JP5517560B2 - Organic raw material production system using biomass raw material - Google Patents
Organic raw material production system using biomass raw material Download PDFInfo
- Publication number
- JP5517560B2 JP5517560B2 JP2009245963A JP2009245963A JP5517560B2 JP 5517560 B2 JP5517560 B2 JP 5517560B2 JP 2009245963 A JP2009245963 A JP 2009245963A JP 2009245963 A JP2009245963 A JP 2009245963A JP 5517560 B2 JP5517560 B2 JP 5517560B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- biomass
- raw material
- hot water
- hydrothermal
- fermentation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims description 118
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims description 80
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 74
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 30
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 29
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 29
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 22
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 22
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims description 20
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 claims description 11
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 10
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 10
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 15
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 15
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- -1 herbaceous Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 125000005234 alkyl aluminium group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007515 enzymatic degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 125000000914 phenoxymethylpenicillanyl group Chemical group CC1(S[C@H]2N([C@H]1C(=O)*)C([C@H]2NC(COC2=CC=CC=C2)=O)=O)C 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
本発明は、バイオマス原料を効率よく水熱分解することができるバイオマスの水熱分解装置及び方法、並びにそれを用いた例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等の有機原料を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムに関する。 The present invention is a biomass hydrothermal decomposition apparatus and method capable of efficiently hydrothermally decomposing biomass raw materials, and efficiently producing organic raw materials such as alcohols, petroleum substitutes or amino acids using the same. The present invention relates to an organic raw material manufacturing system using a biomass raw material.
従来より、希硫酸、濃硫酸による木材等のバイオマスの糖化処理後、固液分離し、液相を中和処理し、エタノール発酵等の原料として利用するエタノール等の製造技術が実用化されている(特許文献1、特許文献2)。
また、糖を出発原料として、化学工業原料生産(例えば乳酸発酵等)も考えられる。
ここで、バイオマスとは、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう(JIS K 3600 1258参照)。
Conventionally, after saccharification of biomass such as wood with dilute sulfuric acid or concentrated sulfuric acid, solid-liquid separation, neutralization of the liquid phase, and production technology such as ethanol used as a raw material for ethanol fermentation have been put into practical use (Patent Document 1, Patent Document 2).
Moreover, chemical industrial raw material production (for example, lactic acid fermentation etc.) is also considered using sugar as a starting material.
Here, the biomass refers to the accumulation of organisms incorporated into the material circulation system of the earth biosphere or organic substances derived from the organisms (see JIS K 3600 1258).
ここで、現在アルコール原料として用いられているサトウキビ、トウモロコシ等は本来食用に供されるものであるが、これらの食用資源を長期的、安定的に工業用利用資源とすることは、有効食料品のライフサイクルの観点から、好ましくない。 Here, sugarcane, corn, etc., which are currently used as alcohol raw materials, are originally provided for food. However, it is effective food products to make these edible resources long-term and stable for industrial use. From the viewpoint of life cycle, it is not preferable.
このため、将来的に有用な資源と考えられる草本系バイオマスや木質系バイオマスのようなセルロース系資源を有効活用するのは、重要な課題である。 For this reason, it is an important issue to effectively utilize cellulosic resources such as herbaceous biomass and woody biomass that are considered to be useful resources in the future.
また、セルロース系資源では、セルロースは38〜50%、ヘミセルロース成分が23〜32%と様々で、発酵原料にならないリグニン成分も15〜22%とそれぞれ異なっている。多くの課題を抱えたままの工業化研究のため、原料は固定的に想定されており、原料の汎用性を考慮した生産システムの技術の開示は未だないのが現状である。 Cellulosic resources vary from 38 to 50% cellulose and 23 to 32% hemicellulose components, and from 15 to 22% lignin components that do not become fermentation raw materials. For industrialization research with many problems, the raw materials are assumed to be fixed, and there is no disclosure of production system technology considering the versatility of raw materials.
