕に、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびアルコール発酵酵母を添加して混合物を得る。
原料として利用されるキャッサバ粕は、キャッサバ芋からキャッサバスターチを製造する際に排出される廃棄物であり、キャッサバスターチのいずれの製造方法に限られるものでない。
原料に利用するキャッサバ粕として、含水率が30質量%以上、好ましくは70質量%以上90質量%以下のものを用いる。含水率が30質量%より少なくなると、後述する酵素および酵母を添加した後、未分解のキャッサバ粕が残らず分解されるまでに極めて長い時間を要してしまうためである。さらには、含水率が30質量%より少なくなると、エタノール生成時の発熱により、粕の昇温速度が速くなり、酵母の活性が低下してしまうためである。また、含水率が低くなることにより、キャッサバスターチ以外の物質も濃縮されるので、濃縮された物質の影響を受け、エタノール生成が阻害される可能性がある。一方、90質量%より多くなると、後述する反応工程後に得られる反応生成物中のエタノールの濃度が低くなり、後工程でのエタノールの精製に必要なエネルギー量が増大するおそれがあるためである。
ここで、含水率が30質量%の生のキャッサバ粕、すなわちキャッサバ芋から澱粉を抽出した後に廃棄されるキャッサバ粕を用いる場合に限られない。例えば、乾燥されたキャッサバ粕に含水率が30質量%以上、好ましくは70質量%以上90質量%以下となるように水を添加したり、生のキャッサバ粕および乾燥のキャッサバ粕を混合したものに必要に応じて水を添加したりしたものでもよい。
[Mixing process]
In blending step S1, α-amylase, glucoamylase and alcohol-fermenting yeast are added to cassava cake having a water content of 30% by mass or more to obtain a mixture.
The cassava straw used as a raw material is waste discharged when the cassava starch is produced from the cassava straw, and is not limited to any production method of cassava starch.
As the cassava cake used as a raw material, a water content of 30% by mass or more, preferably 70% by mass or more and 90% by mass or less is used. This is because if the water content is less than 30% by mass, it takes a very long time to decompose all the undegraded cassava cake after adding the enzymes and yeast described later. Furthermore, if the water content is less than 30% by mass, the rate of temperature rise of the koji is increased due to the heat generated during ethanol production, and the yeast activity is reduced. Moreover, since substances other than cassava starch are concentrated due to the low water content, ethanol production may be hindered by the influence of the concentrated substances. On the other hand, if it exceeds 90% by mass, the concentration of ethanol in the reaction product obtained after the reaction step described later becomes low, and the amount of energy required for the purification of ethanol in the subsequent step may increase.
Here, the raw cassava cake having a water content of 30% by mass, that is, the cassava cake discarded after the starch is extracted from the cassava cake is not limited. For example, water is added to a dried cassava cake so that the water content is 30% by mass or more, preferably 70% by mass or more and 90% by mass or less, or a raw cassava cake and a dried cassava cake are mixed. What added water as needed may be used.

α―アミラーゼは、キャッサバ粕1g当たり9×10−5U以上600U以下、好ましくは8×10−3U以上0.6U以下で添加する。
ここで、9×10−5Uより少ないとキャッサバ粕の澱粉を分解するために時間を要してしまい、600Uより多く添加しても、キャッサバ粕が未分解で残留せずにエタノールに分解されるまでの時間の短縮があまり図れず、費用対効果の点で有効ではないためである。
グルコアミラーゼは、キャッサバ粕1g当たり3×10−4U以上200U以下、好ましくは3×10−2U以上0.2U以下で添加する。
ここで、3×10−4Uより少ないとキャッサバ粕の澱粉を分解するために時間を要してしまい、200Uより多く添加しても、キャッサバ粕が未分解で残留せずにエタノールに分解されるまでの時間の短縮があまり図れず、費用対効果の点で有効ではないためである。
α-Amylase is added at 9 × 10 −5 U to 600 U, preferably 8 × 10 −3 U to 0.6 U, per 1 g of cassava koji.
Here, if it is less than 9 × 10 −5 U, it takes time to decompose the starch of cassava lees, and even if it is added in excess of 600 U, the cassava lees are not decomposed and do not remain and are decomposed into ethanol. This is because it is not effective in terms of cost-effectiveness.
Glucoamylase is added at 3 × 10 −4 U or more and 200 U or less, preferably 3 × 10 −2 U or more and 0.2 U or less per 1 g of cassava koji.
Here, if it is less than 3 × 10 −4 U, it takes time to decompose the starch of cassava lees. Even if it is added more than 200 U, cassava lees are not decomposed and do not remain and are decomposed into ethanol. This is because it is not effective in terms of cost-effectiveness.

