JP2014132052A - Fuel composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リグノセルロース原料を糖化処理及び発酵処理することにより得られる燃料組成物、並びにその製造方法に関する。 The present invention relates to a fuel composition obtained by subjecting a lignocellulose raw material to a saccharification treatment and a fermentation treatment, and a production method thereof.
リグノセルロース原料から糖類を製造する技術は、この糖類を微生物の発酵基質として用いることによりガソリンの代替燃料となるアルコールや、プラスチック原料となるコハク酸や乳酸などの化成品原料を製造することができることから、循環型社会の形成に有益な技術である。例えば、特許文献１には、前処理を施したリグノセルロース原料を併行糖化発酵し、糖化発酵処理液をスクリーンサイズが１．０〜２．０ｍｍのスクリュープレスで残渣と液体分に分離し、液体分（微細繊維を含む）を４８〜５２℃で糖化することによりエタノール生産の原料となる糖類の生産効率の向上が可能となり、さらにエタノール生産工程で純度の高いリグニン組成物を得ることができることが記載されている。また、特許文献１では、エタノールの製造工程において残渣が得られることが記載されている。 The technology for producing saccharides from lignocellulosic raw materials is that these saccharides can be used as microorganism fermentation substrates to produce chemical raw materials such as alcohol as an alternative fuel for gasoline, succinic acid and lactic acid as plastic raw materials. Therefore, it is a useful technology for the formation of a recycling society. For example, Patent Document 1 discloses that a lignocellulose raw material that has been pretreated is subjected to saccharification and fermentation, and the saccharification and fermentation treatment liquid is separated into a residue and a liquid by a screw press having a screen size of 1.0 to 2.0 mm. Saccharification of the fraction (including fine fibers) at 48 to 52 ° C. makes it possible to improve the production efficiency of sugars used as a raw material for ethanol production, and to obtain a highly purified lignin composition in the ethanol production process. Have been described. Moreover, in patent document 1, it is described that a residue is obtained in the manufacturing process of ethanol.
また、特許文献２には、リグノセルロース系バイオマスを原料として、糖化酵素を産生する微生物の培養、糖化及び発酵プロセスの一部又は全部を同一槽で行ってエタノールを製造する方法が記載されている。この方法は、（１）リグノセルロース系バイオマスを微粉砕処理して微粉末を調製し、（２）糖化酵素を産生する微生物を、セルロース、ヘミセルロース、あるいは糖類を炭素源とする液体培地で培養し、（３）それにより、糖化酵素を誘導・分泌生産させ、糖化酵素を含有する培養液を調製し、（４）得られた培養液を同一槽で、糖化酵素の設定反応条件に合わせて温度調整を行い、（５）当該培養液を用いて設定反応条件で糖化処理を実施し、（６）得られた糖化液に酵母菌を加えてアルコール発酵を実施することによりエタノールに変換することを特徴とするものである。また、特許文献２には、上記糖化処理の残渣を回収し、燃料及び／又は肥料として再利用することが記載されている。なお、特許文献２に記載の糖化処理の残渣とは、発酵処理前の残渣である。特許文献３には、含セルロース廃棄物の燃焼方法および燃焼灰、燃焼システム、さらに詳細にはペーパスラッジの焼却するとともに、前記焼却形成物を資源化する方法が記載されている。具体的には、含セルロース廃棄物に液状の燃料油を添加しながら混練する工程、前記混練物を成形する工程、前記成形物を燃焼する工程を含むことを特徴とする含セルロース廃棄物の燃焼方法が記載されている。特許文献４には、コーヒー抽出残渣と樹皮とを主成分とする燃料ペレット記載されている。 Patent Document 2 describes a method of producing ethanol by using a lignocellulosic biomass as a raw material, and performing culture or saccharification and fermentation processes of microorganisms that produce saccharifying enzymes in the same tank. . In this method, (1) lignocellulosic biomass is finely pulverized to prepare fine powder, and (2) microorganisms that produce saccharifying enzymes are cultured in a liquid medium containing cellulose, hemicellulose, or sugars as a carbon source. (3) Thereby, saccharifying enzyme is induced and secreted to produce a saccharifying enzyme-containing culture solution. (4) The obtained culturing solution is heated in the same tank according to the saccharifying enzyme setting reaction conditions. (5) Carrying out saccharification treatment under the set reaction conditions using the culture solution, (6) Adding yeast to the resulting saccharification solution and performing alcoholic fermentation to convert to ethanol It is a feature. Patent Document 2 describes that the residue of the saccharification treatment is collected and reused as fuel and / or fertilizer. In addition, the residue of the saccharification process of patent document 2 is a residue before a fermentation process. Patent Document 3 describes a method for burning cellulose-containing waste, a combustion ash, a combustion system, and more specifically, a method for incinerating paper sludge and recycling the incineration product. Specifically, the method comprises the steps of kneading while adding liquid fuel oil to the cellulose-containing waste, forming the kneaded product, and combusting the molded product. A method is described. Patent Document 4 describes a fuel pellet mainly composed of coffee extraction residue and bark.
上記の通り、バイオマス原料を糖化処理した後の残渣を燃料として利用することや、含セルロース廃棄物を燃焼することについては知られているが、リグノセルロース原料を特定の方法で糖化処理及び発酵処理することにより得られる残渣を燃料組成物として更に有効に利用することが望まれていた。本発明は、リグノセルロースを原料として糖類及び／又はエタノールを製造する工程で排出される残渣を利用した燃料組成物、並びにその製造方法を提供することを解決すべき課題とした。 As described above, it is known to use the residue after saccharification treatment of biomass raw material as a fuel and to burn cellulose-containing waste, but lignocellulose raw material is saccharified and fermented by a specific method. It has been desired to use the residue obtained as a result more effectively as a fuel composition. This invention made it the subject which should be solved to provide the fuel composition using the residue discharged | emitted by the process which manufactures saccharides and / or ethanol from lignocellulose as a raw material, and its manufacturing method.
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、リグノセルロース原料を糖化処理及び発酵処理した後の処理液を固液分離により残渣と液体分に分離することにより得られる残渣の発熱量を測定した結果、燃料組成物として利用するのに十分高い発熱量を有することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have determined that the residue obtained by separating the liquor cellulose raw material into a residue and a liquid component by solid-liquid separation after saccharification treatment and fermentation treatment. As a result of measuring the calorific value, it was found that the calorific value was sufficiently high to be used as a fuel composition, and the present invention was completed.
