JP2015150528A - Saccharification pretreatment method of lignocellulose-based biomass and apparatus using for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオエタノールの製造に用いられるリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法及びそれに用いる装置に関するものである。 The present invention relates to a saccharification pretreatment method for lignocellulosic biomass used for bioethanol production and an apparatus used therefor.
近年、自動車用燃料として、ガソリン−エタノール混合燃料を用いることが検討されている。前記ガソリン−エタノール混合燃料に用いるために、リグノセルロース系バイオマスを用いてエタノールを製造する技術が検討されている。 In recent years, it has been studied to use a gasoline-ethanol mixed fuel as a fuel for automobiles. For use in the gasoline-ethanol mixed fuel, a technique for producing ethanol using lignocellulosic biomass has been studied.
前記リグノセルロース系バイオマスは、セルロースを含んでおり、該セルロースを糖化酵素を用いて糖化処理することによりグルコース等の糖に分解し、得られた糖を発酵させてエタノールを得ることができる。 The lignocellulosic biomass contains cellulose, and it can be decomposed into sugars such as glucose by subjecting the cellulose to a saccharification treatment using a saccharifying enzyme, and the resulting sugar can be fermented to obtain ethanol.
ところが、前記リグノセルロース系バイオマスは、セルロースの他にヘミセルロース及びリグニンを主な構成成分としており、通常該セルロース及び該ヘミセルロースは、該リグニンに強固に結合しているため、そのままでは該セルロースに対する酵素糖化反応を行うことが難しい。従って、前記セルロースを酵素糖化反応させるに際しては、予め前記リグノセルロース系バイオマスを前処理して酵素糖化反応が可能な状態としておくことが望ましい。 However, the lignocellulosic biomass mainly contains hemicellulose and lignin in addition to cellulose, and usually the cellulose and the hemicellulose are firmly bound to the lignin. It is difficult to carry out the reaction. Therefore, when enzymatically saccharifying the cellulose, it is desirable that the lignocellulosic biomass is pretreated in advance so that the enzymatic saccharification reaction is possible.
従来、前記リグノセルロース系バイオマスを酵素糖化処理する反応容器を用いて糖化前処理を行う糖化前処理方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a saccharification pretreatment method for performing saccharification pretreatment using a reaction vessel for enzymatic saccharification treatment of the lignocellulosic biomass is known (for example, see Patent Document 1).
前記前処理方法では、まず、回分式で密閉可能な反応容器に、基質であるリグノセルロース系バイオマスを収容し、アンモニア水を混合して基質混合物を得る。 In the pretreatment method, first, lignocellulosic biomass as a substrate is accommodated in a batch-type and sealable reaction vessel, and ammonia water is mixed to obtain a substrate mixture.
次に、前記基質混合物を所定温度で所定時間加熱することにより、前記基質からリグニンを解離させ又は該基質を膨潤させたアンモニア含有糖化前処理物を得る。 Next, by heating the substrate mixture at a predetermined temperature for a predetermined time, an ammonia-containing saccharification pretreatment product that dissociates lignin from the substrate or swells the substrate is obtained.
その後、前記アンモニア含有糖化前処理物を、酵素糖化反応に用いる糖化酵素の至適温度に冷却し、前記反応容器に水(以下、基質濃度調整水という)を供給して前記アンモニア分離糖化前処理物の基質濃度を調整する。 Thereafter, the ammonia-containing saccharification pretreatment product is cooled to an optimum temperature of the saccharification enzyme used for the enzyme saccharification reaction, and water (hereinafter referred to as substrate concentration-adjusted water) is supplied to the reaction vessel to perform the ammonia separation saccharification pretreatment Adjust the substrate concentration of the product.
尚、本願において、解離とは、セルロース等に結合しているリグニンの結合部位のうち、少なくとも一部の結合を切断することをいう。また、膨潤とは、液体の浸入により結晶性セルロースを構成するセルロース等に空隙が生じ、又は、セルロース繊維の内部に空隙が生じて膨張することをいう。 In addition, in this application, dissociation means cut | disconnecting at least one part coupling | bonding among the binding sites of lignin couple | bonded with cellulose etc. Swelling means that voids are formed in cellulose or the like constituting crystalline cellulose by the ingress of liquid, or the voids are generated inside the cellulose fibers to expand.
しかしながら、前記従来の前処理方法では、前記反応容器内の前記アンモニア分離糖化前処理物の温度が前記至適温度に低下するまでに長時間を要するので、該アンモニア分離糖化前処理物を速やかに前記酵素糖化反応に供することができないという不都合がある。 However, in the conventional pretreatment method, since it takes a long time for the temperature of the ammonia separation saccharification pretreatment product in the reaction vessel to decrease to the optimum temperature, the ammonia separation saccharification pretreatment product is quickly removed. There is an inconvenience that it cannot be used for the enzyme saccharification reaction.
そこで、前記反応容器内に大量の基質濃度調整水を供給して前記アンモニア分離糖化前処理物の温度を低下させることが考えられるが、該基質濃度調整水の供給量が多いと該アンモニア分離糖化前処理物が過剰に希釈されて処理効率が低下するという不都合がある。 Therefore, it is conceivable that a large amount of substrate concentration adjusted water is supplied into the reaction vessel to lower the temperature of the ammonia separation saccharification pretreatment product. However, if the substrate concentration adjustment water is supplied in a large amount, the ammonia separation saccharification is performed. There is an inconvenience that the pretreatment product is excessively diluted and the processing efficiency is lowered.
本発明は、かかる不都合を解消して、アンモニア分離糖化前処理物を速やかに酵素糖化反応に供することができると共に、処理効率の低下を抑制することができるリグノセルロース系バイオマスの前処理方法及びそれに用いる装置を提供することを目的とする。 The present invention eliminates such inconveniences, and can quickly subject the ammonia-separated saccharification pretreatment product to an enzymatic saccharification reaction, and can suppress a decrease in the treatment efficiency, and a pretreatment method for lignocellulosic biomass and the same It aims at providing the apparatus to be used.