さらに、元来、澱粉原料に較べて発酵原料に不利な方法で、ごみ問題、地球温暖化防止対応などを目標に考えるのであるから、原料を固定的に考えた生産システムでは意味が薄れる。広く一般の廃棄物に適用できなければならない。酵素糖化法そのものも、効率が悪すぎて、将来課題とされているのが現状である。酸処理による糖化率も、過剰反応による糖の過分解などで、およそ75%(糖化可能成分基準)前後とかなり小さい値となっている。従って、セルロース系資源に対して、エタノール生産収率はおよそ25%に止まっている(非特許文献1、特許文献3)。 Furthermore, since it is originally considered to be a disadvantageous method for fermenting raw materials compared with starch raw materials, with the goal of dealing with garbage problems and global warming prevention, the meaning is diminished in a production system that considers raw materials fixedly. It must be widely applicable to general waste. Enzymatic saccharification itself is too inefficient and is a future issue. The rate of saccharification by acid treatment is also a very small value of about 75% (based on saccharification possible component) due to excessive decomposition of sugar due to excessive reaction. Therefore, the ethanol production yield is only about 25% with respect to cellulosic resources (Non-patent Documents 1 and 3).
前記特許文献1及び2にかかる提案においては、反応に必要な硫酸を常に反応系外から供給する必要があり、製造規模の増大と共に、耐酸性の設備及び多量の硫酸の購入コストが増大すると共に、用いた硫酸の廃棄コスト(例えば石膏法による処理のコスト)及び硫酸回収コストが増大するという、問題がある。 In the proposals related to Patent Documents 1 and 2, it is necessary to always supply sulfuric acid necessary for the reaction from outside the reaction system, and as the production scale increases, the acid-resistant equipment and the purchase cost of a large amount of sulfuric acid increase. However, there is a problem that the disposal cost of the used sulfuric acid (for example, the cost of treatment by the gypsum method) and the sulfuric acid recovery cost increase.
前記特許文献3にかかる提案においては、各種セルロース系資源を熱水処理して、酵素法により糖化を行うものであるが、熱水処理する際に、セルロースを糖化する際のリグニン成分等のセルラーゼ阻害物質(非特許文献2)が除去されずにセルロースと混在することとなるので、セルロースの糖化効率が低下する、という問題がある。 In the proposal according to Patent Document 3, various cellulosic resources are hydrothermally treated and saccharified by an enzymatic method. Cellulase such as a lignin component for saccharifying cellulose during hydrothermal treatment Since the inhibitor (Non-patent Document 2) is mixed with cellulose without being removed, there is a problem that the saccharification efficiency of cellulose is lowered.
また、セルロース以外のヘミセルロース成分を含むものであるので、糖化に際しては、セルロース及びヘミセルロース成分に各々適した酵素を用いる必要がある、という問題がある。 Moreover, since hemicellulose components other than cellulose are included, there is a problem that in saccharification, it is necessary to use enzymes suitable for cellulose and hemicellulose components, respectively.
また得られる糖液もセルロースからは6炭糖液、ヘミセルロース成分からは5炭糖液となり、例えばアルコール発酵においても各々適した酵母が必要になり、6炭糖液と5炭糖液とが混在した状態におけるアルコール発酵効率においてもその向上が求められている。 Also, the resulting sugar solution is a 6-carbon sugar solution from cellulose and a 5-carbon sugar solution from the hemicellulose component. For example, a suitable yeast is required for alcohol fermentation, and both a 6-carbon solution and a 5-carbon solution are mixed. There is also a demand for improvement in the alcohol fermentation efficiency in the finished state.
このように、従来の技術では、副反応生成物が酵素糖化阻害を引起し糖収率が減少する現象が起きていたので、酵素糖化阻害物質を除去し、セルロース主体による酵素糖化性を高める水熱分解装置の出現が切望されている。 As described above, in the conventional technique, a phenomenon occurs in which the side reaction product causes enzyme saccharification inhibition and the sugar yield decreases. Therefore, the enzyme saccharification inhibitor is removed, and water that enhances enzyme saccharification mainly by cellulose is used. The appearance of a pyrolysis device is eagerly desired.