さらに、酵素として、α−アミラーゼおよびグルコアミラーゼの他に、セルラーゼ、ペクチナーゼおよびプロテアーゼのうちの少なくともいずれか1つをさらに添加することが好ましい。これら酵素をさらに添加することで、キャッサバ粕が分解されてエタノールが生成されるまでの時間を短縮できる。
セルラーゼは、キャッサバ粕1g当たり1×10−4U以上100U以下、特に1×10−2U以上0.1U以下で添加することが好ましい。
ペクチナーゼは、キャッサバ粕1g当たり1×10−3U以上1000U以下、特に1×10−1U以上1U以下で添加することが好ましい。
プロテアーゼは、キャッサバ粕1g当たり1×10−4U以上100U以下、特に1×10−2U以上0.1U以下で添加することが好ましい。
Furthermore, it is preferable to further add at least one of cellulase, pectinase and protease in addition to α-amylase and glucoamylase as the enzyme. By further adding these enzymes, it is possible to shorten the time until the cassava cake is decomposed to produce ethanol.
Cellulase is preferably added at 1 × 10 −4 U or more and 100 U or less, particularly 1 × 10 −2 U or more and 0.1 U or less per 1 g of cassava koji.
Pectinase is preferably added at 1 × 10 −3 U to 1000 U, particularly 1 × 10 −1 U to 1 U, per 1 g of cassava koji.
Protease is preferably added at 1 × 10 −4 U to 100 U, particularly 1 × 10 −2 U to 0.1 U, per 1 g of cassava koji.

アルコール発酵酵母は、一般的に酵母と称されるものを用いることができる。例えば、サッカロミセス属セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、または耐熱性酵母であるクリベロミセス属マーキシアナス(Kluyveromyce marxianus)が好適に用いられる。特に、詳細は後述するが、反応工程ではアルコール発酵の際にある程度の温度(45℃以上)に上昇する場合には、耐熱性酵母であるクリベロミセス属マーキシアナス(Kluyveromyce marxianus)が特に好適である。
そして、アルコール発酵酵母は、初期酵母濃度が光学密度で0.05以上10以下で添加することが好ましい。すなわち、この範囲で添加することで、酵素により生成された糖からアルコール発酵酵母によりエタノールを生成させる処理時間が、攪拌処理しなくても長時間を要せず、また必要量のアルコール発酵酵母によりコストが増大することも防止できる。なお、添加するアルコール発酵酵母は、後段の反応工程で増殖したアルコール発酵酵母の一部を返送して利用すれば、新たにアルコール発酵酵母を添加する必要がなく、より低コストでエタノールを生成させることができる。
As the alcohol-fermenting yeast, what is generally called yeast can be used. For example, Saccharomyces cerevisiae or Kluyveromyce marxianus which is a heat-resistant yeast is preferably used. In particular, as will be described in detail later, in the reaction step, when the temperature rises to a certain level (at 45 ° C. or higher) during alcohol fermentation, Kluyveromyce marxianus, which is a heat-resistant yeast, is particularly suitable.
The alcohol-fermenting yeast is preferably added at an initial yeast concentration of 0.05 to 10 in terms of optical density. That is, by adding within this range, the treatment time for producing ethanol from the sugar produced by the enzyme by the alcohol-fermenting yeast does not require a long time even if it is not stirred, and the required amount of the alcohol-fermenting yeast An increase in cost can also be prevented. In addition, if the alcohol-fermenting yeast to be added returns and uses a part of the alcohol-fermenting yeast grown in the subsequent reaction step, it is not necessary to newly add alcohol-fermenting yeast, and ethanol can be produced at a lower cost. be able to.

そして、これら酵素およびアルコール発酵酵母を添加する方法としては、キャッサバ粕を反応工程の反応槽へ搬送するスクリューコンベヤやラインミキサーなどにより管内混合する他、混練機にて混合するなど、従来公知の各種方法を利用できる。
なお、上記の反応工程の反応槽へ搬送する搬送経路中で管内混合する構成とすることで、攪拌混合専用の槽が不要となり、処理装置全体の小型化や簡略化ができるとともに、反応工程の反応槽へ搬送するエネルギーを利用して酵素を混合でき、エタノール生成のエネルギー消費量を低減できる。
このような管内混合などにより、キャッサバ粕に酵素およびアルコール発酵酵母が添加された混合物が得られる。
And, as a method of adding these enzymes and alcohol-fermenting yeast, various conventionally known methods such as mixing in a tube by a screw conveyor or a line mixer that conveys cassava lees to the reaction tank of the reaction step, mixing in a kneader, etc. You can use the method.
In addition, by setting it as the structure which mixes in a pipe | tube in the conveyance path conveyed to the reaction tank of said reaction process, the tank only for stirring and mixing becomes unnecessary, and while the whole processing apparatus can be reduced in size and simplified, Enzymes can be mixed using the energy transferred to the reaction tank, and the energy consumption of ethanol production can be reduced.
By such in-tube mixing, a mixture in which the enzyme and alcohol-fermenting yeast are added to the cassava cake is obtained.

[反応工程]
反応工程S2では、配合工程S1で得られた混合物を、一つの反応槽に投入し、液化、糖化およびアルコール発酵させる。
反応槽は、構成上、特段の制約はないが、液化、糖化、アルコール発酵が進行するにつれて液相分が多くなることから、例えば上方から混合物が投入され、底部から反応生成物を槽外へ排出可能に、上部に投入口、底部に排出口を有した構成とすることが好ましい。特に、反応中の混合物から熱を回収、例えば媒体との熱交換により混合物を冷却し、回収した熱は給湯器や暖房用の熱として利用する熱交換装置を備えることで、エネルギーをより有効に回収できる。
なお、反応槽での反応は、バッチ式、連続式のいずれであってもよい。
[Reaction process]
In the reaction step S2, the mixture obtained in the blending step S1 is put into one reaction tank, and liquefaction, saccharification, and alcohol fermentation are performed.
Although there are no particular restrictions on the configuration of the reaction tank, the liquid phase increases as liquefaction, saccharification, and alcohol fermentation progress. For example, the mixture is introduced from above, and the reaction product is discharged from the bottom to the outside of the tank. It is preferable that a discharge port is provided at the top and a discharge port at the bottom so that the discharge can be performed. In particular, heat is recovered from the mixture during the reaction, for example, the mixture is cooled by heat exchange with the medium, and the recovered heat is provided with a heat exchange device that uses the water as heat for heating or heating, thereby making energy more effective. Can be recovered.
The reaction in the reaction vessel may be either a batch type or a continuous type.