かかる目的を達成するために、本発明は、回分式でリグノセルロース系バイオマスを酵素糖化処理する反応容器を用いて糖化前処理を行う糖化前処理方法であって、該反応容器に、基質であるリグノセルロース系バイオマスを収容し、アンモニア水を混合して基質混合物を得る工程と、加熱手段によって加熱された熱媒体を、循環手段により、該加熱手段から該反応容器の外側に配設されたジャケットへ供給し該ジャケットから該加熱手段に循環させ、該基質混合物を所定温度で所定時間加熱することにより、アンモニア含有糖化前処理物を得る工程と、該加熱手段によって加熱された該熱媒体を該循環手段により該加熱手段から該反応容器の外側に配設されたジャケットへ供給し、該ジャケットから該加熱手段に循環させ、該アンモニア含有糖化前処理物からアンモニアを分離させてアンモニア分離糖化前処理物を得る工程と、該ジャケット内の該熱媒体を熱媒体貯留槽に排出する工程と、該ジャケットから該熱媒体を排出した後に、該反応容器に基質濃度調整水を供給する工程とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention is a saccharification pretreatment method in which pretreatment for saccharification is performed using a reaction vessel for enzymatic saccharification treatment of lignocellulosic biomass in a batch system, and the reaction vessel is a substrate. A step of containing lignocellulosic biomass and mixing ammonia water to obtain a substrate mixture, and a heating medium heated by heating means, and a jacket disposed outside the reaction vessel from the heating means by circulation means The substrate mixture is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to obtain an ammonia-containing saccharification pretreatment product, and the heating medium heated by the heating unit is supplied to the heating means. The circulating means supplies the heating means to a jacket disposed outside the reaction vessel, circulates from the jacket to the heating means, and contains the ammonia. Separating ammonia from the pre-saccharification product to obtain ammonia-separated saccharification pre-treatment product, discharging the heat medium in the jacket to a heat medium storage tank, and discharging the heat medium from the jacket; And a step of supplying substrate concentration adjustment water to the reaction vessel.
本発明の前処理方法では、まず、基質としてのリグノセルロース系バイオマスを密閉可能な反応容器に収容し、アンモニア水を混合して基質混合物を得る。 In the pretreatment method of the present invention, first, lignocellulosic biomass as a substrate is accommodated in a sealable reaction vessel, and ammonia water is mixed to obtain a substrate mixture.
次に、加熱手段によって加熱された熱媒体を、該加熱手段から前記反応容器の外側に配設されたジャケットへ供給し該ジャケットから該加熱手段に循環させる循環手段を介して、該ジャケットへ供給することにより、前記基質混合物を加熱する。この結果、前記基質からリグニンを解離させ又は該基質を膨潤させて、アンモニア含有糖化前処理物を得ることができる。 Next, the heating medium heated by the heating means is supplied to the jacket from the heating means to the jacket disposed outside the reaction vessel and circulated from the jacket to the heating means. To heat the substrate mixture. As a result, lignin can be dissociated from the substrate or the substrate can be swollen to obtain an ammonia-containing saccharification pretreatment product.
次に、加熱手段によって加熱された熱媒体を該加熱手段から前記反応容器の外側に配設されたジャケットへ供給し、該ジャケットから該加熱手段に循環させる循環手段を介して該ジャケットに供給することにより、前記反応容器中の前記アンモニア含有糖化前処理物からアンモニアを分離して、アンモニア分離糖化前処理物を得る。 Next, the heating medium heated by the heating unit is supplied from the heating unit to a jacket disposed outside the reaction vessel, and is supplied to the jacket through a circulation unit that circulates from the jacket to the heating unit. Thus, ammonia is separated from the ammonia-containing saccharification pretreatment product in the reaction vessel to obtain an ammonia separation saccharification pretreatment product.
次に、前記ジャケット内の前記熱媒体を熱媒体貯留槽に排出する。ここで、本発明の前処理方法では、前記熱媒体貯留槽は、前記ジャケット内の前記熱媒体を収容可能に構成されているので、該ジャケットから排出された該熱媒体を収容することができる。これにより、前記従来の前処理方法の前記ジャケット内に前記熱媒体が滞留している場合と比較して、前記反応容器の熱容量(所謂、熱マス)を低減させることができる。 Next, the heat medium in the jacket is discharged into a heat medium storage tank. Here, in the pretreatment method of the present invention, since the heat medium storage tank is configured to be able to accommodate the heat medium in the jacket, the heat medium discharged from the jacket can be accommodated. . Thereby, the heat capacity (so-called heat mass) of the reaction vessel can be reduced as compared with the case where the heat medium stays in the jacket of the conventional pretreatment method.
次に、前記反応容器に基質濃度調整水を供給することにより、前記アンモニア分離糖化前処理物の温度を低下させる。このとき、前記アンモニア分離糖化前処理物は、前記ジャケットからの前記熱媒体の排出に伴って熱容量が低下されているので、前記従来の前処理方法の前記ジャケットに前記熱媒体が滞留しているときに前記反応容器に前記基質濃度調整水を供給する場合と比較して、該基質濃度調整水の供給量を減らすことができる。 Next, the temperature of the ammonia separation saccharification pretreatment product is lowered by supplying substrate concentration adjusted water to the reaction vessel. At this time, since the heat capacity of the ammonia-separated saccharification pre-processed product is reduced as the heat medium is discharged from the jacket, the heat medium stays in the jacket of the conventional pre-treatment method. Sometimes, the supply amount of the substrate concentration adjustment water can be reduced as compared with the case where the substrate concentration adjustment water is supplied to the reaction vessel.
したがって、本発明の前処理方法によれば、前記従来の前処理方法と比較して、前記アンモニア分離糖化前処理物を前記酵素糖化反応に用いる糖化酵素の至適温度まで短時間で冷却することができ、該アンモニア分離糖化前処理物を短時間で前記酵素糖化反応に供することができる。また、前記従来の前処理方法と比較して、前記基質濃度調整水の供給量を減らすことができるので、前記アンモニア分離糖化前処理物が過剰に希釈されて処理効率が低下することを防ぐことができる。 Therefore, according to the pretreatment method of the present invention, as compared with the conventional pretreatment method, the ammonia-separated saccharification pretreatment product is cooled in a short time to the optimum temperature of the saccharification enzyme used for the enzyme saccharification reaction. The ammonia-separated saccharification pretreatment product can be subjected to the enzyme saccharification reaction in a short time. In addition, since the supply amount of the substrate concentration adjustment water can be reduced as compared with the conventional pretreatment method, it is possible to prevent the ammonia separation saccharification pretreatment product from being excessively diluted to lower the treatment efficiency. Can do.