本発明は、前記課題に鑑み、バイオマス原料からセルロース主体の成分を分離することができるバイオマスの水熱分解装置及び方法を用いた効率的な糖液の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機物原料(例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等)を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム及び方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it performs efficient production of sugar solution using hydrothermal decomposition apparatus and METHODS biomass capable of separating the components of the cellulosic principal from biomass material, starting from the sugar solution An object of the present invention is to provide an organic raw material production system and method using a biomass raw material that can efficiently produce various organic raw materials (for example, alcohols, petroleum substitutes, or amino acids).
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置と、供給されたバイオマス原料を、いずれか一方から装置本体の内部に搬送すると共に、前記バイオマス原料の供給箇所とは異なる端部側から加圧熱水を本体内部に供給し、前記バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させることによりバイオマスの投入部から熱水投入部まで温度勾配を生じさせつつ水熱分解し、排出する加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、前記バイオマス原料中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解装置と、前記装置本体の加圧熱水の供給部側からバイオマス固形分を加圧下から常圧下に抜出すバイオマス抜出装置と、前記水熱分解装置から排出される前記バイオマス固形分中のセルロースを酵素処理して6炭糖を含む糖液に酵素分解する第1の酵素分解装置と、該第1の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置と、熱水排出液中のヘミセルロース成分を酵素処理して5炭糖を含む糖液に酵素分解する第2の酵素分解装置と、該第2の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備してなり、前記水熱分解装置の反応温度が180〜240℃であると共に、加圧熱水の状態であって、前記バイオマス供給装置がマテリアルシール機構を有することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。 1st invention of this invention for solving the subject mentioned above is a biomass supply apparatus which supplies the biomass raw material which has a cellulose, a hemicellulose, and a lignin from under normal pressure to pressurization, and either the supplied biomass raw material. conveys to the apparatus main body from the pressurized hot water is supplied into the body from different ends side to the feed point of the biomass material, the Rukoto are opposed contacting the biomass material and hot compressed water Hydrothermal decomposition from a biomass charging section to a hot water charging section generates a temperature gradient , transfers the lignin component and hemicellulose component into the pressurized hot water to be discharged, and separates the lignin component and hemicellulose component from the biomass raw material. The biomass solids are extracted from under pressure to normal pressure from the hydrothermal decomposition device and the pressurized hot water supply side of the device main body. And biomass discharger, wherein the cellulosic biomass solids in the sugar solution containing hexose by enzymatically treated enzyme degrades first and enzymatic hydrolysis device, the first to be discharged from the hydrothermal decomposition apparatus Using the sugar solution obtained by the enzymatic decomposition device, the fermenting device for producing any one of alcohols, petroleum substitutes or amino acids by fermentation treatment, and the hemicellulose component in the hot water effluent are enzymatically treated Any of alcohols, petroleum substitutes, or amino acids by fermentation treatment using a second enzyme decomposition apparatus that enzymatically decomposes into a sugar liquid containing pentose and the sugar liquid obtained by the second enzyme decomposition apparatus And the hydrothermal decomposition apparatus has a reaction temperature of 180 to 240 ° C. and is in a state of pressurized hot water, and the biomass supply apparatus is a material seal mechanism. Have Sometimes the organic raw material manufacturing system using a biomass material according to claim.
第2の発明は、第1の発明において、前記反応温度の各温度の水の飽和蒸気圧に、更に0.1〜0.5MPa高い圧力であることを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。 A second invention is an organic material using a biomass material characterized in that, in the first invention, the saturated vapor pressure of water at each temperature of the reaction temperature is a pressure higher by 0.1 to 0.5 MPa. In the manufacturing system .
第3の発明は、第1又は2のいずれか一つの発明において、供給するバイオマス原料と加圧熱水との重量比は、1:1〜1:10であることを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。 The third aspect of the invention, in any one invention of the first or 2, the weight ratio of the biomass material and the hot compressed water supply, 1: 1 to 1: biomass material, which is a 10 It is in the manufacturing system of the organic raw material used .