反応工程では、反応槽への混合物の投入から槽外へ排出するまでの反応時間として、好ましくは24時間以上120時間以下とする。すなわち、混合物は、室温もしくは搬送の際の摩擦などで多少温度が上がった25℃以上35℃以下で投入される。このような温度の混合物の場合、24時間以上120時間以下でアルコール発酵が十分に進行されているためである。
すなわち、24時間より短い場合には、澱粉の分解およびアルコール発酵が十分に完了しておらず、糖が残った状態となってしまう。また、120時間を超えても反応が十分に完了しない場合には、エタノール生成の処理に長時間を要した状態であり、エタノールの効率的な生成ができないためである。
なお、反応槽では、攪拌や加熱は実施せず、投入された混合物はそのまま静置された状態で処理が進行する。すなわち、α−アミラーゼにより澱粉がデキストリンに分解され、生成されたデキストリンはグルコアミラーゼによりグルコースに分解され、グルコースからはアルコール発酵酵母によりエタノールが生成される。
In the reaction step, the reaction time from the introduction of the mixture into the reaction tank to the discharge from the tank is preferably 24 hours or longer and 120 hours or shorter. That is, the mixture is charged at a temperature of 25 ° C. or more and 35 ° C. or less where the temperature rises somewhat due to room temperature or friction during transportation. This is because in the case of a mixture at such a temperature, alcohol fermentation is sufficiently advanced in 24 hours or more and 120 hours or less.
That is, when it is shorter than 24 hours, starch decomposition and alcohol fermentation are not sufficiently completed, and sugar remains. In addition, when the reaction is not sufficiently completed even after 120 hours, it is in a state where a long time is required for the ethanol generation treatment, and ethanol cannot be efficiently generated.
In the reaction tank, stirring and heating are not performed, and the processing proceeds while the charged mixture is left as it is. That is, starch is decomposed into dextrin by α-amylase, the produced dextrin is decomposed into glucose by glucoamylase, and ethanol is produced from glucose by alcohol-fermenting yeast.

このようにして反応工程で得られた反応生成物は、固液分離後、後工程のエタノール分離工程に移送され、エタノールがより高純度で回収される。
固液分離方法としては、例えばフィルタープレス、遠心分離など、従来公知の各種方法を適用できる。
エタノール分離工程におけるエタノールの回収方法としては、例えば蒸留など、従来公知の各種方法を適用できる。なお、固液分離することなく、反応生成物を加熱してエタノールを直接回収するなどしてもよい。
The reaction product thus obtained in the reaction step is transferred to a subsequent ethanol separation step after solid-liquid separation, and ethanol is recovered with higher purity.
As the solid-liquid separation method, various conventionally known methods such as filter press and centrifugation can be applied.
As a method for recovering ethanol in the ethanol separation step, various conventionally known methods such as distillation can be applied. Note that ethanol may be directly recovered by heating the reaction product without performing solid-liquid separation.

[実施形態の作用効果]
上記実施形態では、含水率30質量%以上のキャッサバ粕に、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびアルコール発酵酵母を添加した混合物を反応槽に投入して滞留させることで、酵素によりキャッサバ粕中の澱粉が次第に分解され、澱粉含有量に対して含水率が高いので、発酵時の温度が抑えられ、温度上昇による酵母の失活を防止できる。さらに、含水率が多いことから、加熱しても混合物の粘度はあまり上昇せず、従来のような液化処理を実施した後に攪拌しつつ糖化およびアルコール発酵をする多段処理をしなくても、単に反応槽内に投入して静置させておくのみで、同等の処理時間で同程度のエタノールを生成できる。
したがって、高粘度のキャッサバ粕でも攪拌を実施する必要がないことから、高粘度質を攪拌するための装置および攪拌のための大きなエネルギーが不要となり、簡単な構成で容易にかつ低エネルギーでキャッサバ粕からエタノールを生成でき、キャッサバ粕を効率よく容易に再生エネルギーとして有効利用することができる。
[Effects of Embodiment]
In the said embodiment, the starch in cassava lees is made into an enzyme by putting the mixture which added alpha-amylase, glucoamylase, and alcohol-fermenting yeast to the cassava lees with a moisture content of 30 mass% or more in a reaction tank, and making it stay. Since it is gradually decomposed and the water content is high with respect to the starch content, the temperature during fermentation can be suppressed, and inactivation of the yeast due to temperature rise can be prevented. Furthermore, since the water content is high, the viscosity of the mixture does not increase so much even if heated, and even if the liquefaction and the alcoholic fermentation are not performed in a multistage process with stirring after the conventional liquefaction treatment, Just by putting it in the reaction vessel and leaving it to stand, the same degree of ethanol can be produced in the same treatment time.
Therefore, since it is not necessary to carry out stirring even with a high-viscosity cassava bowl, an apparatus for stirring the high-viscosity material and a large energy for stirring are not required, and the cassava bowl can be easily and low-energy with a simple configuration. The ethanol can be produced from the cassava, and the cassava can be efficiently and easily used as a renewable energy.

