JP5353554B2 - Ethanol production method from woody biomass - Google Patents

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Description

本発明は、木質系バイオマスを原料とするエタノール製造方法であって、エネルギー効率および収率を向上可能なエタノール製造方法に関する。   The present invention relates to an ethanol production method using woody biomass as a raw material, and relates to an ethanol production method capable of improving energy efficiency and yield.

セルロースを含む木質系バイオマスを原料とし、酵素や微生物を添加して、糖化や糖化発酵を行って糖液や発酵液を得る方法は多く実施されている。
古くは、エタノールの生産は、基質としてのセルロースに対してセルラーゼを反応させてセルロースを酵素的にグルコースへ糖化する工程、次にグルコースをエタノール酵母によってエタノールを生ずる工程が用いられていた。しかし、この方法では、糖化が進行するに従って糖化反応が遅くなる欠点があり、特許文献1〜3では糖化と発酵を同時に行う方法が開示されている。以下、本明細書で「糖化発酵」と言う場合には、糖化と発酵を同一容器で同時に進行する方法を指す。特許文献1には、糖化発酵においてセロビオースも発酵する酵母を用いる技術が開示されている。特許文献2には糖化発酵工程の前に、β−グルコシダーゼなどを含むセルラーゼによる糖化工程で糖液を得る技術が開示されている。
特許文献3には、糖化発酵の残渣をメタン発酵させ、メタンガスを熱エネルギーとして利用する技術が開示されている。
特許文献4は、糖化発酵ではないが、糖化し発酵した残渣を水熱ガス化して生成した合成ガスから触媒反応でエタノールを回収する技術が開示されている。
特許文献3や4のように、発酵残渣を利用する技術は開示されているが、糖化や発酵とは全く違う工程が入り、製造ラインが複雑となり実用化するに当たってのコスト面での負荷が大きい。
糖化発酵法によれば、糖化と発酵を別工程で行う方に比べて糖化収率は向上するのであるが、それでも、本発明者らの研究によれば、糖化収率は70%程度にとどまっている。
Many methods have been implemented in which woody biomass containing cellulose is used as a raw material, enzymes and microorganisms are added, and saccharification and saccharification and fermentation are performed to obtain a sugar solution and a fermentation broth.
In the old days, the production of ethanol used a process in which cellulase was reacted with cellulose as a substrate to enzymatically saccharify cellulose into glucose, and then a process in which glucose was produced by ethanol yeast was used. However, this method has a drawback that the saccharification reaction is delayed as saccharification progresses, and Patent Documents 1 to 3 disclose a method of simultaneously performing saccharification and fermentation. Hereinafter, the term “saccharification and fermentation” in the present specification refers to a method in which saccharification and fermentation proceed simultaneously in the same container. Patent Document 1 discloses a technique using a yeast that also ferments cellobiose in saccharification and fermentation. Patent Document 2 discloses a technique for obtaining a sugar solution in a saccharification step using a cellulase containing β-glucosidase before the saccharification and fermentation step.
Patent Document 3 discloses a technique in which a residue of saccharification and fermentation is subjected to methane fermentation and methane gas is used as thermal energy.
Although patent document 4 is not saccharification fermentation, the technique of collect | recovering ethanol by a catalytic reaction from the synthesis gas produced | generated by hydrothermal gasifying the residue which saccharified and fermented is disclosed.
As disclosed in Patent Documents 3 and 4, technologies using fermentation residues have been disclosed, but a process completely different from saccharification and fermentation is included, and the production line becomes complicated and the burden on costs is high when it is put to practical use. .
According to the saccharification and fermentation method, the saccharification yield is improved as compared with the case where saccharification and fermentation are performed in separate steps. However, according to the study by the present inventors, the saccharification yield is only about 70%. ing.

特開平5−207885号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-207855 特開2002−186938号公報JP 2002-186938 A 特開2008−104452号公報JP 2008-104452 A 特開2005−168335号公報JP 2005-168335 A 特開昭63−137692号公報Japanese Patent Laid-Open No. 63-137692

本発明における課題は、木質バイオマスからのエタノール製造時に、酵素糖化とエタノール発酵を同時に行う糖化発酵工程を採用するに際して、更に、糖化収率即ちエタノール収率を向上する方法を提供することにある。   The subject in this invention is providing the method of improving a saccharification yield, ie, an ethanol yield, when employ | adopting the saccharification and fermentation process which performs enzyme saccharification and ethanol fermentation simultaneously at the time of ethanol manufacture from woody biomass.

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、糖化発酵工程から得られる残渣を、機械的処理して糖化発酵することで、工程全体に投入するエネルギーを削減でき、エタノール収率も向上することを見いだし、下記発明を完成した。
即ち、上記課題を解決するため、本発明は以下の(1)の方法を採用する。
(1)木質バイオマスを前処理した後、前処理をしたバイオマスを酵素糖化及びエタノール発酵する第一糖化発酵工程、第一糖化発酵工程より得られた糖化発酵液を液体と残渣に分離する固液分離工程、固液分離工程から得られ残渣をアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、硫化物、炭酸塩または亜硫酸塩から選択された1種以上の薬品の水溶液に浸漬させてアルカリ処理するアルカリ処理工程該アルカリ処理した残渣を磨砕処理する機械処理工程該機械処理で得られた残渣を第一糖化発酵工程に返送することを特徴とする木質バイオマスからのエタノール製造方法。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors can reduce the energy input to the entire process by mechanically treating the residue obtained from the saccharification and fermentation process and performing saccharification and fermentation. The inventors found that the yield was improved and completed the following invention.
That is, in order to solve the above problems, the present invention employs the following method (1).
(1) After the woody biomass pretreated before first saccharification fermentation step process the biomass to enzymatic saccharification and ethanol fermentation, solid-liquid saccharification fermentation solution obtained from the first saccharification and fermentation process is separated into liquid and residue separation step, the solid-liquid hydroxides residue alkali metal or alkaline earth metal obtained from the separation step, sulfide, alkali is immersed in an aqueous solution of one or more drugs selected from carbonates or sulfites A method for producing ethanol from woody biomass, comprising: an alkali treatment step to be treated; a mechanical treatment step for grinding the alkali-treated residue ; and a residue obtained by the mechanical treatment being returned to the first saccharification and fermentation step .