即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）リグノセルロース原料を糖化処理及び発酵処理した後の処理液を固液分離により残渣と液体分に分離することにより得られる残渣を含有する、燃料組成物。
（２）リグノセルロース原料の糖化処理及び発酵処理を併行して行う、（１）に記載の燃料組成物。
（３）前記残渣を、残渣を加工したペレットの形態で含む、（１）又は（２）に記載の燃料組成物。
（４）発熱量が4000kcal/kg以上である、（１）から（３）のいずれか１項に記載の燃料組成物。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) A fuel composition comprising a residue obtained by separating a liquor cellulose raw material from a saccharification treatment and a fermentation treatment into a residue and a liquid component by solid-liquid separation.
(2) The fuel composition according to (1), wherein the saccharification treatment and fermentation treatment of the lignocellulose raw material are performed in parallel.
(3) The fuel composition according to (1) or (2), including the residue in the form of pellets obtained by processing the residue.
(4) The fuel composition according to any one of (1) to (3), wherein the calorific value is 4000 kcal / kg or more.
（５）リグニン、セルロース、酵母又はそれに由来する成分、及び水を含む、（１）から（４）のいずれか１項に記載の燃料組成物。
（６）前記燃料組成物の水分含量が１０質量％以下である、（１）から（５）のいずれか１項に記載の燃料組成物。
（７）前記燃料組成物のリグニン含有量が、５０〜８０質量％である、（１）から（６）のいずれか１項に記載の燃料組成物。
（８）前記残渣が、０．０１ミクロン以上の目開きを有する固液分離装置で分離した残渣である、（１）から（７）のいずれか１項に記載の燃料組成物。
(5) The fuel composition according to any one of (1) to (4), comprising lignin, cellulose, yeast or a component derived therefrom, and water.
(6) The fuel composition according to any one of (1) to (5), wherein a water content of the fuel composition is 10% by mass or less.
(7) The fuel composition according to any one of (1) to (6), wherein the lignin content of the fuel composition is 50 to 80% by mass.
(8) The fuel composition according to any one of (1) to (7), wherein the residue is a residue separated by a solid-liquid separator having an opening of 0.01 microns or more.
（９）リグノセルロース原料を糖化処理及び発酵処理する工程、及び上記で得られた処理液を固液分離することにより残渣と液体分に分離し、得られた残渣を回収する工程を含む、（１）から（８）の何れか１項に記載の燃料組成物の製造方法。
（１０）リグノセルロース原料の糖化処理及び発酵処理を併行して行う、（９）に記載の方法。
（１１）残渣を加工してペレットの形態とする工程を含む、（９）又は（１０）に記載の方法。
（１２）処理液の固液分離を、０．０１ミクロン以上の目開きを有する固液分離装置で行う、（９）から（１１）のいずれか１項に記載の方法。
(9) including a step of saccharification treatment and fermentation treatment of the lignocellulose raw material, and a step of separating the liquid obtained by solid-liquid separation of the treatment liquid obtained above and collecting the obtained residue ( The method for producing a fuel composition according to any one of 1) to (8).
(10) The method according to (9), wherein the saccharification treatment and fermentation treatment of the lignocellulose raw material are performed in parallel.
(11) The method according to (9) or (10), comprising a step of processing the residue into a pellet form.
(12) The method according to any one of (9) to (11), wherein the solid-liquid separation of the treatment liquid is performed with a solid-liquid separation apparatus having an opening of 0.01 microns or more.
本発明により、リグノセルロースを原料とした糖類の製造工程又はエタノールの製造工程において排出される残渣を燃料として有効利用することが可能となる。本発明によれば、高い発熱量を有する新規な燃料組成物が提供される。 According to the present invention, it is possible to effectively use a residue discharged in a sugar production process or ethanol production process using lignocellulose as a raw material as a fuel. According to the present invention, a novel fuel composition having a high calorific value is provided.
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の燃料組成物は、リグノセルロース原料を糖化処理及び発酵処理した後の処理液を固液分離により残渣と液体分に分離することにより得られる残渣を含有することを特徴とするものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The fuel composition of the present invention is characterized by containing a residue obtained by separating a liquor cellulose raw material into a residue and a liquid component by solid-liquid separation after saccharification treatment and fermentation treatment. .
＜リグノセルロース原料＞
本発明の方法で原料として使用するリグノセルロース系原料としては、木質系として、製紙用樹木、林地残材、間伐材等のチップ又は樹皮、木本性植物の切株から発生した萌芽、製材工場等から発生する鋸屑又はおがくず、街路樹の剪定枝葉、建築廃材等が挙げられ、草本系としてケナフ、稲藁、麦わら、コーンコブ、バガス等の農産廃棄物、油用作物やゴム等の工芸作物の残渣及び廃棄物（例えば、ＥＦＢ： Ｅｍｐｔｙ Ｆｒｕｉｔ Ｂｕｎｃｈ）、草本系エネルギー作物のエリアンサス、ミスカンサスやネピアグラス等が挙げられる。
また、バイオマスとしては、木材由来の紙、古紙、パルプ、パルプスラッジ、スラッジ、下水汚泥等、食品廃棄物、等を原料として利用することができる。これらのバイオマスは、単独、あるいは複数を組み合わせて使用することができる。また、バイオマスは、乾燥固形物であっても、水分を含んだ固形物であっても、スラリーであっても用いることができる。
<Lignocellulose raw material>
As a lignocellulosic raw material used as a raw material in the method of the present invention, as a woody system, chips or bark of papermaking trees, forest land residual materials, thinned wood, etc., sprouts generated from stumps of woody plants, sawmills, etc. Sawdust or sawdust that is generated, pruned branches and leaves of street trees, building waste, etc., and herbaceous agricultural waste such as kenaf, rice straw, straw, corn cob, bagasse, industrial crop residues such as oil crops and rubber, and Examples include wastes (for example, EFB: Empty Fruit Bunch), herbaceous energy crops Eliansus, Miscanthus, and Napiergrass.
Further, as biomass, food waste such as paper derived from wood, waste paper, pulp, pulp sludge, sludge, sewage sludge, and the like can be used as raw materials. These biomasses can be used alone or in combination. The biomass can be used as a dry solid, a solid containing water, or a slurry.