また、本発明の前処理装置は、リグノセルロース系バイオマスを酵素糖化処理する反応容器を用いて糖化前処理を行う糖化前処理装置であって、回分式で基質としてのリグノセルロース系バイオマスとアンモニア水とを混合して基質混合物を得る密閉可能な反応容器と、該反応容器の外側に配設され、該基質混合物を所定温度に加熱する熱媒体が流通されるジャケットと、該熱媒体を加熱する加熱手段と、該加熱手段によって加熱された該熱媒体を、該ジャケットへ供給し該ジャケットから該加熱手段に循環させる循環手段と、該ジャケット内の該熱媒体を収容可能な熱媒体貯留槽と、該ジャケットから該熱媒体を該熱媒体貯留槽へ排出する熱媒体排出手段と、該反応容器に基質濃度調整水を供給する基質濃度調整水供給手段とを備えることを特徴とする。本発明の前処理装置により、本発明の前処理方法を実施することができる。 Further, the pretreatment apparatus of the present invention is a saccharification pretreatment apparatus for performing saccharification pretreatment using a reaction vessel for enzymatic saccharification treatment of lignocellulosic biomass, wherein the lignocellulosic biomass and ammonia water as a substrate are batch-wise. A sealable reaction vessel to obtain a substrate mixture, a jacket disposed outside the reaction vessel and through which a heat medium for heating the substrate mixture to a predetermined temperature is circulated, and the heat medium is heated A heating means; a circulation means for supplying the heat medium heated by the heating means to the jacket and circulating the heat medium from the jacket to the heating means; and a heat medium storage tank capable of storing the heat medium in the jacket A heat medium discharge means for discharging the heat medium from the jacket to the heat medium storage tank, and a substrate concentration adjustment water supply means for supplying substrate concentration adjustment water to the reaction vessel. And features. The pretreatment method of the present invention can be carried out by the pretreatment apparatus of the present invention.
また、本発明の前処理装置は、前記加熱手段はヒートポンプであり、前記反応容器外に放出されたアンモニアガス及び水蒸気を冷却して凝縮させると共に水に溶解させてアンモニア水として回収するアンモニア回収手段を備え、該ヒートポンプは、該アンモニアガス及び水蒸気を凝縮させる際の凝縮熱と該水に溶解させる際の溶解熱とを熱源とする熱媒体を、前記加熱用の熱媒体と熱交換させて該加熱用の熱媒体を加熱することが好ましい。 Further, in the pretreatment apparatus of the present invention, the heating means is a heat pump, and ammonia recovery means for cooling and condensing the ammonia gas and water vapor released to the outside of the reaction vessel and dissolving them in water and recovering them as ammonia water. The heat pump is configured to exchange heat with a heat medium for heating the heat medium having the heat of condensation when the ammonia gas and water vapor are condensed and the heat of dissolution when dissolved in the water as the heat source. It is preferable to heat the heating medium for heating.
前記アンモニア回収手段で、前記反応容器外に放出されたアンモニアガス及び水蒸気を冷却して凝縮させると共に水に溶解させることによりアンモニア水を得ることができ、該アンモニア水を前記基質との混合に再利用することができる。また、前記加熱手段としての前記ヒートポンプを用いることで、前記アンモニアガス及び水蒸気を凝縮させる際の凝縮熱と前記水に溶解させる際の溶解熱を前記加熱用の熱媒体の加熱に利用するとともに該溶解熱を冷却することができる。 The ammonia recovery means can cool and condense the ammonia gas and water vapor released to the outside of the reaction vessel and dissolve them in water to obtain ammonia water. The ammonia water can be reused for mixing with the substrate. Can be used. Further, by using the heat pump as the heating means, the heat of condensation when the ammonia gas and water vapor are condensed and the heat of dissolution when the ammonia gas and water vapor are dissolved in the water are used for heating the heat medium for heating. The heat of dissolution can be cooled.
さらに、本発明の前処理装置は、前記熱媒体貯留槽は、前記循環手段によって前記ジャケットから前記加熱手段に循環させる経路の途中に設けられていることが好ましい。前記熱媒体貯留槽内の前記熱媒体を前記循環手段を介して前記加熱手段に還流させて、該熱媒体を次に行う前処理工程に使用することができる。これにより、前処理全体に要する時間を短縮するとともに前処理に投入するエネルギーを低減することができる。 Furthermore, in the pretreatment apparatus of the present invention, it is preferable that the heat medium storage tank is provided in the middle of a path that causes the circulation means to circulate from the jacket to the heating means. The heat medium in the heat medium storage tank is refluxed to the heating means through the circulation means, and the heat medium can be used in a pretreatment step to be performed next. As a result, the time required for the entire pretreatment can be shortened and the energy input to the pretreatment can be reduced.
また、本発明の前処理装置において、前記熱媒体排出手段は、圧縮空気を前記ジャケットに供給する圧縮空気供給手段を備えることが好ましい。前記圧縮空気供給手段に前記ジャケットに供給された圧縮空気で前記ジャケットに滞留する前記加熱の熱媒体を強制的に排出することにより該熱媒体の排出速度を高めることができ、処理全体に要する時間をさらに短縮することができる。 In the pretreatment apparatus of the present invention, it is preferable that the heat medium discharge unit includes a compressed air supply unit that supplies compressed air to the jacket. By forcibly discharging the heated heat medium staying in the jacket with the compressed air supplied to the jacket to the compressed air supply means, the discharge speed of the heat medium can be increased, and the time required for the entire process Can be further shortened.
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態では、前処理として、基質とアンモニア水とを混合した基質混合物を加熱してアンモニア含有糖化前処理物を得た後に、該アンモニア含有糖化前処理物からアンモニアを除去してアンモニア分離糖化前処理物を得る。さらに、アンモニア分離糖化前処理物に糖化酵素を含む溶液を添加して得られる基質・糖化酵素混合物を酵素糖化処理に供する。 In the present embodiment, as a pretreatment, a substrate mixture obtained by mixing a substrate and aqueous ammonia is heated to obtain an ammonia-containing saccharification pretreatment product, and then ammonia is removed from the ammonia-containing saccharification pretreatment product to separate ammonia saccharification. A pre-treatment product is obtained. Further, the substrate / saccharifying enzyme mixture obtained by adding a solution containing saccharifying enzyme to the ammonia separation saccharification pre-treated product is subjected to enzymatic saccharification treatment.
本実施形態の前処理方法は、図1に示す前処理装置1を用いて実施することができる。 The pretreatment method of this embodiment can be implemented using the pretreatment apparatus 1 shown in FIG.