本発明により、木質バイオマスからのエタノール製造時に、実用化の際のコスト面での負荷が少ない方法、かつ、投入エネルギーを増やすことなく、収率をより向上させることを可能とする有望な技術が提供される。   With the present invention, there is a promising technology that can improve the yield without increasing the input energy and a method that reduces the cost burden in practical use when producing ethanol from woody biomass. Provided.

本発明の第一実施形態を示すフロー図。The flowchart which shows 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態を示すフロー図。The flowchart which shows 2nd embodiment of this invention.

以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明が対象とする木質バイオマスは、木材からなるバイオマスのことであり、樹木の伐採や造材のときに発生する林地残材、間伐材、製材工場等から発生する樹皮、のこ屑、木材チップ、おがくず、街路樹の剪定枝等、建築廃材等が一般的である。なお、本発明においては、木材由来の紙、古紙、パルプ、パルプスラッジ等も木質バイオマスに含まれるものとする。
前述の木質バイオマスの中でも、木材の樹皮は、現在ほとんど有効利用されておらず、製材工場やチップ工場で均一な品質のものが大量に入手可能であり、木材の木部部分より柔軟かつ可溶性成分が多いため、糖化発酵処理原料として適しているため特に好ましい。
例えば、製紙原料用として一般に用いられるユーカリ(Eucalyptus)属またはアカシア(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。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The woody biomass targeted by the present invention is a biomass made of wood, and bark, sawdust, wood, etc., which are generated from forest land residuals, thinned wood, lumber mills, etc. that are generated at the time of logging or timbering of trees. Chips, sawdust, pruned branches of roadside trees, etc. are common construction waste materials. In the present invention, wood-derived paper, waste paper, pulp, pulp sludge and the like are also included in the woody biomass.
Among the woody biomass mentioned above, the bark of wood is hardly used at present, and it is available in large quantities with a uniform quality at sawmills and chip factories, and it is more flexible and soluble than the wood part of wood. Therefore, it is particularly preferable because it is suitable as a raw material for saccharification and fermentation treatment.
For example, the bark of a tree species such as Eucalyptus or Acacia, which is commonly used for papermaking raw materials, can be obtained in large quantities from a sawmill or chip factory for papermaking raw materials. Preferably used.

<前処理>
本発明においては、上記の木質バイオマスに前処理を行って、木質バイオマス中のセルロースを糖化発酵処理可能な状態とする。
前処理は、原料として使用する木質バイオマスの種類等に応じ、機械的処理、化学的処理、その他任意の処理を取ることが可能である。
前記機械的処理は、破砕、裁断、磨砕等の任意の機械的手段により、原料の木質バイオマスを次工程の糖化発酵処理に適した大きさや状態にすることである。その手段や使用する機械装置については特に限定されないが、たとえば、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、ニーダー等が好適に使用可能である。
<Pretreatment>
In the present invention, the woody biomass is pretreated so that cellulose in the woody biomass can be subjected to a saccharification and fermentation treatment.
The pretreatment can be mechanical treatment, chemical treatment, or any other treatment depending on the type of woody biomass used as a raw material.
The mechanical treatment is to make the raw woody biomass into a size and a state suitable for the saccharification and fermentation treatment in the next step by any mechanical means such as crushing, cutting and grinding. The means and the machine device to be used are not particularly limited. For example, a uniaxial crusher, a biaxial crusher, a hammer crusher, a refiner, a kneader, or the like can be preferably used.

前記化学的処理は、酸やアルカリ等の薬品の水溶液、もしくは熱水等に浸漬して、次工程の糖化発酵処理に適した状態にすることである。
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、たとえば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、硫化物、炭酸塩または亜硫酸塩から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、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。
なお、化学的処理に使用する薬品添加量は、状況に応じて任意に調整可能であるが、使用する木質バイオマスの絶乾質量に対して50%以下であることが、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もさらに望ましい。
なお、これらの木質バイオマスの前処理である機械的処理及び化学的処理は、いずれか片方でもよく、必要に応じて両方行っても良い。一般的には機械的処理工程の後化学的処理を行うことが好適である。
なお、本発明の前処理工程における化学的処理工程において、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。なお、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または過分解が起こる場合もあるため、処理時間が1時間以下、処理温度が130℃以下であることが好ましい。
The chemical treatment is to immerse in an aqueous solution of a chemical such as acid or alkali, hot water or the like to make it suitable for the saccharification and fermentation treatment in the next step.
The chemicals used for the chemical treatment are not particularly limited, but for example, one or more selected from alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, 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, calcium hydroxide, sodium sulfide, sodium 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.
In addition, although the chemical addition amount used for chemical treatment can be arbitrarily adjusted according to the situation, it is 50% or less with respect to the absolute dry mass of the woody biomass used from the aspect of chemical cost reduction. In addition, it is further desirable from the viewpoint of preventing yield reduction due to elution / overdecomposition of cellulose.
In addition, any one of the mechanical treatment and the chemical treatment, which are pretreatments of these woody biomasses, may be performed as necessary. In general, it is preferable to perform chemical treatment after the mechanical treatment step.
In the chemical treatment step in the pretreatment step of the present invention, the immersion time and treatment temperature of the chemical in the aqueous solution can be arbitrarily set depending on the raw materials and chemicals used, but the treatment time is 30 minutes to 1 hour. A temperature of 80 to 130 ° C. is preferred. In addition, since the elution or excessive decomposition of cellulose in the raw material may occur due to strict processing conditions, the processing time is preferably 1 hour or less and the processing temperature is 130 ° C. or less.