また、上記実施形態では、キャッサバ粕を反応槽へ搬送する搬送路内で、あらかじめ酵素およびアルコール発酵酵母を添加して管内混合して混合物とし、この混合物を反応槽へ投入して反応工程を実施している。このため、キャッサバ粕に酵素およびアルコール発酵酵母が均一に混合されているので、効率よく反応が進行し、反応時間を短縮でき、エタノールの生成効率を向上できる。特に、管内混合により、別途混練機などにて混練する処理を実施する必要がなく、キャッサバ粕を反応槽へ搬送する搬送経路中で混合できるので、より効率よく混合でき、処理作業が容易になるととともに、混練のためのエネルギーも低減でき、効率よくエタノールを生成できる。
そして、キャッサバ粕に、セルラーゼ、ペクチナーゼおよびプロテアーゼのうちの少なくともいずれか1つをさらに添加することにより、反応工程での反応時間を短縮でき、効率よくエタノールを生成できる。
また、各種酵素およびアルコール発酵酵母をキャッサバ粕にライン混合することにより、酵素およびアルコール発酵酵母とキャッサバ粕とが均一に混合され、反応工程での反応時間を短縮できる。
さらに、反応槽として、上部から混合物が投入され、底部から反応生成物を排出する構成とすることで、順次分解されてエタノールが生成したり、細胞内などから水分が流出したりして、液相分が反応槽の底部に流下して排出される。このため、反応槽で混合物を攪拌することなく挿入した混合物を単に静置しておく処理でも、反応生成物を容易に回収できるとともに、底部近傍では液相分が多くなるので液相で反応が進行し、攪拌しなくても反応が促進する状態となり、反応時間がそれ程長くなることなく十分にエタノールを生成させることができることから、反応槽に攪拌機能を設けない簡単な構造に処理装置を構築できる。
そして、反応槽内で4時間以上滞留、好ましくは24時間以上120時間以下で滞留させてエタノールを生成させることで、加熱および冷却の温度調整や攪拌を実施しなくても、十分に分解して効率よくエタノールを生成できる。
Moreover, in the said embodiment, in the conveyance path which conveys cassava lees to a reaction tank, an enzyme and alcohol fermenting yeast are added beforehand, and it mixes in a pipe | tube, and puts this mixture into a reaction tank, and implements a reaction process. doing. For this reason, since the enzyme and the alcohol-fermenting yeast are uniformly mixed in the cassava cake, the reaction proceeds efficiently, the reaction time can be shortened, and the production efficiency of ethanol can be improved. In particular, it is not necessary to carry out a separate kneading process with a kneader or the like by in-pipe mixing, and since mixing can be performed in the transport path for transporting the cassava cake to the reaction tank, it is possible to mix more efficiently and to facilitate the processing operation. At the same time, energy for kneading can be reduced, and ethanol can be generated efficiently.
Further, by adding at least one of cellulase, pectinase and protease to the cassava cake, the reaction time in the reaction step can be shortened, and ethanol can be efficiently produced.
In addition, by mixing the various enzymes and alcohol-fermenting yeast in the cassava cake, the enzyme, alcohol-fermenting yeast and cassava cake are uniformly mixed, and the reaction time in the reaction process can be shortened.
Furthermore, the reaction vessel is configured such that the mixture is introduced from the top and the reaction product is discharged from the bottom, so that it is sequentially decomposed to produce ethanol, or water flows out from inside the cell. The phase fraction flows down to the bottom of the reaction vessel and is discharged. For this reason, the reaction product can be easily recovered even by simply allowing the mixture inserted without stirring the mixture in the reaction vessel, and the liquid phase is increased in the vicinity of the bottom so that the reaction can be performed in the liquid phase. Since the reaction proceeds without agitation and the reaction is accelerated, ethanol can be generated sufficiently without the reaction time becoming too long. it can.
Then, it is allowed to stay in the reaction tank for 4 hours or longer, preferably 24 hours or longer and 120 hours or shorter to generate ethanol, so that it can be sufficiently decomposed without adjusting the temperature and stirring of heating and cooling. It can produce ethanol efficiently.

[変形例]
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは、本発明に含まれるものである。
例えば、配合工程でキャッサバ粕に酵素およびアルコール発酵酵母を混合して説明したが、例えばキャッサバ粕を反応槽内へ投入する際の落下衝撃により混合したり、反応槽内にキャッサバ粕と酵素およびアルコール発酵酵母を薄い層状となるように、少量ずつ投入したりしてもよい。なお、これらの構成では特段の攪拌混合をすることなく、アルコール生成でき、特に層状で供給する構成であれば、あらかじめ混合する場合と同等の処理時間でアルコール生成できる。
そして、上記実施形態では、反応槽の上部から混合物を投入し、底部から反応生成物を排出する構成を例示したが、例えば反応槽の容積が大きくなった場合など、耐圧性や設備コストなどの点で上部から混合物を投入し、上部からポンプで吸い上げるなどにより排出する構成とするなどしてもよい。
[Modification]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, the cassava cake was mixed with enzyme and alcohol-fermenting yeast in the blending process. For example, the cassava cake was mixed by dropping impact when the cassava cake was put into the reaction vessel, or the cassava cake, enzyme and alcohol were added to the reaction vessel. Fermentation yeast may be added little by little so as to form a thin layer. In addition, in these structures, alcohol can be generated without special stirring and mixing. In particular, if the structure is supplied in a layered form, alcohol can be generated in the same processing time as in the case of mixing in advance.
And in the said embodiment, although the structure which introduce | transduces a mixture from the upper part of a reaction tank and discharged | emits a reaction product from the bottom part was illustrated, for example, when the volume of a reaction tank becomes large, pressure resistance, equipment cost, etc. A configuration may be adopted in which the mixture is introduced from the top at a point and discharged from the top by pumping or the like.