前処理装置1は、反応容器2と、アンモニア水凝縮器3と、アンモニア水吸収塔4と、アンモニア水タンク5とを備えている。
The pretreatment device 1 includes a
反応容器2は、上部に、基質供給導管6と、アンモニア水供給導管7と、図示しない糖化酵素溶液供給導管、酸水溶液供給導管及びイオン交換水供給導管とが配設されていると共に、アンモニアガス及び水蒸気を排出しアンモニア水凝縮器3に案内する第1排気導管8が排気弁9とバグフィルタ10とを介して配設されている。
The
基質供給導管6は、基質としてのリグノセルロース系バイオマス、例えば稲藁を反応容器2に供給し、アンモニア水供給導管7は、図示しないアンモニア水タンクからアンモニア水を反応容器2に供給する。また、前記糖化酵素溶液供給導管は、糖化酵素を含む溶液(以下、糖化酵素溶液と略記する)を反応容器2に供給し、前記酸水溶液供給導管は、希硫酸等の酸水溶液を反応容器2に供給する。
The substrate supply conduit 6 supplies lignocellulosic biomass as a substrate, such as rice straw, to the
また、反応容器2は、上部に配設されたモータ11と、モータ11から反応容器2内部に垂下される回転軸12と、回転軸12から水平方向に延出された撹拌翼12aとを備える。
In addition, the
また、反応容器2の内部には、圧力を検知する圧力センサ13が設けられている。
Further, a pressure sensor 13 for detecting pressure is provided inside the
また、反応容器2の外側には、熱媒体が流通されるジャケット14が配設され、ジャケット14には温水導管15が接続されている。
A
温水導管15は、ジャケット14の上部から導出された加熱用熱媒体としての温水を温水タンク16、温水ポンプ17、空冷ファン18、2元系ヒートポンプ19、逆止弁20、開閉弁21を介して、ジャケット14の底部に循環させるようになっている。
The
温水導管15は、逆止弁20と開閉弁21との間から分岐する温水バイパス導管22を備えている。温水バイパス導管22は、開閉弁23を介して温水タンク16に接続されている。また、温水バイパス導管22の開閉弁23の下流には流量計24が設けられている。
The
また、温水導管15は、反応容器2と温水タンク16との間で反応容器2の上部に近い位置に開閉弁25を備え、開閉弁25の上流側に給気導管26が接続されている。給気導管26は、他端部が圧縮空気を供給する高圧ガスタンク27に接続され、高圧ガスタンク27の下流側にレギュレータ28と給気弁29とを備える。そして、給気導管26と高圧ガスタンク27とレギュレータ28と給気弁29とが圧縮空気供給手段を構成している。
The
また、温水タンク16は、ジャケット14の内容積よりも大きい内容積を備えている。また、温水タンク16には第1補給水導管16aが設けられており、第1補給水導管16aは第1給水弁16bを介して第1補給水タンク16cに接続されている。
The
アンモニア水凝縮器3は、第1排気導管8から導入されたアンモニアガス及び水蒸気の少なくとも一部を冷却することにより該アンモニアガス及び水蒸気を凝縮させてアンモニア水とするものであり、凝縮したアンモニア水を排出する第1排液導管30を備えている。第1排液導管30は、凝縮したアンモニア水をさらに冷却する凝縮水タンク31、第1排液ポンプ32を介してアンモニア水タンク5に接続されている。
The ammonia water condenser 3 cools at least a part of the ammonia gas and water vapor introduced from the
また、アンモニア水凝縮器3は、凝縮しなかったアンモニアガス及び水蒸気を排出し、アンモニア水タンク5に案内する第2排気導管33を備えており、第2排気導管33は開閉弁34を介してアンモニア水タンク5に接続されている。第2排気導管33は開閉弁34の上流で第3排気導管35を分岐しており、第3排気導管35は途中に真空ポンプ36を備え、開閉弁34の下流で第2排気導管33に合流している。
Further, the ammonia water condenser 3 includes a
アンモニア水吸収塔4は、底部でアンモニア水タンク5の天面に連通しており、第2排気導管33によりアンモニア水タンク5に案内されたアンモニアガス及び水蒸気をアンモニア水に吸収(溶解)させる。このため、アンモニア水吸収塔4は、アンモニア水循環導管38を介してアンモニア水タンク5から供給されるアンモニア水をシャワリングするシャワリング装置39を上部に備えている。
The ammonia
アンモニア水循環導管38は、アンモニア水タンク5から循環ポンプ40、アンモニア水熱交換器41、アンモニア水濃度センサ42を介してシャワリング装置39に接続されている。アンモニア水熱交換器41は、アンモニア水循環導管38に循環されるアンモニア水を冷却する機能を備えている。また、アンモニア水吸収塔4には、第2補給水導管43が設けられており、第2補給水導管43は第2給水弁44を介して第2補給水タンク45に接続されている。
The ammonia
アンモニア水タンク5は、アンモニア水を排出する第2排液導管46を備えており、第2排液導管46は、第2排液ポンプ47を介して図示しないアンモニア水タンクに接続されている。尚、前記アンモニア水タンクには、反応容器2にアンモニア水を供給するアンモニア水供給導管7が接続されている。
The ammonia water tank 5 includes a
また、アンモニア水凝縮器3には、第1排気導管8から導入されたアンモニアガス及び水蒸気を冷却する低温水導管48が接続されている。低温水導管48はアンモニア水凝縮器3から導出された冷却用熱媒体としての低温水を低温水1次タンク49、低温水1次ポンプ50、2元系ヒートポンプ19、第1切替弁51、アンモニア水熱交換器41、凝縮水タンク31を介して、アンモニア水凝縮器3に循環させるようになっている。
The ammonia water condenser 3 is connected to a low
第1切替弁51には低温水バイパス導管52が接続されており、低温水バイパス導管52は第2切替弁53を介して他端部が低温水1次タンク49に接続される。また、第2切替弁53には冷水導管55が接続されており、冷水導管55は他端部が低温水2次タンク56に接続されている。第1切替弁51、第2切替弁53は、低温水の流路を切り替えることができる。
A low temperature
低温水2次タンク56には冷水供給導管57が設けられており、冷水供給導管57は低温水2次ポンプ58を介して、第1切替弁51の下流側で低温水導管48に接続されている。尚、低温水1次タンク49には第3補給水導管59が設けられており、第3補給水導管59は第3給水弁60を介して第3補給水タンク61に接続されている。
The low temperature water
次に、本実施形態の前処理装置1の作動について説明する。 Next, the operation of the pretreatment device 1 of this embodiment will be described.