<糖化発酵>
以下、本発明の木質系バイオマスの糖化発酵システムを、図面を参照して具体的に説明する。ただし、本発明は例示した図面のみに限定される訳ではない。
図1は、本発明の木質系バイオマスの糖化発酵システムの第一実施形態を示す工程図である。図1に示すシステムにおいて、前処理された木質バイオマス原料は経路(イ)を経由して第一糖化発酵工程に供給され、ここでセルロース分解酵素と、アルコール酵母及び培地が第一糖化発酵工程に供給されてセルロースの糖化とアルコール発酵とが同時に行われる。
<Saccharification and fermentation>
Hereinafter, the saccharification and fermentation system for woody biomass of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to the illustrated drawings.
FIG. 1 is a process diagram showing a first embodiment of a saccharification and fermentation system for woody biomass of the present invention. In the system shown in FIG. 1, the pretreated woody biomass raw material is supplied to the first saccharification and fermentation process via the route (A), where the cellulose-degrading enzyme, alcohol yeast and medium are used in the first saccharification and fermentation process. The saccharification of cellulose and alcoholic fermentation are performed simultaneously.

次いで、濾過装置により液分離を行い、液体分は、経路(ロ)を経由して減圧蒸留装置からなる蒸留分離工程に送られて生成アルコール留分と蒸留残渣留分とに分離され、生成アルコール留分は経路(ニ)を経由してアルコール貯槽に送られる。

Next, solid- liquid separation is performed by a filtration device, and the liquid component is sent to a distillation separation process consisting of a vacuum distillation device via a path (b) to be separated into a product alcohol fraction and a distillation residue fraction. The alcohol fraction is sent to the alcohol storage tank via the route (d).

なお、図示してないが、工程の前に、原料として使用する木質系バイオマスに対して、あらかじめ殺菌を行うことが好ましい。木質系バイオマス原料中に雑菌が混入していると、後の工程で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。
殺菌工程は、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、糖化及び/又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。
In addition, although not shown in figure, it is preferable to sterilize previously with respect to the wood type biomass used as a raw material before a process. When miscellaneous bacteria are mixed in the woody biomass raw material, there is a problem that the miscellaneous bacteria consume sugar when the enzyme is saccharified in a later step and the yield of the product decreases.
The sterilization process 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 an acid and an alkali treatment, it is preferable to use as a raw material, after adjusting to neutrality vicinity or pH suitable for a saccharification and / or saccharification fermentation process. In addition, even when pasteurized at a 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 and 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.

第一糖化発酵工程では、前処理された原料に適度な水分と酵素、発酵に必要なアルコール酵母等の微生物を投入し、攪拌分散させて木質バイオマスの繊維をほぐしてスラリー状とし、酵素により可溶化したグルコースなどを微生物により発酵させて、発酵生成物を得る。
原料の濃度は、10〜30質量%であることが好ましい。10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。
In the first saccharification and fermentation process, appropriate moisture and enzymes and microorganisms such as alcohol yeast necessary for fermentation are added to the pretreated raw material, and the mixture is stirred and dispersed to loosen the wood biomass fibers into a slurry form. Solubilized glucose is fermented by microorganisms to obtain a fermentation product.
The concentration of the raw material is preferably 10 to 30% by mass. If it is less than 10% by mass, there is a problem that the concentration of the product is finally too low and the cost for concentrating the product is increased. Further, as the concentration exceeds 30% by mass, it becomes difficult to stir the raw material, resulting in a decrease in productivity.

糖化発酵工程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には、上記した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く、市販のセルラーゼ製剤を用いれば良い。
Cellulose-degrading enzymes used in the saccharification and fermentation process are enzymes collectively called cellulases having cellobiohydrolase activity, endoglucanase activity, and beta-glucosidase activity.
Each cellulolytic enzyme may be added with an appropriate amount of an enzyme having each activity. However, commercially available cellulase preparations have various cellulase activities as described above, and also have hemicellulase activity. Many commercially available cellulase preparations 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、アクレモニウム属(Acremonium)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、ファネロケエテ(Phanerochaete)属、トラメテス属(Trametes)、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)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。
Commercially available cellulase preparations include Trichoderma, Acremonium, Aspergillus, Phanerochaete, Trametes, Humicola, and Humicola. There are cellulase preparations derived from the above. 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) ) And the like.
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.

反応条件はpHが4〜7が好ましい。温度は25〜50℃が好ましく、30〜40℃がさらに好ましい。糖化発酵反応は、連続式が好ましいが、バッチ方式でも良い。糖化発酵反応時間は、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 reaction conditions are preferably pH 4-7. The temperature is preferably 25 to 50 ° C, more preferably 30 to 40 ° C. The saccharification and fermentation reaction is preferably a continuous type, but may be a batch type. The saccharification and fermentation reaction time varies depending on the enzyme concentration, but in the case of a batch type, 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.