また、反応槽への混合物の投入に際して、単に混合物を投入するのみとしたが、例えば図2に示すように、酵素やアルコール発酵酵母を添加する前に、キャッサバ粕を加熱していてもよい。
具体的には、キャッサバ粕を例えば水蒸気により60℃以上120℃以下で加熱する加熱工程S11を実施し、澱粉を糊化してから、各酵素およびアルコール発酵酵母を添加して管内混合し(配合工程S1)、反応槽へ投入して反応工程S2を実施する。
この図2に示すように、澱粉を糊化させる温度に加熱することで、処理効率を向上できる。なお、澱粉を糊化する温度以下に加熱したとしても、各酵素およびアルコール発酵酵母の活性が増大し、エタノールを生成する処理時間を短縮できる。
また、酵母およびアルコール発酵酵母を添加する前のキャッサバ粕を加熱することで、先に混合してから加熱する場合に比して処理効率を向上できる。
なお、この図2に示す実施形態では、キャッサバ粕を加熱する方法として水蒸気を用いたが、キャッサバ粕の水分量が十分である場合には、従前の各種加熱方法を適用して加熱すればよい。キャッサバ粕の含水率が50質量%に満たない場合には、水の添加に代えて水蒸気による加熱にて水分を供給することができるので、水蒸気による加熱は特に有効である。
In addition, when the mixture is charged into the reaction vessel, the mixture is simply charged. However, as shown in FIG. 2, for example, the cassava cake may be heated before the enzyme or alcohol-fermenting yeast is added.
Specifically, after carrying out heating process S11 which heats cassava lees at 60 ° C or more and 120 ° C or less with water vapor, for example, starch is gelatinized, each enzyme and alcohol fermentation yeast are added, and it mixes in a pipe (mixing process) S1), the reaction step S2 is performed by charging the reaction vessel.
As shown in FIG. 2, the processing efficiency can be improved by heating to a temperature at which starch is gelatinized. In addition, even if it heats below the temperature which gelatinizes starch, the activity of each enzyme and alcohol fermentation yeast increases, and the processing time which produces | generates ethanol can be shortened.
Moreover, processing efficiency can be improved by heating the cassava cake before adding yeast and alcohol fermentation yeast compared with the case where it heats after mixing previously.
In the embodiment shown in FIG. 2, water vapor is used as a method for heating the cassava cake. However, when the water content of the cassava cake is sufficient, heating may be performed by applying various conventional heating methods. . When the water content of the cassava cake is less than 50% by mass, water can be supplied by heating with steam instead of adding water, and thus heating with steam is particularly effective.

そして、反応工程では、アルコール発酵酵母の活性を向上させるため、リンや窒素などの栄養源を添加してもよい。
リンとしては、リン換算で3×10−4量%以上0.03質量%以下添加することが好ましい。窒素源としては、窒素換算で1×10−3質量%以上0.1質量%以下添加することが好ましい。
And in a reaction process, in order to improve the activity of alcohol fermentation yeast, you may add nutrient sources, such as phosphorus and nitrogen.
As phosphorus, it is preferable to add 3 × 10 −4 % by mass or more and 0.03% by mass or less in terms of phosphorus. As a nitrogen source, it is preferable to add 1 × 10 −3 mass% or more and 0.1 mass% or less in terms of nitrogen.

その他、本発明の実施における具体的な構成および形態などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。   In addition, the specific configuration and form in the implementation of the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.

次に、上記図1に示す実施形態の処理方法について実施した実験について説明する。
なお、本発明は、以下の実施例および比較例により制限されるものではない。
Next, an experiment conducted on the processing method of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
The present invention is not limited by the following examples and comparative examples.

[実験1]
以下、キャッサバ粕と酵素およびアルコール発酵酵母との混合条件が、エタノール生成に及ぼす影響に関した実験1について説明する。
{原料}
原料に含水率が85%のキャッサバ粕2000gを用い、酵素にセルラーゼ、ペクチナーゼ、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼを用い、酵母にサッカロミセス属セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)を用いた。
[Experiment 1]
Hereinafter, Experiment 1 relating to the effect of the mixing conditions of cassava meal, enzyme, and alcohol-fermenting yeast on ethanol production will be described.
{material}
The raw material was 2000 g of cassava koji with a water content of 85%, cellulase, pectinase, α-amylase and glucoamylase were used as enzymes, and Saccharomyces cerevisiae was used as yeast.