前処理装置1では、まず、前回の処理で得られた糖化処理物が反応容器2底部の排出口(図示せず)から排出され、次工程に移送される。
In the pretreatment apparatus 1, first, the saccharification product obtained in the previous treatment is discharged from a discharge port (not shown) at the bottom of the
次に、基質供給導管6から新たな基質としてのリグノセルロース系バイオマス、例えば稲藁が反応容器2に供給を開始した後、2元系ヒートポンプ19の運転を開始する。また、温水導管15からジャケット14へ加熱用熱媒体としての温水が供給されて、ジャケット14と2元系ヒートポンプ19との間で循環が開始され、熱媒体としての温水自体及びジャケット14を昇温する。この時、前回にアンモニア分離前処理物を得る工程時に回収されて温水タンク16内に貯蔵された温水を使用するため、水をジャケット14へ供給する場合と比較して加熱時間を短くすることができる。
Next, after the lignocellulosic biomass, for example, rice straw, as a new substrate starts to be supplied from the substrate supply conduit 6 to the
次に、アンモニア水供給導管7からアンモニア水が反応容器2に供給された後、モータ11により回転軸12が回転駆動され、撹拌翼12aで前記稲藁とアンモニア水とが攪拌されて混合されることにより、基質混合物が調製される。
Next, after ammonia water is supplied to the
本実施形態では、前記作動が基質混合物を得る工程に相当する。 In the present embodiment, the operation corresponds to a step of obtaining a substrate mixture.
前記基質混合物は、温水導管15からジャケット14に供給される温水により、反応容器2内で所定の温度、例えば80〜85℃の範囲の温度に昇温される。前記基質混合物が前記所定の温度に達するまでの間、撹拌翼12aによる撹拌が継続される。
The substrate mixture is heated to a predetermined temperature, for example, in the range of 80 to 85 ° C., in the
次に、前記基質混合物が前記所定の温度に昇温された後、前記撹拌及び温水ポンプ17及び2元系ヒートポンプ19が停止され、加熱が終了し、該基質混合物は該所定の温度に所定の時間、例えば1〜6時間保持される。この結果、前記基質からリグニンが解離され、又は該基質が膨潤されて、該基質としての稲藁が酵素糖化反応可能な状態とされたアンモニア含有糖化前処理物を得ることができる。本実施形態では、前記作動がアンモニア含有糖化前処理物を得る工程に相当する。
Next, after the temperature of the substrate mixture is raised to the predetermined temperature, the stirring and hot water pump 17 and the
次に、前処理装置1では、アンモニア分離糖化前処理物を得る工程を開始するために、2元系ヒートポンプ19の運転を再開し、さらに熱媒体のジャケットとの循環を開始させる。排気弁9を開弁することにより、前記アンモニア含有糖化前処理物に含まれるアンモニア水をアンモニアガス及び水蒸気として放散させ、バグフィルタ10を介して第1排気導管8からアンモニア水凝縮器3に案内する。このとき、反応容器2内の圧力は前記加熱により大気圧より高くなっており、排気弁9を開弁することにより、前記アンモニア含有糖化前処理物からアンモニアガス及び水蒸気を容易に放散させることができる。
Next, in the pretreatment device 1, in order to start the step of obtaining the ammonia separation saccharification pretreatment product, the operation of the
前記アンモニアガス及び水蒸気は、冷却用熱媒体として低温水導管48からアンモニア水凝縮器3に供給される低温水により冷却され、その一部が凝縮し液化してアンモニア水となり、第1排液導管30を介して凝縮水タンク31に排出される。前記アンモニア水は、凝縮水タンク31において低温水導管48から供給される低温水によりさらに冷却された後、第1排液ポンプ32を介してアンモニア水タンク5に送られる。
The ammonia gas and water vapor are cooled by low-temperature water supplied from the low-
また、前記アンモニアガス及び水蒸気の残部は、開閉弁34を開弁することにより第2排気導管33を介してアンモニア水タンク5に導入される。前記アンモニアガス及び水蒸気の圧力は、放散されるに従って低下し、大気圧に等しくなるとそれ以上の放散が難しくなる。
The remaining ammonia gas and water vapor are introduced into the ammonia water tank 5 through the
そこで、前記アンモニアガス及び水蒸気の圧力が大気圧に等しくなったならば、開閉弁34を閉弁して真空ポンプ36を作動させることにより、反応容器2内のアンモニアガス及び水蒸気を吸引し、第2排気導管33及び第3排気導管35を介してアンモニア水タンク5に導入する。
Therefore, when the pressures of the ammonia gas and water vapor become equal to the atmospheric pressure, the on-off
アンモニア水タンク5に導入された前記アンモニアガス及び水蒸気は、次いでアンモニア水タンク5に連通するアンモニア水吸収塔4に導入される。アンモニア水吸収塔4では、循環ポンプ40によりアンモニア水循環導管38を介して循環されるアンモニア水をシャワリング装置39によりシャワリングすることにより、前記アンモニアガス及び水蒸気を該アンモニア水に吸収(溶解)及び凝縮させる。
The ammonia gas and water vapor introduced into the ammonia water tank 5 are then introduced into the ammonia
本実施形態では、前記アンモニアガス及び水蒸気のアンモニア水凝縮器3における凝縮と、アンモニア水吸収塔4における吸収とが、放散されたアンモニアガス及び水蒸気をアンモニア水として回収する工程に相当する。
In the present embodiment, the condensation of the ammonia gas and water vapor in the ammonia water condenser 3 and the absorption in the ammonia
このとき、アンモニア水循環導管38の途中に設けられたアンモニア水熱交換器41により、前記アンモニアガス及び水蒸気を前記アンモニア水に吸収(溶解)及び凝縮させる際に生成する溶解熱及び潜熱が低温水導管48を流通する低温水により回収されると共に、該アンモニア水が冷却される。
At this time, the heat and latent heat generated when the ammonia water and water vapor are absorbed (dissolved) and condensed in the ammonia water by the ammonia