第4の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明において、前記水熱分解装置が、傾斜型又は縦型の装置であることを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the hydrothermal decomposition apparatus is an inclined or vertical apparatus, and is an organic raw material production system using a biomass raw material.
本発明によれば、搬送されるバイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させる水熱分解装置を用いることにより、目的成分であるセルロース(酵素糖化により6炭糖液となる)を生成する反応以外の副反応物(リグニン成分、ヘミセルロース成分)を加圧熱水中に移行させることにより、セルロース主体のバイオマス固形分を得ることができる。その結果、6炭糖液を効率よく糖化させて、該糖液を基点として、各種有機原料(例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等)を効率よく製造することができる。
According to the present invention, by using a hydrothermal decomposition apparatus for face contact with the biomass feedstock and the hot compressed water to be fed transportable, to produce a cellulose, a target component (a 6 carbon sugar solution by enzymatic saccharification) By transferring side reaction products (lignin component, hemicellulose component) other than the reaction into pressurized hot water, a biomass solid content mainly composed of cellulose can be obtained. As a result, it is possible to efficiently saccharify the 6-carbon sugar liquid and efficiently produce various organic raw materials (for example, alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) using the sugar liquid as a starting point.
また、対向接触させることにより、熱水に可溶化され易い成分から順次反応系外へ排出されると共に、バイオマスの投入部から熱水投入部まで温度勾配が生じる為、ヘミセルロース成分の過分解が抑制され、結果的に5炭糖成分を効率よく回収することができる。 In addition, due to the opposing contact, components that are easily solubilized in hot water are sequentially discharged out of the reaction system, and a temperature gradient is generated from the biomass charging section to the hot water charging section, thereby suppressing the excessive decomposition of the hemicellulose component. As a result, the pentose component can be efficiently recovered.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
本発明による実施例に係るバイオマスの水熱分解装置について、図面を参照して説明する。
図1は、実施例1に係るバイオマスの水熱分解装置を示す概念図である。
図1に示すように、本実施例に係るバイオマスの水熱分解装置41Aは、バイオマス原料11を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置31と、供給されたバイオマス原料(本実施例では、例えば麦わら等)11を、下端部側から傾斜型装置本体(以下「装置本体」という)42の内部に搬送スクリュー43により徐々に搬送すると共に、前記バイオマス原料11の供給箇所とは異なる上端部側から加圧熱水15を装置本体42内部に供給し、バイオマス原料11と加圧熱水15とを対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水15中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス原料11中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解装置41Aと、装置本体42の上端部側からバイオマス固形分17を加圧下から常圧下に抜出すバイオマス抜出装置51とを具備するものである。
A biomass hydrothermal decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition apparatus according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the biomass
なお、本実施例では、バイオマス原料11を下端部側から供給しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これとは逆に上端部側から供給するようにしてもよく、この際には、加圧熱水15は下端部側から供給する。
前記常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置31としては、例えばピストンポンプ又はスラリーポンプ等のポンプ手段を挙げることができる。
In the present embodiment, the biomass
Examples of the
また、水熱分解装置41Aは、本実施例では、図1に示すように傾斜型の装置としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図2に示すような縦型の水熱分解装置41Bとしてもよい。また、水平型の水熱分解反応装置としてもよい。
Further, in this embodiment, the