次に、発酵および蒸留について説明する。
発酵用に用いられる微生物としては酵母などが用いられ、培地などを同時に添加しても良い。酵母としては、特許文献3、4などに記載される周知の酵母、例えばサッカロミセス・セラビシエなどが使用できる。
また、微生物は固定化しておいてもよい。微生物を固定化しておくと、次工程に微生物を液と共に送り出して再回収するという工程を省くことができるか、少なくとも回収工程にかかる負担を軽減することができるし、微生物をロスするリスクを軽減することもできる。また、微生物を固定化するほどでのメリットはないが、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。
Next, fermentation and distillation will be described.
As the microorganism used for fermentation, yeast or the like is used, and a medium or the like may be added simultaneously. As the yeast, well-known yeasts described in Patent Documents 3 and 4, such as Saccharomyces cerevisiae, can be used.
Moreover, the microorganisms may be immobilized. By immobilizing microorganisms, it is possible to omit the process of sending the microorganisms together with the liquid and recovering them again in the next process, or at least reduce the burden on the recovery process and reduce the risk of losing microorganisms. You can also In addition, although there is no merit as to immobilize the microorganism, it is possible to facilitate the recovery of the microorganism by selecting an aggregating microorganism.

蒸留工程では、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。
In the distillation step, the fermentation product is separated by distillation using a vacuum distillation apparatus. 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 economical 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.

前記した糖化発酵工程において、セルロースに由来する六炭糖、即ち、グルコースと、ヘミセルロースに由来する五炭糖、即ち、マンノース、ガラクトースなどがアルコール発酵されるが、五炭糖は未反応のまま残留するものもある。このような場合、五炭糖をより確実に発酵する酵素も添加するか、あるいは、別工程で処理しても良い。   In the saccharification and fermentation process, hexose derived from cellulose, ie glucose, and pentose derived from hemicellulose, ie mannose, galactose, etc. are alcoholic fermented, but the pentose remains unreacted. Some will do. In such a case, an enzyme that ferments pentose more reliably may be added, or may be treated in a separate step.

本発明においては、糖化発酵工程の前に予備的に糖化のみを行う予備糖化工程を設置することもできる。このような予備糖化工程における原料の濃度、使用する酵素及びその量については糖化発酵工程で説明した条件を採用することができる。たとえば、pHは4〜7が好ましい。反応温度は30〜60℃が好ましく、35〜50℃がさらに好ましい。反応工程は、連続式が好ましいが、バッチ方式でもよい。糖化時間は、酵素濃度によっても異なるが、バッチ式の場合は0.5〜72時間、さらに好ましくは2〜48時間である。連続式の場合も、平均滞留時間が、0.5〜48時間、さらに好ましくは1〜24時間である。   In the present invention, a preliminary saccharification step in which only saccharification is preliminarily performed before the saccharification and fermentation step may be provided. The conditions described in the saccharification and fermentation step can be adopted for the concentration of the raw material, the enzyme to be used and the amount thereof in the preliminary saccharification step. For example, the pH is preferably 4-7. The reaction temperature is preferably 30 to 60 ° C, more preferably 35 to 50 ° C. The reaction process is preferably a continuous process, but may be a batch process. The saccharification time varies depending on the enzyme concentration, but in the case of a batch system, it is 0.5 to 72 hours, more preferably 2 to 48 hours. Also in the case of a continuous type, the average residence time is 0.5 to 48 hours, more preferably 1 to 24 hours.