アンモニア水タンク5に貯留されるアンモニア水は、アンモニア水凝縮器3及び凝縮水タンク31における凝縮及び冷却と、アンモニア水吸収塔4におけるアンモニア水への溶解との結果、例えば15〜20℃の範囲の温度に冷却されている。前記範囲の温度に冷却されたアンモニア水は、第2排液導管46を介して第2排液ポンプ47により外部へ取り出され、反応容器2における前記基質混合物の調製に再利用される。
The ammonia water stored in the ammonia water tank 5 is, for example, in the range of 15 to 20 ° C. as a result of condensation and cooling in the ammonia water condenser 3 and the
反応容器2では、前記アンモニア含有糖化前処理物から前述のようにしてアンモニア水が放散された結果、アンモニアが分離されたアンモニア分離糖化前処理物を得ることができる。
In the
次に、反応容器2に、前記酸水溶液供給導管を介して前記酸水溶液を供給し撹拌するとともに、前記糖化酵素溶液供給導管を介して前記糖化酵素溶液を供給し撹拌する。これにより、前記アンモニア分離糖化前処理物と前記糖化酵素溶液とが混合された基質・糖化酵素混合物を得ることができる。
Next, the acid aqueous solution is supplied to the
次に、反応容器2内で酵素糖化処理を行うことにより、前記基質・糖化酵素混合物は少なくとも一部が糖化された後、得られた糖化処理物が前述のように反応容器2底部の排出口(図示せず)から排出され、次工程に移送される。そして、反応容器2では次回の処理が準備される。
Next, by performing an enzymatic saccharification treatment in the
次に、反応容器2におけるアンモニア含有糖化前処理物を得るときの前記基質混合物の加熱について、さらに詳細に説明する。
Next, the heating of the substrate mixture for obtaining the ammonia-containing saccharification pretreatment product in the
まず、反応容器2での基質の加熱について説明する。基質供給導管6により反応容器2へ前記基質が供給を開始した後、温水が温水導管15を介して反応容器2のジャケット14に供給される。この結果、熱媒体(温水)自体及びジャケット14の加熱が開始される。その後、アンモニア水供給導管7によりアンモニア水が供給され、前記基質と該アンモニア水とが撹拌翼12aで撹拌されて混合されることにより基質混合物が調製される。
First, the heating of the substrate in the
本実施形態の前処理方法では、基質混合物を調製する前から前記熱媒体及びジャケット14の加熱を開始すること、そして温水タンク16内にこの前に行った前処理時にアンモニア分離前処理物を得る工程時に回収された温水を使用できるため、該基質混合物が前記所定の温度に昇温するまでに要する時間を短縮することができる。また、前記基質混合物が前記所定の温度に昇温するまでの間に撹拌翼12aにより撹拌が行われているが、撹拌時間を短縮することができ、撹拌に要するエネルギーを低減することができる。
In the pretreatment method of the present embodiment, heating of the heating medium and the
次に、低温水1次タンク49に貯留されている低温水の循環ルートを示す。アンモニア含有糖化前処理物を得るときは、第1切替弁51を作動させ、低温水導管48と低温水バイパス導管52とを接続するように切り替える。
Next, the circulation route of the low temperature water stored in the low temperature water
このようにすると、低温水1次タンク49に貯留されている低温水が、低温水1次ポンプ50を経由し、低温水導管48及び低温水バイパス導管52により、低温水1次ポンプ50、2元系ヒートポンプ19、第1切替弁51、第2切替弁53を経て、低温水1次タンク49に戻る経路で循環されるようになる。
In this way, the low-temperature water stored in the low-temperature water
このとき、低温水導管48に循環される前記低温水は、前述のように、2元系ヒートポンプ19の第1熱交換器74で前記二酸化炭素と熱交換することにより、アンモニア水凝縮器3でアンモニアガスを凝縮させることができる温度、例えば10〜15℃の範囲の温度を目標に冷却される。ただし、始動時はその温度よりも高くなっているので低温水1次タンク49に戻る経路で循環されている。
At this time, the low-temperature water circulated through the low-
次に、温度センサ54により検出される前記低温水の温度が、目標の10〜15℃の範囲の温度に冷却されたならば、第2切替弁53が低温水バイパス導管52と冷水導管55とを接続するように切り替えられる。この結果、10〜15℃の範囲の温度以下の低温水(以下、冷水という)が低温水2次タンク56に貯留され、アンモニア分離糖化前処理物を得る工程で使われることとなる。
Next, when the temperature of the low-temperature water detected by the
次に、2元系ヒートポンプ19について、詳細に説明する。2元系ヒートポンプ19は2種類の熱媒体を用いるヒートポンプであり、図2に示すように、第1の循環導管71と、第2の循環導管72との2種類の熱媒体の循環系を備えている。前記2種類の熱媒体として、例えば、第1の循環導管71には二酸化炭素が循環され、第2の循環導管72にはトリフルオロエタノールが循環される。
Next, the
第1の循環導管71は、途中に膨張弁73、低温水導管48に循環される低温水と熱交換する第1熱交換器74、圧縮機75、第2の循環導管72に循環されるトリフルオロエタノールと熱交換する第2熱交換器76を備えている。また、第2の循環導管72は、途中に膨張弁77、第1の循環導管71に循環される二酸化炭素と熱交換する第2熱交換器76、圧縮機78、温水導管15に循環される温水と熱交換する第3熱交換器79を備えている。
The
前記低温水は、2元系ヒートポンプ19の第1熱交換器74において二酸化炭素と熱交換することによりアンモニア水凝縮器3でアンモニアガス及び水蒸気を凝縮させることができる温度、例えば10〜15℃に冷却される。また前記二酸化炭素は、2元系ヒートポンプ19の第1熱交換器74において前記低温水と熱交換することにより加熱される。
The low-temperature water is heated to a temperature at which ammonia gas and water vapor can be condensed in the ammonia water condenser 3 by exchanging heat with carbon dioxide in the
また、2元系ヒートポンプ19では、第2の循環導管72に循環されるトリフルオロエタノールが、第2熱交換器76で第1の循環導管71により供給される前記二酸化炭素と熱交換することにより加熱される。前記トリフルオロエタノールは、第3熱交換器79で温水導管15により供給される温水と熱交換して冷却される。この結果、温水導管15により第3熱交換器79に供給される前記温水は、反応容器2において前記基質混合物を加熱することができる温度に加熱される。
In the
次に、アンモニア水凝縮器3によるアンモニアガス及び水蒸気の冷却及び凝縮について、さらに詳細に説明する。 Next, cooling and condensation of ammonia gas and water vapor by the ammonia water condenser 3 will be described in more detail.