{実験条件}
エタノールの生成条件は、以下の4つの条件で実施した。
(比較例1)
比較例1は、図3に示すように、あらかじめ水2000mlが添加されたキャッサバ粕に、10Lのジャーファーメンター内でα−アミラーゼを混合した後(工程S21)、攪拌しながら90℃で1時間液化処理をした(工程S22)。この後、液化処理により得られた生成物に、グルコアミラーゼ、セルラーゼを添加し(工程S23)、攪拌しながら50℃で24時間糖化処理をした(工程S24)。さらに、酵母と酵母エキス(窒素源およびリン源)とを添加し(工程S25)、攪拌しながら30℃で24時間発酵処理した(工程S26)
(比較例2)
比較例2は、あらかじめ水2000mlが添加されたキャッサバ粕に、10Lのジャーファーメンター内でα−アミラーゼと、グルコアミラーゼと、セルラーゼと、酵母と、酵母エキス(窒素源およびリン源)とを振り掛けて、48時間静置して反応させた。
(実施例1)
実施例1は、あらかじめ水2000mlが添加されたキャッサバ粕に、α−アミラーゼと、グルコアミラーゼと、セルラーゼと、酵母と、酵母エキス(窒素源およびリン源)とを二軸の混練機を用いて55rpmで10分間混合した混合物を、10Lのジャーファーメンター内で48時間静置して反応させた。
(実施例2)
実施例2は、実施例1の48時間静置に代えて、48時間攪拌しつつ反応させた。
{Experimental conditions}
Ethanol production conditions were carried out under the following four conditions.
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 3 , in Comparative Example 1, α-amylase was mixed in a 10 L jar fermenter in a cassava bowl to which 2000 ml of water had been added in advance (step S21) , and then stirred at 90 ° C. for 1 hour. Liquefaction treatment was performed (step S22) . Thereafter, glucoamylase and cellulase were added to the product obtained by the liquefaction treatment (step S23) , and saccharification treatment was performed at 50 ° C. for 24 hours with stirring (step S24) . Furthermore, yeast and yeast extract (nitrogen source and phosphorus source) were added (step S25) , and fermentation treatment was performed at 30 ° C. for 24 hours with stirring (step S26) .
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, α-amylase, glucoamylase, cellulase, yeast, and yeast extract (nitrogen source and phosphorus source) were sprinkled in a cassava cake to which 2000 ml of water had been added in advance in a 10 L jar fermenter. And allowed to react for 48 hours.
Example 1
Example 1 uses a biaxial kneader in which α-amylase, glucoamylase, cellulase, yeast, and yeast extract (nitrogen source and phosphorus source) are added to cassava lees added with 2000 ml of water in advance. The mixture mixed at 55 rpm for 10 minutes was allowed to react for 48 hours in a 10 L jar fermenter.
(Example 2)
Example 2 was allowed to react with stirring for 48 hours instead of standing for 48 hours in Example 1.

{結果}
反応後、遠心分離および濾過により固形分を除去した後、ガスクロマトグラフィーを用いてエタノール量を測定した。その結果を図4に示す。
この図4に示す結果から、酵素および酵母がキャッサバ粕と十分に混合されていない比較例2では、エタノールがほとんど得られなかった。なお、液相分が生成されており、酵素および酵母が接触し得る範囲であれば、攪拌せずとも反応が進行することが認められた。
また、あらかじめ酵素および酵母を混合しておく実施例1では、従来の攪拌しつつ糖化処理および発酵処理を多段で実施する比較例1と同等のエタノールが生成されることが認められた。また、反応時に攪拌を実施する実施例2では、実施例1と同等のエタノールが生成され、攪拌による効果は認められなかった。
{result}
After the reaction, the solid content was removed by centrifugation and filtration, and then the amount of ethanol was measured using gas chromatography. The result is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 4, almost no ethanol was obtained in Comparative Example 2 in which the enzyme and yeast were not sufficiently mixed with cassava cake. In addition, it was recognized that the reaction proceeded without stirring as long as the liquid phase component was generated and the enzyme and yeast were in contact with each other.
Moreover, in Example 1 which mixes an enzyme and yeast beforehand, it was recognized that ethanol equivalent to the comparative example 1 which implements a saccharification process and a fermentation process in multiple steps, stirring conventionally is produced | generated. Moreover, in Example 2 which implements stirring at the time of reaction, ethanol equivalent to Example 1 was produced, and the effect of stirring was not recognized.