前記木質系のリグノセルロース系原料としては、ユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）属植物、ヤナギ（Ｓａｌｉｘ）属植物、ポプラ属植物、アカシア（Ａｃａｃｉａ）属植物、スギ（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ）属植物等が利用できるが、ユーカリ属植物、アカシア属、ヤナギ属植物が原料として大量に採取し易いため好ましい。木本性植物由来のリグノセルロース系原料の中では、林地残材（樹皮、枝葉を含む）、樹皮が好ましい。例えば、製紙原料用として一般に用いられるユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）属又はアカシア（Ａｃａｃｉａ）属等の樹種の樹皮は、製紙原料用の製材工場やチップ工場等から安定して大量に入手可能であるため、特に好適に用いられる。 Examples of the woody lignocellulosic raw material include Eucalyptus genus plants, Salix genus plants, Poplar genus plants, Acacia genus plants, and Cryptomeria genus plants. Plants, genus Acacia and willow genus are preferable because they can be easily collected in large quantities as raw materials. Among the lignocellulosic raw materials derived from woody plants, forest land remnants (including bark and leaves) and bark are preferable. For example, bark of tree species such as Eucalyptus genus or Acacia genus commonly used for papermaking raw materials can be obtained in large quantities stably from lumber mills and chip factories for papermaking raw materials. Preferably used.
＜糖化処理及び発酵処理に適した前処理＞
本発明においては、リグノセルロースに、糖化処理及び発酵処理に適した前処理を施すことができる。前処理としては、以下に何れかの処理を挙げることができる。このような前処理を行うことにより、リグノセルロースは、糖化発酵可能な状態となる。
機械的処理、化学的処理、水熱処理、加圧熱水処理、二酸化炭素添加水熱処理、蒸煮処理、湿式粉砕処理、希硫酸処理、水蒸気爆砕処理、アンモニア爆砕処理、二酸化炭素爆砕処理、超音波照射処理、マイクロ波照射処理、電子線照射処理、γ線照射処理、超臨界処理、亜臨界処理、有機溶媒処理、相分離処理、木材腐朽菌処理、グリーン溶媒活性化処理、各種触媒処理、ラジカル反応処理、オゾン酸化処理。
これらの処理は、各単独処理もしくは複数を組み合わせた処理のいずれであってもよい。中でも、上記リグノセルロース含有バイオマスに対し、アルカリ処理、加圧熱水処理、機械的処理から選択される1つ以上の前処理を行うことが好ましい。
<Pretreatment suitable for saccharification and fermentation>
In the present invention, lignocellulose can be subjected to pretreatment suitable for saccharification treatment and fermentation treatment. As pre-processing, any of the following processes can be mentioned. By performing such pretreatment, lignocellulose is in a state capable of saccharification and fermentation.
Mechanical treatment, chemical treatment, hydrothermal treatment, pressurized hot water treatment, carbon dioxide added hydrothermal treatment, steaming treatment, wet grinding treatment, dilute sulfuric acid treatment, steam explosion treatment, ammonia explosion treatment, carbon dioxide explosion treatment, ultrasonic irradiation Treatment, microwave irradiation treatment, electron beam irradiation treatment, gamma ray irradiation treatment, supercritical treatment, subcritical treatment, organic solvent treatment, phase separation treatment, wood decay fungus treatment, green solvent activation treatment, various catalyst treatments, radical reaction Treatment, ozone oxidation treatment.
These processes may be either single processes or a combination of a plurality of processes. Among these, it is preferable to perform one or more pretreatments selected from alkali treatment, pressurized hot water treatment, and mechanical treatment on the lignocellulose-containing biomass.
機械的処理としては、破砕、裁断、磨砕等の任意の機械的手段が挙げられ、リグノセルロースを次工程の糖化発酵処理工程で糖化発酵され易い状態にすることである。使用する機械装置については特に限定されないが、例えば、一軸破砕機、二軸破砕機、ハンマークラッシャー、レファイナー、ニーダー等を用いることができる。 Examples of the mechanical treatment include arbitrary mechanical means such as crushing, cutting, and grinding, and making lignocellulose easy to be saccharified and fermented in the subsequent saccharification and fermentation treatment step. Although it does not specifically limit about the mechanical apparatus to be used, For example, a uniaxial crusher, a biaxial crusher, a hammer crusher, a refiner, a kneader etc. can be used.
化学的処理は、酸やアルカリ等の薬品の水溶液にリグノセルロース系原料を浸漬して、次工程の酵素糖化処理に適した状態にする処理である。化学的処理に使用する薬品等については特に限定されないが、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、硫酸、希硫酸などの硫化物、炭酸塩又は亜硫酸塩から１種以上選択されたものであり、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム等から選択された１種以上の薬品の水溶液に浸漬してなるアルカリ処理等が化学処理として好適である。また、オゾン、二酸化塩素などの酸化剤による化学的処理も可能である。化学的処理は、前記機械的処理と組み合わせてそれらの前処理の後処理として行うことが好適である。化学的処理に使用する薬品の添加量は、状況に応じて任意に調整可能であるが、薬品コスト低下の面から、またセルロースの溶出・過分解による収率低下防止の面から、リグノセルロース系原料の絶乾１００質量部に対して５０質量部以下であることが望ましい。化学的処理における薬品の水溶液への浸漬時間及び処理温度は、使用する原料や薬品によって任意に設定可能であるが、処理時間３０分〜１時間、処理温度８０〜１３０℃が好ましい。処理条件を厳しくすることで、原料中のセルロースの液側への溶出又は過分解が起こる場合もあるため、処理時間は１時間以下、処理温度は１３０℃以下であることが好ましい。 The chemical treatment is a treatment in which a lignocellulosic raw material is immersed in an aqueous solution of a chemical such as acid or alkali to make it suitable for the enzyme saccharification treatment in the next step. The chemicals used for the chemical treatment are not particularly limited. For example, at least one selected from alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, sulfuric acid, dilute sulfuric acid sulfides, carbonates or sulfites. An alkali treatment or the like that is immersed in an aqueous solution of one or more kinds of chemicals selected from sodium hydroxide, calcium hydroxide, sodium sulfide, sodium carbonate, calcium carbonate, sodium sulfite, and the like is suitable as the chemical treatment. . Further, chemical treatment with an oxidizing agent such as ozone or chlorine dioxide is also possible. The chemical treatment is preferably performed as a post-treatment of the pretreatment in combination with the mechanical treatment. The amount of chemicals used for chemical treatment can be arbitrarily adjusted depending on the situation, but lignocellulosic from the standpoint of reducing chemical costs and preventing yield loss due to elution and overdegradation of cellulose. It is desirable that it is 50 mass parts or less with respect to 100 mass parts of absolutely dry materials. The immersion time and the treatment temperature of the chemical in the chemical treatment can be arbitrarily set depending on the raw materials and chemicals to be used, but a treatment time of 30 minutes to 1 hour and a treatment temperature of 80 to 130 ° C. are preferable. By tightening the processing conditions, elution or excessive decomposition of cellulose in the raw material may occur, so that the processing time is preferably 1 hour or less and the processing temperature is 130 ° C. or less.