ここで、傾斜型又は垂直型とするのは、水熱分解反応において発生したガスや原料中に持ち込まれたガス等が上方から速やかに抜けることができ好ましいからである。また、加圧熱水15で分解生成物を抽出するので、抽出効率の点から上方から下方に向かって抽出物の濃度が高まることとなり、好ましいものとなる。
Here, the inclined type or the vertical type is preferable because the gas generated in the hydrothermal decomposition reaction, the gas brought into the raw material, and the like can quickly escape from above. Moreover, since a decomposition product is extracted with the pressurized
前記搬送スクリュー43を設けることにより、1)固液カウンターフローでの固形分の搬送が可能となる。2)装置本体42内で固液の分離が可能となる。3)装置本体42内で固体表面、固体中の加圧熱水の混合が進み反応が促進される。
By providing the
また、図3の水熱分解装置41Cに示すように、前記搬送スクリュー43に熱水排出液16の抜出し孔16aの閉塞を防止するスクレーパー43aを設けるようにしてもよい。
Further, as shown in the hydrothermal decomposition apparatus 41C of FIG. 3, the conveying
ここで、前記水熱分解装置41A〜Cに供給するバイオマスとしては、特に限定されるものではなく、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう(JIS K 3600 1258参照)が、本発明では特に木質系の例えば広葉樹、草本系等のリグノセルロース資源や農業系廃棄物、食品廃棄物等を用いるのが好ましい。
Here, the biomass supplied to the
また、前記バイオマス原料11としては、粒径は特に限定されるものではないが、5mm以下に粉砕することが好ましい。
本実施例では、バイオマスの供給前において、前処理装置として、例えば粉砕装置を用いて前処理するようにしてもよい。また、洗浄装置により洗浄するようにしてもよい。
なお、バイオマス原料11として、例えば籾殻等の場合には、粉砕処理することなく、そのまま水熱分解装置41Aに供給することができるものとなる。
The
In this embodiment, before the biomass is supplied, the pretreatment device may be pretreated using, for example, a pulverizer. Moreover, you may make it wash | clean with a washing | cleaning apparatus.
In addition, when the
また、水熱分解装置41Aにおける、反応温度は180〜240℃の範囲とするのが好ましい。さらに好ましくは200〜230℃とするのがよい。
これは、180℃未満の低温では、水熱分解速度が小さく、長い分解時間が必要となり、装置の大型化につながり、好ましくないからである。一方240℃を超える温度では、分解速度が過大となり、セルロース成分が固体から液体側へ移行を増大すると共に、ヘミセルロース系糖類の過分解が促進され、好ましくないからである。
また、ヘミセルロース成分は約140℃付近から、セルロースは約230℃付近から、リグニン成分は140℃付近から溶解するが、セルロースを固形分側に残し、且つヘミセルロース成分及びリグニン成分が十分な分解速度を持つ180℃〜240℃の範囲とするのがよい。
The reaction temperature in the
This is because at a low temperature of less than 180 ° C., the hydrothermal decomposition rate is low, a long decomposition time is required, leading to an increase in the size of the apparatus, which is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds 240 ° C., the decomposition rate becomes excessive, and the cellulose component increases from the solid to the liquid side, and the excessive decomposition of the hemicellulose saccharide is promoted, which is not preferable.
The hemicellulose component dissolves from about 140 ° C., the cellulose from about 230 ° C., and the lignin component from about 140 ° C., but the cellulose remains on the solid side, and the hemicellulose component and the lignin component have a sufficient decomposition rate. It is good to set it as the range of 180 to 240 degreeC which it has.
また、反応圧力は本体内部が加圧熱水の状態となる、各温度の水の飽和蒸気圧に更に0.1〜0.5MPaの高い圧力とするのが好ましい。
また、反応時間は20分以下、3分〜10分とするのが好ましい。これはあまり長く反応を行うと過分解物の割合が増大し、好ましくないからである。
The reaction pressure is preferably set to a pressure higher by 0.1 to 0.5 MPa than the saturated vapor pressure of water at each temperature at which the inside of the main body is in the state of pressurized hot water.
The reaction time is preferably 20 minutes or less and 3 minutes to 10 minutes. This is because if the reaction is carried out too long, the proportion of the overdecomposed product increases, which is not preferable.