[実験2]
次に、反応前の加熱がエタノール生成に及ぼす影響に関した実験2について説明する。
{実験条件}
(実施例3)
実施例3は、含水率が85%のキャッサバ粕50gに、α−アミラーゼと、グルコアミラーゼと、セルラーゼと、酵母(クリベロミセス属マーキシアナス(Kluyveromyce marxianus))と、酵母エキス(窒素源およびリン源)とを、二軸の混練機を用いて55rpmで10分間混合し、得られた混合物を300mlのビーカーを用いて72時間静置して反応させた。
(実施例4)
実施例4は、含水率が85%のキャッサバ粕50gをオートクレーブを用いて80℃15分加熱した後、実施例3と同様にして混合物を得て72時間静置して反応させた。
{結果}
反応後、遠心分離および濾過により固形分を除去した後、ガスクロマトグラフィーを用いてエタノール量を測定した。その結果を図5に示す。
この図5に示す結果から、あらかじめ加熱して澱粉を糊化しておく実施例4では、加熱しない実施例3に比して、約2倍の量のエタノールを生成できた。このことから、あらかじめ加熱して糊化しておくことで、処理効率を向上できることがわかる。
[Experiment 2]
Next, Experiment 2 relating to the effect of heating before reaction on ethanol production will be described.
{Experimental conditions}
(Example 3)
Example 3 shows that 50 g of cassava cake having a water content of 85%, α-amylase, glucoamylase, cellulase, yeast (Kluyveromyce marxianus), yeast extract (nitrogen source and phosphorus source), Was mixed for 10 minutes at 55 rpm using a twin-screw kneader, and the resulting mixture was allowed to react for 72 hours using a 300 ml beaker.
Example 4
In Example 4, 50 g of cassava cake having a water content of 85% was heated at 80 ° C. for 15 minutes using an autoclave, and then a mixture was obtained in the same manner as in Example 3 and allowed to stand for 72 hours for reaction.
{result}
After the reaction, the solid content was removed by centrifugation and filtration, and then the amount of ethanol was measured using gas chromatography. The result is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 5, in Example 4 in which starch was gelatinized by heating in advance, about twice as much ethanol was produced as in Example 3 in which the starch was not heated. From this, it is understood that the processing efficiency can be improved by preliminarily heating and gelatinizing.

[実験3]
次に、上記実験2における加熱する温度がエタノール生成に及ぼす影響に関した実験3について説明する。
{実験条件}
(実施例5)
実施例5は、上記実験2の実施例4における加熱温度を30℃とした以外は、実施例4と同様に行った。
(実施例6〜10)
実施例6〜10は、上記実験2の実施例4における加熱温度を、それぞれ60℃、70℃、80℃、100℃、120℃とした以外は、実施例4と同様に行った。
{結果}
反応後、遠心分離および濾過により固形分を除去した後、ガスクロマトグラフィーを用いてエタノール量を測定した。その結果を図6に示す。
この図6に示す結果から、澱粉の糊化が始まる60℃(実施例6)から、30℃で加熱した場合(実施例5)に対して、エタノールの生成量が2倍以上となり、100℃(実施例9)では3倍近い生成量となっている。なお、120℃に加熱した場合(実施例10)では、温度が高すぎて酵素および酵母の活性が低下し始めているため、エタノールの生成量が少なくなったものと考えられることから、加熱する場合には、60℃以上120℃以下とすることが良好であることがわかる。
[Experiment 3]
Next, Experiment 3 related to the effect of the heating temperature on ethanol production in Experiment 2 will be described.
{Experimental conditions}
(Example 5)
Example 5 was performed in the same manner as Example 4 except that the heating temperature in Example 4 of Experiment 2 was 30 ° C.
(Examples 6 to 10)
Examples 6 to 10 were performed in the same manner as Example 4 except that the heating temperatures in Example 4 of Experiment 2 were 60 ° C., 70 ° C., 80 ° C., 100 ° C., and 120 ° C., respectively.
{result}
After the reaction, the solid content was removed by centrifugation and filtration, and then the amount of ethanol was measured using gas chromatography. The result is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 6, from 60 ° C. (Example 6) at which starch gelatinization begins, when ethanol is heated at 30 ° C. (Example 5), the amount of ethanol produced is more than doubled to 100 ° C. In (Example 9), the generation amount is nearly three times. In addition, in the case of heating to 120 ° C. (Example 10), since the temperature is too high and the activities of the enzyme and yeast are starting to decrease, it is considered that the amount of ethanol produced has decreased. It can be seen that it is preferable that the temperature be 60 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.

S1 配合工程
S2 反応工程
S11 加熱工程
S1 compounding process S2 reaction process S11 heating process

Claims (9)