糖化処理及び発酵処理に適した前処理が施されているリグノセルロース原料に対しては、リグノセルロース原料懸濁液の調製に使用する前に、殺菌処理を行うことが好ましい。リグノセルロースバイオマス原料中に雑菌が混入していると、酵素による糖化を行う際に雑菌が糖を消費して生成物の収量が低下してしまうという問題が発生する。殺菌処理は、酸やアルカリなど、菌の生育困難なｐＨに原料を晒す方法でも良いが、高温下で処理する方法でも良く、両方を組み合わせても良い。酸、アルカリ処理後の原料については、中性付近、もしくは、糖化・発酵工程に適したｐＨに調整した後に原料として使用することが好ましい。また、高温殺菌した場合も、室温もしくは糖化・発酵工程に適した温度まで降温させてから原料として使用することが好ましい。このように、温度やｐＨを調整してから原料を送り出すことで、好適ｐＨ、好適温度外に酵素が晒されて、失活することを防ぐことができる。 The lignocellulose raw material that has been subjected to pretreatment suitable for saccharification and fermentation treatment is preferably sterilized before being used for the preparation of the lignocellulose raw material suspension. When miscellaneous bacteria are mixed in the lignocellulosic biomass raw material, the problem arises that the miscellaneous bacteria consume sugar when the enzyme saccharifies and the yield of the product decreases. The sterilization treatment may be a method in which the raw material is exposed to a pH at which bacteria are difficult to grow, such as acid or alkali, but may be a method in which the raw material is treated at a high temperature, or a combination of both. About the raw material after acid and alkali treatment, it is preferable to use it as a raw material after adjusting it to neutral vicinity or pH suitable for a saccharification and fermentation process. In addition, even when pasteurized at high temperature, it is preferably used as a raw material after the temperature is lowered to room temperature or a temperature suitable for the saccharification / fermentation process. Thus, by feeding out the raw material after adjusting the temperature and pH, it is possible to prevent the enzyme from being exposed to the outside of the preferred pH and the preferred temperature and being deactivated.
＜糖化処理及び発酵処理＞
本発明においては、リグノセルロース原料を糖化処理及び発酵処理する。糖化処理及び発酵処理は同時併行で行ってもよいし、別々に（即ち、糖化処理を行い、その後に発酵処理を行う）行ってもよい。好ましくは、糖化処理及び発酵処理は同時併行で行うことができる。
<Saccharification treatment and fermentation treatment>
In the present invention, the lignocellulose raw material is saccharified and fermented. The saccharification treatment and the fermentation treatment may be performed simultaneously or separately (that is, the saccharification treatment is performed and then the fermentation treatment is performed). Preferably, the saccharification treatment and the fermentation treatment can be performed simultaneously.
糖化処理及び発酵処理を併行して行う場合、リグノセルロース原料は、適量の水と酵素、及び発酵に必要な酵母等の微生物と混合され、糖化発酵工程に供給される。併行糖化発酵処理方法の典型的なプロセスを図１に示す。図１において、前処理工程で糖化発酵処理に適した状態に処理されたリグノセルロース系原料は酵素により糖化（セルロース→グルコース）され、次に酵母により発酵（グルコース→エタノール）される。 When the saccharification treatment and the fermentation treatment are performed in parallel, the lignocellulose raw material is mixed with an appropriate amount of water and enzyme, and microorganisms such as yeast necessary for fermentation, and supplied to the saccharification and fermentation step. A typical process of the concurrent saccharification and fermentation treatment method is shown in FIG. In FIG. 1, the lignocellulosic raw material treated in a state suitable for saccharification and fermentation treatment in the pretreatment step is saccharified by an enzyme (cellulose → glucose) and then fermented by yeast (glucose → ethanol).
リグノセルロース原料の懸濁濃度は、１〜３０質量％であることが好ましい。１質量％未満であると、最終的に生産物の濃度が低すぎて生産物の濃縮のコストが高くなるという問題が発生する。また、３０質量％を超えて高濃度となるにしたがって原料の攪拌が困難になり、生産性が低下するという問題が発生する。 The suspension concentration of the lignocellulose raw material is preferably 1 to 30% by mass. If it is less than 1% by mass, there is a problem in that the concentration of the product is ultimately too low and the cost for concentrating the product becomes high. Moreover, as the concentration exceeds 30% by mass, it becomes difficult to stir the raw materials, resulting in a problem that productivity is lowered.
糖化で使用するセルロース分解酵素は、セロビオヒドロラーゼ活性、エンドグルカナーゼ活性、ベータグルコシダーゼ活性を有する、所謂セルラーゼと総称される酵素である。各セルロース分解酵素は、夫々の活性を有する酵素を適宜の量で添加しても良いが、市販されているセルラーゼ製剤は、上記の各種のセルラーゼ活性を有すると同時に、ヘミセルラーゼ活性も有しているものが多いので市販のセルラーゼ製剤を用いれば良い。 Cellulolytic enzymes used for saccharification are enzymes collectively called cellulases having cellobiohydrolase activity, endoglucanase activity, and betaglucosidase activity. Each cellulolytic enzyme may be added with an appropriate amount of an enzyme having the respective activity. However, commercially available cellulase preparations have the above-mentioned various cellulase activities and also have hemicellulase activity. Since many products are available, a commercially available cellulase preparation may be used.
市販のセルラーゼ製剤としては、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属、アクレモニウム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ファネロケエテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）属、トラメテス（Ｔｒａｍｅｔｅｓ）属、フーミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属などに由来するセルラーゼ製剤がある。このようなセルラーゼ製剤の市販品としては、全て商品名で、例えば、セルロイシンＴ２（エイチピィアイ社製）、メイセラーゼ（明治製菓社製）、ノボザイム１８８（ノボザイム社製）、マルティフェクトＣＸ１０Ｌ（ジェネンコア社製）、ＧＣ２２０（ジェネンコア社製）等が挙げられる。
原料固形分１００質量部に対するセルラーゼ製剤の使用量は、０．５〜１００質量部が好ましく、１〜５０質量部が特に好ましい。
Commercial cellulase preparations include the genus Trichoderma, the genus Acremonium, the genus Aspergillus, the genus Phanerochaete, the genus Trametes, the genus Humicola, and the like. There are cellulase formulations derived from Commercially available products of such cellulase preparations are all trade names, for example, cellulosin T2 (manufactured by HIPI), mecerase (manufactured by Meiji Seika Co., Ltd.), Novozyme 188 (manufactured by Novozyme), multifect CX10L (manufactured by Genencor) ), GC220 (manufactured by Genencor).