ここで、本発明では、水熱分解装置の本体内の加圧熱水15とバイオマス原料11との流動は、バイオマス原料11と加圧熱水15とを対向接触させる、いわゆるカウンターフローで接触・撹拌・流動するようにすることが好ましい。
Here, in the present invention, the flow of the pressurized
また、前記水熱分解装置では、バイオマス原料11の固形分は図中左側から供給され、一方加圧熱水15は図中右側から供給され、相互が移動することにより、加圧熱水15(熱水、分解物が溶解した液)は、固体であるバイオマス原料11とカウンターフローに固体粒子間に滲みながら移動することとなる。
Further, in the hydrothermal decomposition apparatus, the solid content of the
その対向接触の際、固体であるバイオマス原料11が加圧熱水15により分解すると、その分解物が加圧熱水15側に溶解移行することとなる。
When the
また、固体と液体との固液比は、液体分が少ないほど回収水及び水熱分解のための加温のスチーム量を減らすことができるので好ましい。
ここで、供給するバイオマス原料と加圧熱水との重量比は、装置構成により適宜異なるが、例えば1:1〜1:10、より好ましくは1:1〜1:5とするのが好ましい。
Further, the solid-liquid ratio of the solid to the liquid is preferably as the liquid content is small because the amount of steam for heating for the recovered water and hydrothermal decomposition can be reduced.
Here, the weight ratio of the biomass raw material to be supplied and the pressurized hot water varies depending on the apparatus configuration, but is preferably 1: 1 to 1:10, and more preferably 1: 1 to 1: 5, for example.
本実施例によれば、予めバイオマス原料11と水とを混合して装置本体に供給するようなスラリー流通式の反応装置では、スラリーの流動性をもたせるために、固体に対してかなり多量の水(重量比で10〜20倍)を加えなければならないが、原料であるバイオマス原料11と、バイオマス中のリグニン成分及びヘミセルロース成分を除去する加圧熱水15とを水熱分解装置41Aに別系統で供給するため、固体に対する液体の重量比を小さくすることができ、装置の経済性の向上に寄与することとなる。
According to the present embodiment, in the slurry flow type reaction apparatus in which the
なお、本発明では装置本体42の内部には気体部分が存在することとなるので、加圧窒素(N2)を内部に供給するようにしている。
In the present invention, since a gas portion exists inside the apparatus
また、水熱分解装置内におけるバイオマス原料11の昇温は、装置本体42内で加圧熱水15と接触させることによる直接熱交換で実施可能である。なお、必要に応じて、外部から水蒸気等を用いて加温するようにしてもよい。
Further, the temperature increase of the
ここで、バイオマス供給装置31は、バイオマス自体によるマテリアルシール機構を有するスクリュー式押出機構32を採用し、固形のバイオマス原料11を常圧下から加圧下へ供給するものである。
すなわち、スクリューフィーダー32aと油圧シリンダー32bとからなる押出機構32とすることで、内部に供給されたバイオマス原料11が圧縮され、バイオマスプラグ33を形成し、このバイオマスプラグ33自身で水熱分解装置内圧力を遮断するマテリアルシールを行うようにしている。スクリューフィーダー32aにより徐々に押されて、油圧シリンダー32bの先端部分から徐々にバイオマスが切り出され、装置本体42内部に確実にバイオマス原料11を供給することとなる。
Here, the
That is, by using the
また、バイオマス抜出装置51は、その構成は前記バイオマス供給装置31と同様であり、スクリューフィーダー52aと油圧シリンダー52bとからなる押出機構52とすることで、水熱分解装置で反応したバイオマス固形分17が圧縮され、バイオマスプラグ53を形成し、このバイオマスプラグ53自身で水熱分解装置内圧力を遮断するマテリアルシールを行うようにしている。そして、熱水排出液16にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行させたバイオマス固形分17を加圧下から常圧下へ排出を可能とするものである。この際、バイオマスプラグ53から残留された水分が脱水される。
この脱水液54は、加圧熱水可溶分(リグニン成分及びヘミセルロース成分)を含むものであるので、熱水排出液16に送られ、熱水排出液16と共に別途処理される。
The
Since the
また、バイオマス抜出装置51内で、加圧状態から常圧状態に変化するので、排出されたバイオマス固形分17は、爆砕されることとなり、繊維が破壊され、後の工程である酵素糖化における糖化効率が向上することとなる。
Moreover, since it changes from a pressurization state to a normal pressure state in the
また、バイオマス抜出装置51においては、低分子化した揮発性の酵素糖化阻害成分又はエタノール発酵阻害成分のいずれか一方又は両方を除去することができる。
Moreover, in the
また、本発明においては、バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させることにより、熱水に可溶化され易い成分から順次排出されると共に、バイオマスの投入部から熱水投入部まで温度勾配が生じる為、ヘミセルロース成分の過分解が抑制され、結果的に5炭糖成分が効率よく回収することができる。
さらに、対向接触させることで、熱回収ができシステム効率から好ましいものとなる。
Further, in the present invention, the biomass raw material and the pressurized hot water are brought into contact with each other so that the components that are easily solubilized in the hot water are sequentially discharged, and the temperature gradient from the biomass charging section to the hot water charging section is increased. Therefore, the excessive decomposition of the hemicellulose component is suppressed, and as a result, the pentose component can be efficiently recovered.