キャッサバ粕からエタノールを生成させるキャッサバ粕の処理方法であって、
含水率30質量%以上のキャッサバ粕に、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびアルコール発酵酵母を添加する配合工程と、
前記配合工程で前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母が添加されたキャッサバ粕を、反応槽内で滞留させてアルコール発酵させる反応工程と、を実施する
ことを特徴とするキャッサバ粕の処理方法。
A method for treating cassava lees producing ethanol from cassava lees,
A blending step of adding α-amylase, glucoamylase and alcohol-fermenting yeast to cassava cake having a water content of 30% by mass or more;
A cassava lees added with the α-amylase, the glucoamylase and the alcohol-fermenting yeast in the blending step are retained in a reaction tank and subjected to alcohol fermentation, and the cassava lees are characterized in that Processing method.
前記配合工程は、前記キャッサバ粕にα−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびアルコール発酵酵母を混合して得られた混合物を前記反応槽へ投入して滞留させアルコール発酵させる
ことを特徴とする請求項1に記載のキャッサバ粕の処理方法。
The said compounding process throws into the reaction tank the mixture obtained by mixing (alpha) -amylase, glucoamylase, and alcohol fermenting yeast with the said cassava lees, makes it retain, and carries out alcoholic fermentation. How to treat cassava coffee.
前記配合工程は、前記キャッサバ粕と、前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母とをライン混合して前記混合物を得る
ことを特徴とする請求項2に記載のキャッサバ粕の処理方法。
The said cassava lees, the said alpha-amylase, the said glucoamylase, and the said alcohol-fermenting yeast are line-mixed and the said mixing process obtains the said mixture. The processing method of the cassava lees of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
前記配合工程は、前記反応槽内に投入されたキャッサバ粕と、前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母とが、前記反応槽内で多層状となるように、前記キャッサバ粕に、前記α−アミラーゼ、前記グルコアミラーゼおよび前記アルコール発酵酵母を添加する
ことを特徴とする請求項1に記載のキャッサバ粕の処理方法。
In the blending step, the cassava lees charged into the reaction vessel and the α-amylase, the glucoamylase, and the alcohol-fermenting yeast are multilayered in the reaction vessel. The method for treating cassava lees according to claim 1, wherein the α-amylase, the glucoamylase, and the alcohol-fermenting yeast are added.
前記混合工程は、前記キャッサバ粕に、セルラーゼ、ペクチナーゼおよびプロテアーゼのうちの少なくともいずれか1つをさらに添加する
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のキャッサバ粕の処理方法。
5. The cassava meal according to claim 1, wherein at least one of cellulase, pectinase, and protease is further added to the cassava meal in the mixing step. Processing method.
前記反応工程は、前記反応槽として、上部に投入口、底部にアルコール発酵後の反応生成物を排出する排出口を有したものを用いる
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のキャッサバ粕の処理方法。
The reaction step uses, as the reaction tank, one having an inlet at the top and an outlet for discharging a reaction product after alcohol fermentation at the bottom. A method for treating cassava lees according to claim 1.
前記反応工程は、前記反応槽内で4時間以上滞留させる
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のキャッサバ粕の処理方法。
The method for treating cassava lees according to any one of claims 1 to 6, wherein the reaction step is allowed to stay in the reaction tank for 4 hours or more.
前記配合工程は、
前記α−アミラーゼを前記キャッサバ粕1g当たり9×10−5U以上600U以下で添加し、
前記グルコアミラーゼを前記キャッサバ粕1g当たり3×10−4U以上200U以下で添加する
ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のキャッサバ粕の処理方法。
The blending step is
The α-amylase is added at 9 × 10 −5 U or more and 600 U or less per 1 g of the cassava cake,
The said glucoamylase is added at 3 * 10 < -4 > U or more and 200 U or less per 1g of said cassava straws. The processing method of cassava straw according to any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.
前記アルコール発酵酵母は、サッカロミセス属セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)またはクリベロミセス属マーキシアナス(Kluyveromyce marxianus)である
ことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のキャッサバ粕の処理方法。
The method for treating cassava lees according to any one of claims 1 to 8, wherein the alcohol-fermenting yeast is Saccharomyces cerevisiae or Kluyveromyce marxianus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019189651A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 東レ株式会社 Method for producing purified sugar solution
JP2020110178A (en) * 2020-03-24 2020-07-27 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター Utilizing method of cassava fermentation residue

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9255180B2 (en) * 2012-06-28 2016-02-09 Johnson & Johnson Consumer Inc. Ultraviolet radiation absorbing polyethers
JP2014212776A (en) * 2013-04-30 2014-11-17 出光興産株式会社 Yeast culture method
CN110951790A (en) * 2019-12-12 2020-04-03 南京理工大学 Method for reducing viscosity of cassava ethanol process fermentation system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5615691A (en) * 1979-07-16 1981-02-14 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd Preparation of alcohol by fermentation
JPS5718991A (en) * 1980-07-10 1982-01-30 Ueda Kagaku Kogyo Kk Liquefaction and saccharification of raw starch substance without steaming or boiling
JPS59224694A (en) * 1983-05-31 1984-12-17 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> Saccharification of cellulosic substance and its device
JPH05207885A (en) * 1991-01-16 1993-08-20 Usa Government Simultaneous saccharification and fermentation using cellobiose fermentation yeast brettanomyces custersii
JP2009112200A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Nippon Steel Engineering Co Ltd Method for producing ethanol
JP2011522545A (en) * 2008-06-06 2011-08-04 ダニスコ・ユーエス・インク Saccharification enzyme composition and saccharification method thereof
JP2012050376A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Kansai Chemical Engineering Co Ltd Method for producing ethanol

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5615691A (en) * 1979-07-16 1981-02-14 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd Preparation of alcohol by fermentation
JPS5718991A (en) * 1980-07-10 1982-01-30 Ueda Kagaku Kogyo Kk Liquefaction and saccharification of raw starch substance without steaming or boiling
JPS59224694A (en) * 1983-05-31 1984-12-17 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> Saccharification of cellulosic substance and its device
JPH05207885A (en) * 1991-01-16 1993-08-20 Usa Government Simultaneous saccharification and fermentation using cellobiose fermentation yeast brettanomyces custersii
JP2009112200A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Nippon Steel Engineering Co Ltd Method for producing ethanol
JP2011522545A (en) * 2008-06-06 2011-08-04 ダニスコ・ユーエス・インク Saccharification enzyme composition and saccharification method thereof
JP2012050376A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Kansai Chemical Engineering Co Ltd Method for producing ethanol

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013044771; Biosci. Biotechnol. Biochem., 2012, Vol. 76, No. 4, pp. 671-678 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019189651A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 東レ株式会社 Method for producing purified sugar solution
JP2020110178A (en) * 2020-03-24 2020-07-27 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター Utilizing method of cassava fermentation residue

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