前処理装置1では、まず、アンモニア分離前処理物を得る初期段階を除く通常時は、第1切替弁51により低温水導管48の上流と下流とが接続されており、低温水1次ポンプ50が作動されている。
In the pretreatment device 1, first, in the normal time except for the initial stage of obtaining the ammonia separation pretreatment product, the
この結果、低温水1次タンク49に貯留されている低温水が、低温水導管48により取り出され、低温水1次ポンプ50、2元系ヒートポンプ19、第1切替弁51、アンモニア水熱交換器41、凝縮水タンク31、アンモニア水凝縮器3を経て、低温水1次タンク49に戻る経路で循環される。
As a result, the low-temperature water stored in the low-temperature water
このとき、前記低温水は、2元系ヒートポンプ19を介して、前記加熱用熱媒体としての温水と熱交換することにより冷却される。そして、前記低温水は、アンモニア水熱交換器41及び凝縮水タンク31でアンモニア水と熱交換して該アンモニア水を冷却し、アンモニア水凝縮器3でアンモニアガス及び水蒸気と熱交換することにより該アンモニアガス及び水蒸気を冷却する。一方、前記低温水自体は、前記アンモニア水及び前記アンモニアガス及び水蒸気により加熱される。
At this time, the low-temperature water is cooled by exchanging heat with the hot water as the heating heat medium via the
次に、アンモニア分離前処理物を得る工程の初期段階について説明する。排気弁9を開弁して反応容器2内のアンモニア含有糖化前処理物から放散されるアンモニアガス及び水蒸気がアンモニア水凝縮器3に導入される段階に至ったならば、第2切替弁53により低温水バイパス導管52と冷水導管55とが接続された状態で、低温水2次ポンプ58が作動される。このようにすると、低温水2次タンク56に貯留されている前記冷水が冷水供給導管57及び低温水導管48を介し、アンモニア水熱交換器41、凝縮水タンク31を経由して、アンモニア水凝縮器3に供給される。
Next, the initial stage of the process for obtaining the ammonia separation pretreatment product will be described. When the exhaust valve 9 is opened and ammonia gas and water vapor diffused from the ammonia-containing saccharification pretreatment product in the
本実施形態の前処理方法は回分(バッチ)式であるので、アンモニア水凝縮器3において、アンモニアガス及び水蒸気を凝縮させる際に、前記放散の初期段階では、アンモニア含有糖化前処理物から高濃度且つ大量のアンモニアガス及び少量の水蒸気が放散され、高濃度のアンモニアガス及び少量の水蒸気がアンモニア水凝縮器3に導入される。このため、前記初期段階では、前記高濃度のアンモニアガス及び少量の水蒸気を冷却するために大きな冷却熱エネルギーが必要となる。そこで、前述のように、低温水2次タンク56に貯留されている前記冷水をアンモニア水凝縮器3に供給することにより、前記高濃度かつ大量のアンモニアガス及び少量の水蒸気を効率よく冷却し、十分に凝縮させることができる。
Since the pretreatment method of the present embodiment is a batch (batch) type, when ammonia gas and water vapor are condensed in the ammonia water condenser 3, a high concentration is obtained from the ammonia-containing saccharification pretreatment product in the initial stage of the emission. A large amount of ammonia gas and a small amount of water vapor are diffused, and a high concentration ammonia gas and a small amount of water vapor are introduced into the ammonia water condenser 3. For this reason, in the initial stage, large cooling heat energy is required to cool the high concentration ammonia gas and a small amount of water vapor. Therefore, as described above, by supplying the cold water stored in the low temperature water
その後、低温水2次タンク56に貯留される前記冷水の水位が下限に達したことが水位センサ(図示せず)により検出されたならば、前述のように、第1切替弁51が低温水導管48の上流と下流とを接続するように切り替えられる。
Thereafter, if it is detected by a water level sensor (not shown) that the water level of the cold water stored in the low temperature water
そして、アンモニア水凝縮器3から導出された低温水が低温水導管48により、低温水1次タンク49、低温水1次ポンプ50、2元系ヒートポンプ19、第1切替弁51、アンモニア水熱交換器41、凝縮水タンク31を介して、アンモニア水凝縮器3に循環される通常の冷却状態に移行する。このときには、放散されるアンモニアガスの濃度も量も既に低減しているので、前記通常の冷却状態の低温水により十分に前記アンモニアガス及び水蒸気を冷却し、凝縮させることができる。
Then, the low-temperature water derived from the ammonia water condenser 3 is transferred to the low-temperature water
さらに、本実施形態の前処理方法では、アンモニア分離糖化前処理物を得る工程の後、次のようにして、該アンモニア分離糖化前処理物を含めたジャケット14まわりの熱容量を低減させる。
Furthermore, in the pretreatment method of the present embodiment, after the step of obtaining the ammonia separation saccharification pretreatment product, the heat capacity around the
まず、開閉弁25を閉弁すると共に開閉弁21、開閉弁23を開弁した後に、給気弁29を開弁する。これにより、高圧ガスタンク27から給気導管26を介してジャケット14へ圧縮空気が導入され、該圧縮空気によりジャケット14内に滞留する前記温水がジャケット14の底部から温水導管15に排出される。
First, the on-off
温水導管15に排出された前記温水は、開閉弁23を経て温水バイパス導管22に収容され、その後、流量計24を経て温水タンク16に貯留される。流量計24で検知される流量の合計量を基にジャケット14からの前記温水の排出完了を確認した後に、開閉弁21が閉弁される。
The warm water discharged to the
この結果、前記温水が排出されたジャケット14は、前記温水が滞留している従来の前処理方法と比較して、その熱容量が低下される。これにより、反応容器2に収容されている前記アンモニア分離糖化前処理物の温度をより少量の基質濃度調整水で低下させることができる。
As a result, the heat capacity of the
次に、反応容器2に、前記酸水溶液及び前記糖化酵素溶液を供給すると共に、前記イオン交換水供給導管を介して冷却水としての基質濃度調整水を供給する。これにより、前記アンモニア分離糖化前処理物の温度を低下させ調整することができる。このとき、前記アンモニア分離糖化前処理物は、ジャケット14からの前記温水の排出に伴ってその熱容量が低下しているので、前記従来の前処理方法のジャケット14に前記温水が滞留しているときに反応容器2に前記基質濃度調整水を供給する場合と比較して、その供給量を減らすことができ、調整の自由度が向上する。
Next, the acid aqueous solution and the saccharifying enzyme solution are supplied to the
したがって、本実施形態の前処理方法によれば、前記アンモニア分離糖化前処理物の温度を前記酵素糖化反応に用いる糖化酵素の至適温度まで短時間で低下することができ、該アンモニア分離糖化前処理物を短時間で前記酵素糖化反応に供することができる。また、前記従来の前処理方法と比較して、前記基質濃度調整水の供給量を減らすことができるので、前記アンモニア分離糖化前処理物が過剰に希釈されて処理効率が低下することを防ぐことができる。 Therefore, according to the pretreatment method of the present embodiment, the temperature of the ammonia separation saccharification pretreatment product can be lowered in a short time to the optimum temperature of the saccharification enzyme used for the enzyme saccharification reaction. The treated product can be subjected to the enzyme saccharification reaction in a short time. In addition, since the supply amount of the substrate concentration adjustment water can be reduced as compared with the conventional pretreatment method, it is possible to prevent the ammonia separation saccharification pretreatment product from being excessively diluted to lower the treatment efficiency. Can do.