Furthermore, heat recovery can be achieved by making the opposite contact, which is preferable in terms of system efficiency.
また、図4に示す水熱分解装置41Dに示すように、バイオマス抜出装置51で分離され脱水液54を再度装置本体42内に供給するようにしてもよい。これにより、装置本体42の内部に供給する加圧熱水量の削減を図ることができる。
また、理想的なカウンターフローの実現が可能となる。
Moreover, as shown in the
In addition, an ideal counter flow can be realized.
また、図4に示すよう水熱分解装置41Dでは、装置本体42のバイオマス原料11が供給される部分でバイオマスに含まれる余剰水34を除去するように、余剰水除去ラインを設けるようにしている。この余剰水34はバイオマス原料11を湿潤状態にするのに用いてもよい。
Moreover, in the
本発明による実施例2に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコールの製造システムについて、図面を参照して説明する。図5は、実施例に係るバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムを示す概念図である。
図5に示すように、本実施例に係るバイオマス原料を用いたアルコールの製造システム10−1は、バイオマス原料11を例えば粉砕処理する前処理装置12と、前処理したバイオマス粉砕物13を加圧熱水15と対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水15中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス固体中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる図1に示す水熱分解装置41Aと、前記水熱分解装置41Aから排出されるバイオマス固形分17中のセルロースを酵素処理して6炭糖を含む糖液に酵素(セルラーゼ)18−1で酵素分解する第1の酵素分解装置19−1と、第1の酵素分解装置19−1で得られた第1の糖液(6炭糖)20−1を用いて、発酵処理によりアルコール類(本実施の形態ではエタノール)を製造する第1のアルコール発酵装置21−1と、第1のアルコール発酵液22−1を精製して目的生成物のエタノール23と残渣24−1とに分離処理する第1の精製装置25−1とを具備するものである。
An alcohol production system that is an organic raw material using a biomass raw material according to Example 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5: is a conceptual diagram which shows the manufacturing system of the organic raw material using the biomass raw material which concerns on an Example.
As shown in FIG. 5, the alcohol production system 10-1 using the biomass raw material according to the present embodiment pressurizes the
本発明によれば、図1に示すような水熱分解装置41Aにおいて、カウンターフローを採用することにより、液体側の加圧熱水15中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行させ、固体側のバイオマス固形分17にはセルロースがとどまることとなり、酵素糖化の第1の酵素分解装置19−1により第1の糖液(6炭糖)20−1を得ることとなる。
そして、6炭糖に応じた発酵(最終製品に応じた発酵:本実施例では第1のアルコール発酵装置21−1を用いてエタノール23を発酵により求める)プロセスを構築することができる。
According to the present invention, in the
And the fermentation (fermentation according to a final product: The
本実施例では、発酵処理により求めるものとして、アルコール類のエタノールを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アルコール類以外の、化成品原料となる石油代替品類又は食品・飼料原料となるアミノ酸類を発酵装置により得ることができる。 In the present example, ethanol as an alcohol was exemplified as what is obtained by fermentation treatment. However, the present invention is not limited to this, and petroleum substitutes or foods and feeds that are raw materials for chemical products other than alcohols. Amino acids as raw materials can be obtained by a fermentation apparatus.