0.5-100 mass parts is preferable and, as for the usage-amount of the cellulase formulation with respect to 100 mass parts of raw material solid content, 1-50 mass parts is especially preferable.
発酵処理に用いられる微生物としては糖類（六炭糖、五炭糖）が発酵できる発酵微生物を用いる。発酵微生物としては、サッカロマイセス・セラビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、ピキア・スティピティス（Ｐｉｃｈｉａ ｓｔｉｐｉｔｉｓ）、キャンディダ・シハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ ｓｈｉｈａｔａｅ）、パチソレン・タノフィルス（Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ ｔａｎｎｏｐｈｉｌｕｓ）、イサチェンキア・オリエンタリス（Ｉｓsａｔｃｈｅｎｋｉa ｏｒｉｅｎｔaｌｉｓ）等の酵母やザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ ｍｏｂｉｌｉｓ）等の細菌が挙げられる。六炭糖が発酵できる発酵微生物として、サッカロマイセス・セラビシエ、イサチェンキア・オリエンタリスを用いることが好ましい。また、遺伝子組換技術を用いて作製した遺伝子組換微生物（酵母、細菌等）を用いることもできる。遺伝子組換微生物としては、六炭糖と五炭糖を同時に発酵できる微生物を特に制限なく用いることができる。
微生物は固定化しておいても良い。微生物を固定化しておくと、次工程で微生物を分離して再回収するという工程を省くことができるため、少なくとも回収工程に要する負担を軽減することができ、微生物のロスが軽減できるというメリットがある。また、凝集性のある微生物を選択することにより微生物の回収を容易にすることができる。
As the microorganism used for the fermentation treatment, a fermentation microorganism capable of fermenting saccharides (hexose sugar, pentose sugar) is used. Examples of fermenting microorganisms include Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipais, and Candida shihatae sapiens. -Bacteria such as mobilis (Zymomonas mobilis). Saccharomyces cerevisiae and Isachenchia orientalis are preferably used as fermenting microorganisms that can ferment hexose. In addition, genetically modified microorganisms (yeast, bacteria, etc.) produced using genetic recombination techniques can also be used. As the genetically modified microorganism, a microorganism capable of simultaneously fermenting hexose and pentose can be used without particular limitation.
Microorganisms may be immobilized. By immobilizing microorganisms, the process of separating and re-recovering microorganisms in the next process can be omitted, so that at least the burden required for the recovery process can be reduced and the loss of microorganisms can be reduced. is there. Moreover, the collection of microorganisms can be facilitated by selecting microorganisms having aggregating properties.
糖化処理及び発酵処理でのｐＨは３．５〜１０．０の範囲にすることが好ましく、４．０〜７．５の範囲に維持することがより好ましい。 The pH in the saccharification treatment and fermentation treatment is preferably in the range of 3.5 to 10.0, and more preferably in the range of 4.0 to 7.5.
糖化処理及び発酵処理の温度は、酵素の至適温度の範囲内であれば特に制限はなく、通例２５〜４５℃が好ましく、３０〜４０℃がさらに好ましい。反応は、連続式が好ましいが、バッチ方式でも良い。反応時間は、酵素濃度によっても異なるが、バッチ式の場合は１０〜２４０時間、さらに好ましくは１５〜１６０時間である。連続式の場合も、平均滞留時間が、１０〜１５０時間、さらに好ましくは１５〜１００時間である。 The temperature of the saccharification treatment and fermentation treatment is not particularly limited as long as it is within the optimum temperature range of the enzyme, and is usually preferably 25 to 45 ° C, more preferably 30 to 40 ° C. The reaction is preferably continuous, but may be batch. The reaction time varies depending on the enzyme concentration, but in the case of a batch system, it is 10 to 240 hours, more preferably 15 to 160 hours. Also in the case of a continuous type, the average residence time is 10 to 150 hours, more preferably 15 to 100 hours.
＜固液分離工程＞
本発明においては、リグノセルロース原料を糖化処理及び発酵処理した後の処理液を固液分離により残渣と液体分に分離することにより残渣を取得する。即ち、糖化処理及び発酵処理後の培養液は、固液分離工程へ移送され、液体分（濾液）と残渣（一次残渣）に分離される。固液分離を行う装置としてフィルタープレスやベルトプレスもしくはスクリュープレス等を用いることができるが、これらの装置に限定されるわけではなく、効率よく、リグニンと繊維分に分けることが出来るものなら使用可能である。固液分離装置としては、０．０１ミクロン以上の目開きを有するものを使用することが好ましい。固液分離工程で分離された残渣にはリグニン、ヘミセルロース、セルロース、酵母又はそれに由来する成分、及び水などが含まれており、セルロースはリグニン等が被膜しており、酵素による糖化が困難な状態となっている。なお、固液分離工程で分離された濾液（液体分）は、次に、蒸留工程に移送してエタノールを製造してもよいし、糖化工程、又は篩い処理工程及び糖化工程を経てから蒸留工程に移送してエタノールを製造してもよい。
以下に、固液分離工程で分離された濾液（液体分）を供する場合がある篩い処理工程、糖化工程及び蒸留工程について説明する。
<Solid-liquid separation process>
In this invention, a residue is acquired by isolate | separating into a residue and a liquid component the process liquid after carrying out saccharification process and fermentation process of a lignocellulose raw material by solid-liquid separation. That is, the culture solution after saccharification treatment and fermentation treatment is transferred to a solid-liquid separation step and separated into a liquid component (filtrate) and a residue (primary residue). A filter press, belt press, screw press, etc. can be used as an apparatus for solid-liquid separation, but it is not limited to these apparatuses, and any apparatus that can efficiently separate lignin and fiber can be used. It is. As the solid-liquid separator, it is preferable to use an apparatus having an opening of 0.01 microns or more. The residue separated in the solid-liquid separation process contains lignin, hemicellulose, cellulose, yeast or components derived from it, water, etc., and the cellulose is coated with lignin and is difficult to saccharify with enzymes It has become. In addition, the filtrate (liquid component) separated in the solid-liquid separation process may be transferred to a distillation process to produce ethanol, or after being subjected to a saccharification process, a sieving process, and a saccharification process. To produce ethanol.