また、本実施形態の前処理方法では、温水タンク16が設けられていることにより、温水タンク16に貯蔵され加熱されている熱媒体を次のアンモニア含有糖化前処理物を得る工程で使用することにより、前処理全体に要する時間の短縮と投入エネルギーの低減とを達成することができる。
Further, in the pretreatment method of the present embodiment, since the
1…前処理装置、 2…反応容器、 3,4…アンモニア回収手段、14…ジャケット、 15…循環手段、 16…熱媒体貯留槽、 19…加熱手段、ヒートポンプ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pretreatment apparatus, 2 ... Reaction container, 3, 4 ... Ammonia collection | recovery means, 14 ... Jacket, 15 ... Circulation means, 16 ... Heat-medium storage tank, 19 ... Heating means, heat pump.
Claims (5)
該反応容器に、基質であるリグノセルロース系バイオマスを収容し、アンモニア水を混合して基質混合物を得る工程と、
加熱手段によって加熱された熱媒体を、循環手段により、該加熱手段から該反応容器の外側に配設されたジャケットへ供給し該ジャケットから該加熱手段に循環させ、該基質混合物を所定温度で所定時間加熱することにより、アンモニア含有糖化前処理物を得る工程と、
該加熱手段によって加熱された該熱媒体を該循環手段により該加熱手段から該反応容器の外側に配設されたジャケットへ供給し、該ジャケットから該加熱手段に循環させ、該アンモニア含有糖化前処理物からアンモニアを分離させてアンモニア分離糖化前処理物を得る工程と、
該ジャケット内の該熱媒体を熱媒体貯留槽に排出する工程と、
該ジャケットから該熱媒体を排出した後に、該反応容器に基質濃度調整水を供給する工程とを備えることを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法。 A saccharification pretreatment method for performing saccharification pretreatment using a reaction vessel for enzymatic saccharification treatment of lignocellulosic biomass in a batch system,
A step of containing lignocellulosic biomass as a substrate in the reaction vessel and mixing ammonia water to obtain a substrate mixture;
The heating medium heated by the heating means is supplied from the heating means to the jacket disposed outside the reaction vessel by the circulation means and circulated from the jacket to the heating means, and the substrate mixture is predetermined at a predetermined temperature. A step of obtaining an ammonia-containing pre-saccharified product by heating for a period of time;
The heating medium heated by the heating means is supplied from the heating means to a jacket disposed outside the reaction vessel by the circulation means, and is circulated from the jacket to the heating means, whereby the ammonia-containing saccharification pretreatment A step of separating ammonia from the product to obtain a pre-treated ammonia separation saccharification product,
Discharging the heat medium in the jacket to a heat medium storage tank;
And a step of supplying substrate concentration-adjusted water to the reaction container after discharging the heat medium from the jacket. A method for pre-saccharification of lignocellulosic biomass,
回分式で基質としてのリグノセルロース系バイオマスとアンモニア水とを混合して基質混合物を得る密閉可能な反応容器と、
該反応容器の外側に配設され、該基質混合物を所定温度に加熱する熱媒体が流通されるジャケットと、
該熱媒体を加熱する加熱手段と、
該加熱手段によって加熱された該熱媒体を、該ジャケットへ供給し該ジャケットから該加熱手段に循環させる循環手段と、
該ジャケット内の該熱媒体を収容可能な熱媒体貯留槽と、
該ジャケットから該熱媒体を該熱媒体貯留槽へ排出する熱媒体排出手段と、
該反応容器に基質濃度調整水を供給する基質濃度調整水供給手段とを備えることを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置。 A saccharification pretreatment apparatus for performing saccharification pretreatment using a reaction vessel for enzymatic saccharification treatment of lignocellulosic biomass,
A sealable reaction vessel that mixes lignocellulosic biomass and aqueous ammonia as a substrate in a batch system to obtain a substrate mixture;
A jacket disposed outside the reaction vessel and through which a heat medium for heating the substrate mixture to a predetermined temperature is circulated;
Heating means for heating the heat medium;
A circulation means for supplying the heating medium heated by the heating means to the jacket and circulating it from the jacket to the heating means;
A heat medium storage tank capable of accommodating the heat medium in the jacket;
A heat medium discharging means for discharging the heat medium from the jacket to the heat medium storage tank;
An apparatus for pre-saccharification of lignocellulosic biomass, comprising: substrate concentration adjusted water supply means for supplying substrate concentration adjusted water to the reaction vessel.
前記加熱手段はヒートポンプであり、
前記反応容器外に放出されたアンモニアガス及び水蒸気を冷却して凝縮させると共に水に溶解させてアンモニア水として回収するアンモニア回収手段を備え、
該ヒートポンプは、該アンモニアガス及び水蒸気を凝縮させる際の凝縮熱と該水に溶解させる際の溶解熱とを熱源とする熱媒体を、前記加熱用の熱媒体と熱交換させて該加熱用の熱媒体を加熱することを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置。 In the lignocellulosic biomass saccharification pretreatment device according to claim 2,
The heating means is a heat pump;
Comprising ammonia recovery means for cooling and condensing ammonia gas and water vapor released to the outside of the reaction vessel and dissolving them in water and recovering them as ammonia water;
The heat pump heat-exchanges a heat medium having a heat source of condensation heat when condensing the ammonia gas and water vapor and heat of dissolution when dissolved in the water with the heat medium for heating. An apparatus for pre-saccharification of lignocellulosic biomass characterized by heating a heat medium.
前記熱媒体貯留槽は、前記循環手段によって前記ジャケットから前記加熱手段に循環させる経路の途中に設けられていることを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置。 In the biomass pretreatment device according to claim 2 or claim 3,
The pretreatment for saccharification of lignocellulosic biomass, wherein the heat medium storage tank is provided in the middle of a path for circulation from the jacket to the heating means by the circulation means.
前記熱媒体排出手段は、圧縮空気を前記ジャケットに供給する圧縮空気供給手段を備えることを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置。 In the lignocellulosic biomass saccharification pretreatment device according to any one of claims 2 to 4,
The pretreatment for saccharification of lignocellulosic biomass, wherein the heat medium discharge means includes compressed air supply means for supplying compressed air to the jacket.
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