<残渣の機械処理>
第一糖化発酵処理工程より得られた発酵液から固液分離して得られた残渣は、さらに機械的処理を加えて第二糖化発酵工程で糖化発酵させる。これを本発明の第一実施形態とし、図1参照にフローを記載した。また、機械的処理された残渣を第一糖化発酵工程に返送する形態が本発明の第二実施形態であり、フローを図2に示した。
第一実施形態の場合、第一糖化発酵工程および第二糖化発酵工程は、夫々独立して、バッチ処理あるいは連続処理のいずれでも可能である。
第二実施形態の場合、第一糖化発酵工程がバッチ式であれば、第二糖化発酵工程もバッチ式で、第一糖化発酵工程の1番目のロットの残渣は、第二糖化発酵工程で処理された後、2番目の第一糖化発酵工程のロットに混合され、以後同様に続けられる。従って、新たに第一糖化発酵工程のロットに供給される前処理物の量は、混合される残渣を含めて、ほぼ同一の量が毎ロット処理されるように調整される。また、数回のロットを終えたら、残渣を廃棄することが必要になる。連続処理でも同様で、第一糖化発酵工程、第二糖化発酵工程をともに連続処理とすることが好ましく、適宜のタイミングで残渣を廃棄する必要がある。
残渣の機械的処理は、任意の機械的手段によって、残渣をさらに細かくして、糖化発酵に適した状態にすることである。具体的には残渣を切断するか剪断力により磨砕する処理が必要である。装置としては、パルプ製造に使用されるグラインダー、レファイナー、ニーダーが使用可能である。グラインダーとしてはストーン型、石臼型のいずれでもよい。
レファイナーとしては、木材から機械パルプを製造する際に用いられる各種高濃度レファイナー機を使用することができる。レファイナーの型としては、固定板と回転する1枚のディスクにより磨砕するシングルディスクレファイナー、2枚の逆回転するディスクにより磨砕するダブルディスクレファイナー、固定板を挟んで両側の回転するディスクにより磨砕するツインディスクレファイナーが使用できる。また、回転板が平板ではなく円錐型であるコニカルディスクレファイナーも使用できる。
また、メディア攪拌式湿式粉砕装置も使用できる。この装置は、粉砕容器に挿入した攪拌機を高速で回転させて、粉砕容器内に充填したメディアと繊維状セルロースを攪拌して剪断応力を発生させて粉砕する装置であり、例えばサンドグラインダーが代表的な装置である。
以上の処理の中でも、糖化発酵処理後の残渣は既に柔軟になっているため、レファイナーが好ましい。例えば、第一糖化発酵工程の前の前処理(最初の前処理)においてレファイナー処理を採用した場合、残渣の前処理としては最初の前処理より磨砕の度合いを高めることが好ましい。最初の前処理、残渣の機械処理のいずれも同じレファイナーで行う場合には、残渣の機械処理は最初の前処理に比較して、刃のクリアランスを0.1mm以上狭くすることが好ましい。
<Mechanical processing of residue>
The residue obtained by solid-liquid separation from the fermentation liquid obtained from the first saccharification and fermentation treatment step is further subjected to saccharification and fermentation in the second saccharification and fermentation step by adding a mechanical treatment. This is the first embodiment of the present invention, and the flow is shown in FIG. Moreover, the form which returns the residue processed mechanically to the 1st saccharification fermentation process is 2nd embodiment of this invention, and the flow was shown in FIG.
In the case of the first embodiment, the first saccharification and fermentation process and the second saccharification and fermentation process can be independently performed by either batch processing or continuous processing.
In the case of the second embodiment, if the first saccharification and fermentation step is a batch type, the second saccharification and fermentation step is also a batch type, and the residue of the first lot of the first saccharification and fermentation step is processed in the second saccharification and fermentation step. After that, it is mixed with the lot of the second first saccharification and fermentation process, and so on. Therefore, the amount of the pre-processed product newly supplied to the lot of the first saccharification and fermentation process is adjusted so that almost the same amount is processed every lot including the residue to be mixed. In addition, after finishing several lots, it is necessary to discard the residue. The same applies to the continuous treatment, and it is preferable that both the first saccharification and fermentation step and the second saccharification and fermentation step are continuous treatments, and it is necessary to discard the residue at an appropriate timing.
The mechanical treatment of the residue is to make the residue finer by any mechanical means and make it suitable for saccharification and fermentation. Specifically, a process of cutting the residue or grinding with a shearing force is necessary. As a device, a grinder, a refiner, and a kneader used for pulp production can be used. The grinder may be either a stone type or a stone mortar type.
As the refiner, various high-concentration refiner machines used when manufacturing mechanical pulp from wood can be used. There are two types of refiner: a single disk refiner that is ground by a fixed disk and a rotating disk, a double disk refiner that is ground by two counter-rotating disks, and a disk that rotates on both sides of the fixed plate. A twin disc refiner can be used. Further, a conical disc refiner in which the rotating plate is not a flat plate but a conical shape can also be used.
A media stirring wet pulverizer can also be used. This device is a device that rotates a stirrer inserted in a pulverization vessel at a high speed to agitate the media and fibrous cellulose filled in the pulverization vessel to generate shear stress and pulverize. For example, a sand grinder is representative. Device.
Among the above treatments, a refiner is preferable because the residue after the saccharification and fermentation treatment is already flexible. For example, when a refiner treatment is employed in the pretreatment (first pretreatment) before the first saccharification and fermentation step, it is preferable to increase the degree of grinding as the pretreatment of the residue than in the first pretreatment. When both the first pretreatment and the mechanical processing of the residue are performed by the same refiner, it is preferable that the mechanical processing of the residue has a blade clearance of 0.1 mm or more narrower than that of the first pretreatment.

前記の残渣処理工程の機械的処理工程の前後少なくともいずれかにおいて、化学的処理を行うことが可能である。
化学的処理については最初の前処理の場合と同様な薬品、処理条件が可能である。
Chemical treatment can be performed at least before or after the mechanical treatment step of the residue treatment step.
For chemical treatment, the same chemicals and treatment conditions as in the first pretreatment are possible.

機械的処理を施された残渣は第二糖化発酵工程に送られ、第一糖化発酵工程と同様に糖化発酵が行われ、処理後に濾過して固液分離する。液体分は蒸留工程に輸送し、固体分は最終の残渣として廃棄、燃焼あるいはリグニン回収などに供される。   The residue subjected to the mechanical treatment is sent to the second saccharification and fermentation step, where the saccharification and fermentation is performed in the same manner as the first saccharification and fermentation step, and is filtered and solid-liquid separated after the treatment. The liquid component is transported to the distillation process, and the solid component is used as a final residue for disposal, combustion, or lignin recovery.

次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
尚、以下に示す各実施例において、%は、特に断りがない限りは全ての質量によるものである。エタノール濃度はバイオセンサー(王子計測機器)で測定し、エタノール生産量を算出した。また、前処理、及び残渣処理に要したレファイナー電力量は電力積算計を用いて計測した。所要動力は実際に原料を磨砕するのに要した消費電力から空転動力に要した電力を差し引いた電力として求めた。空転動力は原料を磨砕せずにレファイナーを動作させるのに要した電力と定義する。酵母はSaccharomyces cerevisiaeを用い、下記組成の液体培地で30℃、24時間培養し酵母菌体を遠心分離して集菌したものを用いた。市販セルラーゼはジェネンコア社製GC220(セロビオヒドロラーゼ活性100U/mL、ベータグルコシダーゼ活性200U/mL)を用いた。
EXAMPLES Next, an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail.
In the examples shown below, “%” is based on the total mass unless otherwise specified. Ethanol concentration was measured with a biosensor (Oji Scientific Instruments), and ethanol production was calculated. Moreover, the refiner electric energy required for pre-processing and residue processing was measured using the electric power integrator. The required power was calculated as the power consumed by actually grinding the raw material minus the power required for idling power. The idling power is defined as the electric power required to operate the refiner without grinding the raw material. The yeast used was Saccharomyces cerevisiae, which was cultured in a liquid medium having the following composition at 30 ° C. for 24 hours, and the yeast cells were collected by centrifugation. As a commercially available cellulase, GC220 (cellobiohydrolase activity 100 U / mL, beta glucosidase activity 200 U / mL) manufactured by Genencor Corporation was used.