Below, the sieving process, saccharification process, and distillation process which may provide the filtrate (liquid part) isolate | separated at the solid-liquid separation process are demonstrated.
＜篩い処理工程＞
固液分離後の濾液を篩い処理を行い微細繊維と濾液（液体分）に分離することができる。篩い処理の方法としては、微細繊維を分離できるスクリーンであれば特に限定なく用いることができる。篩いのメッシュ（網目）は８０〜６００メッシュ（２８〜１８２μｍ）が好ましく、１５０〜４００メッシュ（３９〜９７μｍ）がさらに好ましい。処理効率を向上させるために、篩いに振動装置をつけて振動を加えてもよい。以上の処理で分離された微細繊維は一次残渣や二次残渣と比較しリグニン含量が低く酵素に糖化され易い。回収された微細繊維を糖化発酵工程へ移送し糖化発酵の原料として用いることもできる。一方、篩い処理で分離された濾液にも未分解残渣を含んでいるために蒸留工程へ移送される。
<Sieving process>
The filtrate after solid-liquid separation can be separated into fine fibers and filtrate (liquid component) by sieving. As a sieving method, any screen can be used without particular limitation as long as it can separate fine fibers. The sieve mesh (mesh) is preferably 80 to 600 mesh (28 to 182 μm), more preferably 150 to 400 mesh (39 to 97 μm). In order to improve processing efficiency, vibration may be applied by attaching a vibration device to the sieve. The fine fibers separated by the above treatment have a low lignin content as compared with primary residues and secondary residues, and are easily saccharified by enzymes. The recovered fine fiber can be transferred to a saccharification and fermentation process and used as a raw material for saccharification and fermentation. On the other hand, since the filtrate separated by the sieving process also contains undecomposed residues, it is transferred to the distillation step.
＜糖化工程＞
固液分離工程あるいは篩い処理工程から糖化工程へ移送された濾液は酵素反応に適した温度で糖化処理を行っても良い。糖化工程の温度は、４８〜５２℃が好ましく、４９〜５１℃がさらに好ましい。反応時間は、５分〜７２時間が好ましいが、３０分〜２４時間がさらに好ましい。酵素については、最初の糖化処理工程で添加した酵素が濾液中に残存しているため新規な酵素を添加する必要はないが、必要に応じて添加することもできる。酵素を添加すると酵素のコストが上昇するため好ましくない。また、濾液に含まれる微細繊維に酵素が吸着しているため酵素を有効に利用できるというメリットがある。糖化工程では、固液分離工程で分離された濾液に含まれる微細繊維あるいは篩い処理工程で分離された濾液に含まれる篩い処理で除去できないサイズの繊維を単糖に糖化することができる。糖化を行うことにより後段の蒸留工程で用いる減圧蒸留装置内に付着する固形分量を軽減でき装置の長時間の運転ができるというメリットがある。糖化工程後の処理液は、次に蒸留工程へ移送される。
<Saccharification process>
The filtrate transferred from the solid-liquid separation process or the sieving process to the saccharification process may be subjected to a saccharification process at a temperature suitable for the enzyme reaction. The temperature in the saccharification step is preferably 48 to 52 ° C, more preferably 49 to 51 ° C. The reaction time is preferably 5 minutes to 72 hours, more preferably 30 minutes to 24 hours. As for the enzyme, since the enzyme added in the first saccharification treatment process remains in the filtrate, it is not necessary to add a new enzyme, but it can also be added as necessary. Addition of an enzyme is not preferable because the cost of the enzyme increases. Moreover, since the enzyme is adsorbed on the fine fibers contained in the filtrate, there is an advantage that the enzyme can be used effectively. In the saccharification step, fine fibers contained in the filtrate separated in the solid-liquid separation step or fibers having a size that cannot be removed by the sieving treatment contained in the filtrate separated in the sieving treatment step can be saccharified into monosaccharides. By performing saccharification, there is a merit that the amount of solid content adhering in the vacuum distillation apparatus used in the subsequent distillation step can be reduced and the apparatus can be operated for a long time. The treatment liquid after the saccharification process is then transferred to the distillation process.
＜蒸留工程＞
固液分離後の液体、又は糖化工程後の処理液は、蒸留工程で減圧蒸留装置により発酵生成物が蒸留分離される。減圧下では低い温度で発酵生成物を分離できるため、酵素の失活を防ぐことができる。減圧蒸留装置としては、ロータリーエバポレーター、フラッシュエバポレーターなどを用いることができる。蒸留温度は２５〜６０℃が好ましい。２５℃未満であると、生成物の蒸留に時間がかかって生産性が低下する。また、６０℃より高いと、酵素が熱変性して失活してしまい、新たに追加する酵素量が増加するため経済性が悪化する。蒸留後の蒸留残渣留分中に残る発酵生成物濃度は０．１質量％以下であることが好ましい。このような濃度とすることによって、後段の固液分離工程において固形物とともに排出される発酵生成物量を低減することができ、収率を向上させることができる。
<Distillation process>
In the liquid after the solid-liquid separation or the treatment liquid after the saccharification step, the fermentation product is distilled and separated by a vacuum distillation apparatus in the distillation step. Since the fermentation product can be separated at a low temperature under reduced pressure, inactivation of the enzyme can be prevented. As the vacuum distillation apparatus, a rotary evaporator, a flash evaporator, or the like can be used. The distillation temperature is preferably 25 to 60 ° C. If it is lower than 25 ° C., it takes time to distill the product, and the productivity is lowered. On the other hand, when the temperature is higher than 60 ° C., the enzyme is heat-denatured to be inactivated, and the amount of newly added enzyme is increased, so that the economic efficiency is deteriorated. The concentration of the fermentation product remaining in the distillation residue fraction after distillation is preferably 0.1% by mass or less. By setting it as such a density | concentration, the amount of fermentation products discharged | emitted with a solid substance in a subsequent solid-liquid separation process can be reduced, and a yield can be improved.
＜遠心分離工程＞
上記で得られる蒸留残液は、遠心分離工程へ移送され残留している残渣（二次残渣）を遠心分離によって回収することができる。この二次残渣にもリグニンが含まれており、本発明の燃料組成物として利用することができる。
<Centrifuge separation>
The distillation residue obtained above can be recovered by centrifugation after the residue (secondary residue) transferred to the centrifugation step. This secondary residue also contains lignin and can be used as the fuel composition of the present invention.