<前培養液体培地組成>
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
pH 5.6
<Pre-culture liquid medium composition>
Glucose 30g / L
Polypeptone 5g / L
Yeast extract 3g / L
Malt extract 3g / L
pH 5.6

参考例1>
チップ状のユーカリ・グロブラスの樹皮を、一軸破砕機(西邦機工社製、SC-15)に20mmの丸穴スクリーンを取り付けて破砕したものを木質バイオマス原料とした。
10Lのステンレスバケツを用い、上記原料絶乾500gを、10%炭酸ナトリウム溶液1.3Lと混和し、総容量が5Lになるように水を添加した後、100℃にて30分間加熱処理を施しアルカリ処理を行った。
アルカリ処理後、40メッシュのスクリーンにて固液分離したのち、処理物をレファイナー(熊谷理器工業製、KRK高濃度ディスクレファイナー)を用い、クリアランス0.5mmで磨砕した。
前記磨砕処理物に5Lの純水を添加し、10分間攪拌した後、40メッシュのスクリーンにて固液分離して洗浄された前処理物(これを前処理物Aとする)を得た。
前処理物Aを反応容器に入れ、水を加えて濃度8%に調整したのち、ポリペプトン3g/L、酵母エキス2g/L、麦芽エキス2g/Lとなるようにそれぞれ添加し、前記液体培地1Lで前培養後の酵母菌体及び市販セルラーゼ200mLを添加し、30℃、24時間条件で糖化発酵処理(第一糖化発酵処理)し、糖化発酵液のエタノール濃度を測定した。
前記第一糖化発酵処理後、420メッシュのスクリーンにて固液分離して発酵残渣を得た。前記残渣を上記レファイナーによりクリアランス0.3mmで処理し、空の反応容器に入れ、水を加えて濃度8%に調整し、ポリペプトン3g/L、酵母エキス2g/L、麦芽エキス2g/Lとなるようにそれぞれ添加し、前記液体培地350mLで前培養後の酵母菌体及び市販セルラーゼ70mLを添加して30℃、24時間条件で糖化発酵処理(第二糖化発酵)を行い、糖化発酵液のエタノール濃度を測定し、第一糖化発酵処理で得られたエタノール量との合計量を算出した。
< Reference Example 1>
Chip-shaped eucalyptus globula bark was crushed by attaching a 20 mm round hole screen to a uniaxial crusher (SC-15, manufactured by Saiho Kiko Co., Ltd.) as a woody biomass raw material.
Using a 10 L stainless steel bucket, 500 g of the above raw material absolutely dry is mixed with 1.3 L of 10% sodium carbonate solution, water is added so that the total volume becomes 5 L, and then heat treatment is performed at 100 ° C. for 30 minutes. An alkali treatment was performed.
After the alkali treatment, solid-liquid separation was performed with a 40 mesh screen, and the treated product was ground with a clearance of 0.5 mm using a refiner (manufactured by Kumagai Riki Kogyo, KRK high concentration disk refiner).
After adding 5 L of pure water to the ground product and stirring for 10 minutes, a pre-processed product (hereinafter referred to as pre-processed product A) was obtained by solid-liquid separation using a 40 mesh screen. .
Pretreatment product A is put in a reaction vessel and adjusted to a concentration of 8% by adding water, and then added to 3 g / L polypeptone, 2 g / L yeast extract, and 2 g / L malt extract. The yeast cells after pre-culture and 200 mL of commercially available cellulase were added and subjected to saccharification and fermentation treatment (first saccharification and fermentation treatment) at 30 ° C. for 24 hours, and the ethanol concentration of the saccharification and fermentation broth was measured.
After the first saccharification and fermentation treatment, solid-liquid separation was performed with a 420 mesh screen to obtain a fermentation residue. The residue is treated with the above refiner with a clearance of 0.3 mm, put into an empty reaction vessel, and adjusted to a concentration of 8% by adding water, resulting in 3 g / L polypeptone, 2 g / L yeast extract, and 2 g / L malt extract. The yeast cells after culturing in 350 mL of the liquid medium and 70 mL of commercially available cellulase were added and subjected to saccharification and fermentation treatment (second saccharification and fermentation) at 30 ° C. for 24 hours, and ethanol in the saccharification and fermentation broth The concentration was measured, and the total amount with the amount of ethanol obtained by the first saccharification and fermentation treatment was calculated.

参考例2>
発酵残渣をクリアランス0.2mmでレファイナー処理した他は、参考例1と同様にして、エタノール生産量を算出した。
< Reference Example 2>
The amount of ethanol production was calculated in the same manner as in Reference Example 1 except that the refinement treatment of the fermentation residue was performed with a clearance of 0.2 mm.

参考例3>
発酵残渣をクリアランス0.1mmでレファイナー処理した他は、参考例1と同様にして、エタノール生産量を算出した。
< Reference Example 3>
The amount of ethanol production was calculated in the same manner as in Reference Example 1 except that the refinement treatment was performed on the fermentation residue with a clearance of 0.1 mm.

<比較例1>
チップ状のユーカリ・グロブラスの樹皮を、一軸破砕機(西邦機工社製、SC-15)に20mmの丸穴スクリーンを取り付けて破砕したものを木質バイオマス原料とした。
上記原料絶乾500gを、10%炭酸ナトリウム溶液1.3Lと混和し、総容量が5Lになるように水を添加した後、100℃にて30分間加熱処理を施しアルカリ処理を行った。
アルカリ処理後、40メッシュのスクリーンにて固液分離したのち、処理物をレファイナー(熊谷理器工業製、KRK高濃度ディスクレファイナー)を用い、クリアランス0.5mmで磨砕した。
前記磨砕処理物に再度5Lの純水を添加し、10分間攪拌した後、40メッシュのスクリーンにて固液分離して洗浄された前処理物を得た。
前記前処理物を濃度8%に調整したのち、ポリペプトン3g/L、酵母エキス2g/L、麦芽エキス2g/Lとなるようにそれぞれ添加し、前記液体培地1Lで前培養後の酵母菌体及び市販セルラーゼ200mLを添加し、30℃、24時間条件で糖化発酵処理(一次糖化発酵処理)し、糖化発酵液のエタノール濃度を測定して得られたエタノール量を算出した。
<Comparative Example 1>
Chip-shaped eucalyptus globula bark was crushed by attaching a 20 mm round hole screen to a uniaxial crusher (SC-15, manufactured by Saiho Kiko Co., Ltd.) as a woody biomass raw material.
500 g of the above raw material absolutely dry was mixed with 1.3 L of 10% sodium carbonate solution, water was added so that the total volume became 5 L, and then heat treatment was performed at 100 ° C. for 30 minutes to perform alkali treatment.
After the alkali treatment, solid-liquid separation was performed with a 40 mesh screen, and the treated product was ground with a clearance of 0.5 mm using a refiner (manufactured by Kumagai Riki Kogyo, KRK high concentration disk refiner).
5 L of pure water was again added to the ground product and stirred for 10 minutes, and then a pre-processed product that was washed by solid-liquid separation on a 40 mesh screen was obtained.
After adjusting the pre-treatment product to a concentration of 8%, polypeptone 3 g / L, yeast extract 2 g / L, malt extract 2 g / L are added, respectively, and yeast cells after pre-culture in 1 L of the liquid medium and 200 mL of commercially available cellulase was added, saccharification and fermentation treatment (primary saccharification and fermentation treatment) was performed at 30 ° C. for 24 hours, and the ethanol amount obtained by measuring the ethanol concentration of the saccharification and fermentation broth was calculated.

<比較例2>
アルカリ処理後の処理物をクリアランス0.3mmでレファイナー処理した他は、比較例1と同様にして、エタノール生産量を算出した。
<Comparative example 2>
The amount of ethanol produced was calculated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the treated product after the alkali treatment was refined with a clearance of 0.3 mm.

<比較例3>
アルカリ処理後の処理物をクリアランス0.2mmでレファイナー処理した他は、比較例1と同様にして、エタノール生産量を算出した。
<Comparative Example 3>
The amount of ethanol produced was calculated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the treated product after the alkali treatment was refiner treated with a clearance of 0.2 mm.

<比較例4>
アルカリ処理後の処理物をクリアランス0.1mmでレファイナー処理した他は、比較例1と同様にして、エタノール生産量を算出した。
以上、実施例及び比較例の結果を表1に示す。
<Comparative example 4>
The amount of ethanol produced was calculated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the treated product after the alkali treatment was refiner treated with a clearance of 0.1 mm.
The results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 above.

<比較例5>
発酵残渣のレファイナー処理において、0.3mmのクリアランスでの処理を行わず、そのまま第二糖化発酵させた以外は実施例1と同様に行った。
<Comparative Example 5>
The refiner treatment of the fermentation residue was performed in the same manner as in Example 1 except that the treatment with a clearance of 0.3 mm was not performed and the second saccharification fermentation was performed as it was.

Figure 0005353554
Figure 0005353554

表1から、木質バイオマスの酵素発酵工程後の残渣は、電力をほとんど使用することなく機械処理することが可能であり、機械処理後に再度糖化発酵処理することで、全体のエタノール収量が向上することが判明した。
また、酵素糖化前の木質バイオマスの機械処理は、レファイナーのクリアランスが小さいほど電力を消費し、0.1mmでは816wh/gであったが、前処理繊維をクリアランス0.5mmで処理し、発酵残渣をクリアランス0.1mmで処理すれば電力量は合計228wh/gに抑えることができ、エタノール生産量も増加した。これは、発酵処理によって繊維が細片化するため電力量が削減でき、発酵残渣の機械処理によりセルロースが露出しエタノール収率が向上したためと考えられる。
From Table 1, the residue after the enzymatic fermentation process of woody biomass can be mechanically processed with little use of electric power, and the overall ethanol yield can be improved by performing saccharification and fermentation again after mechanical processing. There was found.
In addition, the mechanical treatment of woody biomass before enzymatic saccharification consumes more power as the refiner clearance is smaller, and it was 816 wh / g at 0.1 mm, but the pretreated fiber was treated at a clearance of 0.5 mm to obtain fermentation residue. Can be reduced to a total of 228 wh / g, and the ethanol production increased. This is thought to be because the amount of electric power can be reduced because the fiber is fragmented by the fermentation treatment, and the yield of cellulose is improved by the mechanical treatment of the fermentation residue and the ethanol yield is improved.

参考例4>
第一糖化工程終了までは、参考例1と同様に行なった。
第一糖化発酵処理後、420メッシュのスクリーンにて固液分離して発酵残渣を得た。この発酵残渣を上記レファイナーによりクリアランス0.3mmで処理した(これを残渣処理物Bという)。
一方、再度、参考例1と同様に第一糖化工程の前の前処理物Aを得た。前処理物Aと残渣処理物Bを反応容器に入れ、水を加えて濃度8%に調整したのち、ポリペプトン3g/L、酵母エキス2g/L、麦芽エキス2g/Lとなるようにそれぞれ添加し、前記液体培地1.35Lで前培養後の酵母菌体及び市販セルラーゼ270mLを添加し、30℃、24時間条件で糖化発酵処理(第一糖化発酵処理)し、糖化発酵液のエタノール濃度を測定した。
< Reference Example 4>
It carried out similarly to the reference example 1 until the completion | finish of the 1st saccharification process.
After the first saccharification and fermentation treatment, solid-liquid separation was performed with a 420 mesh screen to obtain a fermentation residue. The fermentation residue was treated with the above refiner with a clearance of 0.3 mm (this is referred to as a residue-treated product B).
On the other hand, the pre-treatment product A before the first saccharification step was obtained again as in Reference Example 1. Pre-treatment product A and residue treatment product B are put in a reaction vessel and adjusted to a concentration of 8% by adding water, and then added to 3 g / L polypeptone, 2 g / L yeast extract, and 2 g / L malt extract, respectively. , Yeast cells after culturing in 1.35 L of the liquid medium and 270 mL of commercially available cellulase are added, saccharification and fermentation treatment (first saccharification and fermentation treatment) is performed at 30 ° C. for 24 hours, and the ethanol concentration of the saccharification and fermentation broth is measured. did.