＜燃料組成物の形態及び組成＞
本発明の燃料組成物の形態は特に限定されないが、好ましくは、上記で得られた残渣を加工したペレットの形態である。例えば、上記で得られた残渣を、直径５ｍｍ〜１ｃｍ程度、長さ１〜３ｃｍ程度の円筒形に加工して使用することができる。
<Fuel composition form and composition>
The form of the fuel composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably a form of pellets obtained by processing the residue obtained above. For example, the residue obtained above can be processed into a cylindrical shape having a diameter of about 5 mm to 1 cm and a length of about 1 to 3 cm.
本発明の燃料組成物は、リグニン、セルロース、酵母又はそれに由来する成分、及び水を含むものである。
本発明の燃料組成物の水分含量は好ましくは１０質量％以下であり、より好ましくは７質量％以下であり、特に好ましくは５質量％以下である。水分含量の下限は特に限定されないが、例えば１質量％以上などである。
本発明の燃料組成物のリグニン含有量は好ましくは５０〜８０質量％であり、より好ましくは６０〜８０質量％であり、さらに好ましくは６０〜７０質量％である。
The fuel composition of the present invention contains lignin, cellulose, yeast or a component derived therefrom, and water.
The water content of the fuel composition of the present invention is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less. Although the minimum of a water content is not specifically limited, For example, it is 1 mass% or more.
The lignin content of the fuel composition of the present invention is preferably 50 to 80% by mass, more preferably 60 to 80% by mass, and further preferably 60 to 70% by mass.
＜燃料組成物の利用＞
本発明の燃料組成物は、燃料として任意の方法で利用することができその利用の形態は特に限定されない。例えば、本発明の燃料組成物は、ボイラーなどの燃焼装置で燃焼することによってエネルギーとして利用することができる。本発明の燃料組成物は、好ましくは4000kcal/kg以上の高い発熱量を有するものであり、燃料としての価値が高い。
<Use of fuel composition>
The fuel composition of the present invention can be used as a fuel by any method, and the form of use is not particularly limited. For example, the fuel composition of the present invention can be used as energy by burning in a combustion apparatus such as a boiler. The fuel composition of the present invention preferably has a high calorific value of 4000 kcal / kg or more, and has high value as a fuel.
以下の実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
［比較例１］
［前処理］
チップ状のユーカリ・グロブラスの林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）を２０ｍｍの丸孔スクリーンを取り付けた一軸破砕機（西邦機工社製、ＳＣ−１５）で破砕し原料として用いた。
上記原料１ｋｇ（絶乾重量）に対して９７％亜硫酸ナトリウム２００ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを添加後、水を添加し水溶液の容量を８Lに調製した。前記原料懸濁液を混合後、１７０℃で１時間加熱した。加熱処理後の原料懸濁液をレファイナー（熊谷理器工業製、ＫＲＫ高濃度ディスクレファイナー）でディスク（プレート）のクリアランスを１．０ｍｍし磨砕した。次に２０メッシュ（８４７μm）のスクリーンを用いて磨砕処理後の原料懸濁液を固液分離（脱水）することにより溶液の電気伝導度が３０μＳ／ｃｍになるまで水で洗浄した。固液分離後の固形分を原料として糖化処理を行った。
[Comparative Example 1]
[Preprocessing]
Chip-like eucalyptus and globula woodland residues (70% bark, 30% branches and leaves) were crushed with a uniaxial crusher (SC-15, manufactured by Saiho Kiko Co., Ltd.) equipped with a 20 mm round hole screen and used as a raw material.
After adding 200 g of 97% sodium sulfite and 10 g of sodium hydroxide to 1 kg (absolute dry weight) of the above raw material, water was added to adjust the volume of the aqueous solution to 8 L. The raw material suspension was mixed and then heated at 170 ° C. for 1 hour. The raw material suspension after the heat treatment was ground to a disc (plate) clearance of 1.0 mm with a refiner (KRK high concentration disc refiner). Next, the raw material suspension after the grinding treatment was subjected to solid-liquid separation (dehydration) using a 20 mesh (847 μm) screen, and washed with water until the electric conductivity of the solution reached 30 μS / cm. The saccharification treatment was performed using the solid content after solid-liquid separation as a raw material.
［糖化処理］
糖化槽にポリペプトン５ｇ／Ｌ、酵母エキス３ｇ／Ｌ、麦芽エキス３ｇ／Ｌとなるように各々を添加後，水を添加し最終容量を０．８ｍ3に調整した。市販セルラーゼ溶液（Ａｃｃｅｌｌｅｒａｓｅ ＤＵＥＴ、ジェネンコア社製）５０Ｌ、及び原料１００ｋｇ（乾燥重量）を糖化槽に添加した。次に、糖化発酵槽ＢＲ１に水を添加し培養液の最終容量を１ｍ3に調製した。培養液のｐＨを５．０に調整し、３７℃で２４時間糖化処理を行った。糖化処理後の懸濁液をスクリュープレス（富国工業株式会社製ＳＨＸ−２００ ｘ １５００Ｌ、スクリーンサイズ（目開き）１．２ｍｍ（１４メッシュ））で固液分離して固形分（残渣）と液体分（濾液）を分離した。この固形分をペレット状に加工し、リグニン含有量５７質量％及び水分含量４．５質量％のペレットＡを得た。なお、ペレットＡは、リグニン、セルロース、及び水を含むものである。得られたペレットＡの発熱量を、日本工業規格「ＪＩＳ Ｋ ７３０２−２」の発熱量試験方法に準拠して測定した。結果を表１に示す。
[Saccharification treatment]
After adding each to a saccharification tank so that it might become 5 g / L of polypeptone, 3 g / L of yeast extract, and 3 g / L of malt extract, water was added and the final capacity | capacitance was adjusted to 0.8 m < 3 >. Commercially available cellulase solution (Accelerase DUET, manufactured by Genencor) 50L and raw material 100 kg (dry weight) were added to the saccharification tank. Next, water was added to the saccharification and fermentation tank BR1 to adjust the final volume of the culture solution to 1 m 3 . The pH of the culture solution was adjusted to 5.0, and saccharification treatment was performed at 37 ° C. for 24 hours. The suspension after the saccharification treatment is solid-liquid separated with a screw press (SHX-200 x 1500 L, screen size (opening) 1.2 mm (14 mesh) manufactured by Togoku Industry Co., Ltd.) to obtain a solid content (residue) and a liquid content. (Filtrate) was separated. This solid content was processed into a pellet to obtain a pellet A having a lignin content of 57% by mass and a water content of 4.5% by mass. The pellet A contains lignin, cellulose, and water. The calorific value of the obtained pellet A was measured according to the calorific value test method of Japanese Industrial Standard “JIS K 7302-2”. The results are shown in Table 1.