<比較例6>
第一糖化工程終了までは、参考例1と同様に行なった。
第一糖化発酵処理後、420メッシュのスクリーンにて固液分離して発酵残渣を得た(これを発酵残渣Cという)。
一方、再度、実施例1と同様に第一糖化工程の前の前処理物Aを得た。前処理物Aと発酵残渣Cを反応容器に入れ、水を加えて濃度8%に調整したのち、ポリペプトン3g/L、酵母エキス2g/L、麦芽エキス2g/Lとなるようにそれぞれ添加し、前記液体培地1.35Lで前培養後の酵母菌体及び市販セルラーゼ270mLを添加し、30℃、24時間条件で糖化発酵処理(第一糖化発酵処理)し、糖化発酵液のエタノール濃度を測定した。
以上の参考例4、比較例6の結果を表2に示す。
<Comparative Example 6>
It carried out similarly to the reference example 1 until the completion | finish of the 1st saccharification process.
After the first saccharification and fermentation treatment, solid-liquid separation was performed with a 420-mesh screen to obtain a fermentation residue (referred to as fermentation residue C).
On the other hand, the pre-treatment product A before the first saccharification step was obtained again as in Example 1. Pretreatment product A and fermentation residue C are put in a reaction vessel, and after adding water to adjust the concentration to 8%, polypeptone 3 g / L, yeast extract 2 g / L, and malt extract 2 g / L are added respectively. Yeast cells after culturing in 1.35 L of the liquid medium and 270 mL of commercially available cellulase were added, saccharification and fermentation treatment (first saccharification and fermentation treatment) was performed at 30 ° C. for 24 hours, and the ethanol concentration of the saccharification and fermentation broth was measured. .
Table 2 shows the results of Reference Example 4 and Comparative Example 6 described above.

Figure 0005353554
Figure 0005353554







Claims (1)

木質バイオマスを前処理した後、前処理をしたバイオマスを酵素糖化及びエタノール発酵する第一糖化発酵工程、第一糖化発酵工程より得られた糖化発酵液を液体と残渣に分離する固液分離工程、固液分離工程から得られ残渣をアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、硫化物、炭酸塩または亜硫酸塩から選択された1種以上の薬品の水溶液に浸漬させてアルカリ処理するアルカリ処理工程該アルカリ処理した残渣を磨砕処理する機械処理工程該機械処理で得られた残渣を第一糖化発酵工程に返送することを特徴とする木質バイオマスからのエタノール製造方法。 After pretreatment of wood biomass, before the first saccharification fermentation step process the biomass to enzymatic saccharification and ethanol fermentation, solid-liquid separation step of saccharification fermentation solution obtained from the first saccharification and fermentation process is separated into liquid and residue, the solid-liquid hydroxides residue alkali metal or alkaline earth metal obtained from the separation step, sulfide, alkali to an alkali treatment by immersing in an aqueous solution of one or more drugs selected from carbonates or sulfites A method for producing ethanol from woody biomass, comprising: a treatment step , a mechanical treatment step of grinding the alkali-treated residue , and returning the residue obtained by the mechanical treatment to the first saccharification and fermentation step .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8728770B2 (en) 2010-08-31 2014-05-20 Oji Holdings Corporation Method for enzymatic saccharification treatment of lignocellulose-containing biomass, and method for producing ethanol from lignocellulose-containing biomass
JP2013051914A (en) 2011-09-02 2013-03-21 Maruha Nichiro Holdings Inc Ethanol production from mannitol using yeast
JP6002550B2 (en) * 2011-12-15 2016-10-05 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Ethanol production facility and residue reduction method
IN2014DN07894A (en) 2012-03-26 2015-04-24 Kansai Chem Eng
JP5910389B2 (en) * 2012-07-25 2016-04-27 王子ホールディングス株式会社 Method for producing saccharides as ethanol fermentation substrate
JP5844699B2 (en) * 2012-08-01 2016-01-20 本田技研工業株式会社 Storage method of distillation residue
JP5981259B2 (en) * 2012-08-01 2016-08-31 本田技研工業株式会社 Storage method of residual distillation slurry
JP5910427B2 (en) * 2012-09-12 2016-04-27 王子ホールディングス株式会社 Method for producing ethanol from lignocellulose-containing biomass
JP6307789B2 (en) 2013-01-07 2018-04-11 東レ株式会社 Sugar solution manufacturing apparatus and sugar solution manufacturing method
JP6447126B2 (en) * 2013-02-20 2019-01-09 東レ株式会社 Method for producing sugar solution
JP7104507B2 (en) 2017-11-08 2022-07-21 アースリサイクル株式会社 Cellulose separation method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007202517A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Method for production of ethanol from biomass and system for producing the same
JP2008043328A (en) * 2006-07-19 2008-02-28 Taisei Corp Method for saccharifying wood-based biomass
JP5233452B2 (en) * 2008-07-08 2013-07-10 王子ホールディングス株式会社 Saccharification and fermentation system

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