［実施例１］
［前処理］
比較例１と同様の方法で前処理を行った。固液分離後の固形分を原料として併行糖化発酵処理を行った。
[Example 1]
[Preprocessing]
Pretreatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1. A parallel saccharification and fermentation process was performed using the solid content after solid-liquid separation as a raw material.
［併行糖化発酵］
予め、液体培地（グルコース３０ｇ／Ｌ、ポリペプトン５ｇ／Ｌ、酵母エキス３ｇ／Ｌ、麦芽エキス３ｇ／Ｌ、ｐＨ５．６）５０Ｌで酵母としてＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ （市販酵母、商品名：商品名：Ｍａｕｒｉｖｉｎ: Ｍａｕｒｉ Ｙｅａｓｔ Ａｕｓｔｒａｌｉａ Ｐｔｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ）を３０℃で２４時間培養した。
糖化発酵槽にポリペプトン５ｇ／Ｌ、酵母エキス３ｇ／Ｌ、麦芽エキス３ｇ／Ｌとなるように各々を添加後，水を添加し最終容量を０．８ｍ3に調整した。酵母菌体を含む培養液を糖化発酵槽に添加し２４時間培養した。酵母の密度が、１ｘ１０8／ｍｌに増殖した時点で、市販セルラーゼ溶液（Ａｃｃｅｌｌｅｒａｓｅ ＤＵＥＴ、ジェネンコア社製）５０Ｌ、及び原料１００ｋｇ（乾燥重量）を糖化発酵槽に添加した。次に、糖化発酵槽に水を添加し培養液の最終容量を１ｍ3に調製した。培養液のｐＨを５．０に調整し、３０℃で２４時間併行糖化発酵を行った。糖化発酵処理後の懸濁液をスクリュープレス（富国工業株式会社製ＳＨＸ−２００ ｘ １５００Ｌ、スクリーンサイズ（目開き）１．２ｍｍ（１４メッシュ））で固液分離して固形分（残渣）と液体分（濾液）を分離した。この固形分をペレット状に加工し、リグニン含有量６８質量％及び水分含量４．７質量％のペレットＢを得た。なお、ペレットＢは、リグニン、セルロース、酵母又はそれに由来する成分、及び水を含むものである。得られたペレットＢの発熱量を、比較例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。
[Concurrent saccharification and fermentation]
Saccharomyces cerevisiae (commercially available yeast, trade name: trade name: Maurivin: Mauri) as yeast in a liquid medium (glucose 30 g / L, polypeptone 5 g / L, yeast extract 3 g / L, malt extract 3 g / L, pH 5.6) in advance. Yeast Australia Pty Limited) was cultured at 30 ° C. for 24 hours.
After adding each to a saccharification and fermentation tank so that it might become 5 g / L of polypeptone, 3 g / L of yeast extract, and 3 g / L of malt extract, water was added to adjust the final volume to 0.8 m 3 . A culture solution containing yeast cells was added to the saccharification and fermentation tank and cultured for 24 hours. When the yeast density grew to 1 × 10 8 / ml, 50 L of a commercially available cellulase solution (Accelerase DUET, Genencor) and 100 kg (dry weight) of raw material were added to the saccharification and fermentation tank. Next, water was added to the saccharification and fermentation tank to adjust the final volume of the culture solution to 1 m 3 . The pH of the culture solution was adjusted to 5.0, and concurrent saccharification and fermentation was performed at 30 ° C. for 24 hours. The suspension after the saccharification and fermentation treatment is solid-liquid separated with a screw press (SHX-200 x 1500 L, screen size (opening) 1.2 mm (14 mesh), manufactured by Togoku Kogyo Co., Ltd.) to obtain a solid (residue) and liquid. The minutes (filtrate) were separated. This solid content was processed into a pellet to obtain a pellet B having a lignin content of 68% by mass and a water content of 4.7% by mass. The pellet B contains lignin, cellulose, yeast or a component derived therefrom, and water. The calorific value of the obtained pellet B was measured by the same method as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.
［実施例２］
実施例１において、スクリュープレスで分離した液体分を減圧蒸留装置ＥＶ（エバポールＣＥＰ−１、大川原製作所）で蒸留温度：４０℃、加熱温度：８０℃、供給液量：９５Ｌ／ｈの条件でエタノールを含む水溶液と濃縮液に分離した。次に、減圧蒸留装置ＥＶから分離された濃縮液をデカンタ式遠心機（ＩＨＩ製、ＨＳ−２０４Ｌ形）で回転数４５００rpm、差速５．０rpmで運転し、固形分（残渣）と液体分（濾液）に分離した。この固形分をペレット状に加工し、リグニン含有量７５質量％及び水分含量３．５質量％のペレットＢを得た。なお、ペレットＣは、リグニン、セルロース、酵母又はそれに由来する成分、及び水を含むものである。得られたペレットＢの発熱量を、比較例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。
[Example 2]
In Example 1, the liquid separated by the screw press was distilled with a vacuum distillation apparatus EV (Evapor PEP-1, Okawara Seisakusho) under the conditions of distillation temperature: 40 ° C., heating temperature: 80 ° C., supply liquid amount: 95 L / h. Were separated into an aqueous solution and a concentrated solution. Next, the concentrated solution separated from the vacuum distillation apparatus EV is operated at a rotational speed of 4500 rpm and a differential speed of 5.0 rpm in a decanter centrifuge (IHI, HS-204L type), and the solid (residue) and liquid ( Filtrate). This solid content was processed into a pellet to obtain a pellet B having a lignin content of 75% by mass and a water content of 3.5% by mass. In addition, the pellet C contains lignin, cellulose, yeast or a component derived therefrom, and water. The calorific value of the obtained pellet B was measured by the same method as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.
表１に示すように、糖化処理後の残渣を加工したペレット(比較例１)の発熱量は3,680kcal/kgであるのに対し、糖化発酵後の残渣を加工したペレット(実施例１及び実施例２)の発熱量は4,160kg/g及び4,350kcal/gであった。以上の結果から、糖化発酵処理後の残渣は、高効率の燃料として有効利用できることが確認できた。 As shown in Table 1, the calorific value of the pellet processed from the residue after saccharification treatment (Comparative Example 1) is 3,680 kcal / kg, whereas the pellet processed from the residue after saccharification and fermentation (Example 1 and implementation) The calorific values of Example 2) were 4,160 kg / g and 4,350 kcal / g. From the above results, it was confirmed that the residue after the saccharification and fermentation treatment can be effectively used as a highly efficient fuel.
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