ここで、糖液を基点とした化成品としては、例えばLPG、自動車用燃料、航空機用ジェット燃料、灯油、ディーゼル油、各種重油、燃料ガス、ナフサ、ナフサ分解物であるエチレングリコール、エタノールアミン、アルコールエトキシレート、塩ビポリマー、アルキルアルミニウム、PVA、酢酸ビニルエマルジョン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、MMA樹脂、ナイロン、ポリエステル等を挙げることができる。よって、枯渇燃料である原油由来の化成品の代替品及びその代替品製造原料としてバイオマス由来の糖液を効率的に利用することができる。 Examples of the chemical products which as a base point a sugar solution, for example LPG, fuel vehicles, aircraft jet fuel, kerosene, diesel oil, various heavy oil, fuel gas, naphtha, ethylene glycol is a naphtha decomposition product, ethanolamine , Alcohol ethoxylate, vinyl chloride polymer, alkylaluminum, PVA, vinyl acetate emulsion, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, MMA resin, nylon, polyester and the like. Therefore, the sugar solution derived from biomass can be efficiently used as a substitute for a chemical product derived from crude oil, which is a depleted fuel, and as a raw material for producing the substitute.
本発明による実施例3に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコール製造システムについて、図面を参照して説明する。
図6は、本実施例に係るバイオマス原料を用いた有機原料のアルコール製造システムを示す概念図である。
図6に示すように、本実施例に係るバイオマス原料を用いたアルコールの製造システム10−2は、図5に示すアルコール製造システム10−1において、水熱分解装置41Aから排出される熱水排出液16中に移行されたヘミセルロース成分を酵素処理して5炭糖を含む第2の糖液20−2に酵素分解する第2の酵素分解装置19−2を設けてなるものである。
なお、酵素分解装置、アルコール発酵装置、精製装置は、それぞれ別途2機(第1の酵素分解装置19−1、第2の酵素分解装置19−2、第1のアルコール発酵装置21−1、第2のアルコール発酵装置21−2、第1の精製装置25−1、第2の精製装置25−2)設置している。そして、第1の糖液(6炭糖)20−1、第2の糖液(5炭糖)20−2に応じた酵素分解工程、アルコール発酵工程及び精製工程を行うようにして、エタノール23を得るようにしている。
An alcohol production system that is an organic material using a biomass material according to Example 3 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an organic raw material alcohol production system using a biomass raw material according to the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the alcohol production system 10-2 using the biomass raw material according to the present embodiment is a hot water discharge discharged from the
In addition, the enzyme decomposing apparatus, the alcohol fermentation apparatus, and the refining apparatus are separately two machines (first enzyme decomposing apparatus 19-1, second enzyme decomposing apparatus 19-2, first alcohol fermenting apparatus 21-1, 2 alcohol fermentation apparatus 21-2, first purification apparatus 25-1, and second purification apparatus 25-2). Then, the ethanol decomposition process, the alcohol fermentation process, and the purification process are performed according to the first sugar solution (hexose) 20-1 and the second sugar solution (pentose) 20-2. Like to get.
そして、本実施例では、第2の酵素分解装置19−2で得られた第2の糖液(5炭糖)20−2を用いて、発酵処理によりエタノール23を製造することができる。
In this example,
なお、熱水排出液は必ずしも別系統において処理するものではなく、例えば酵素分解装置以降の工程を共通化したり、アルコール発酵装置以降の工程を共通化したり、あるいは精製装置以降を共通化する等適宜変更を行うことができる。 Incidentally, the discharged hot water is not necessarily processed in a separate system, for example, to common the process of enzymatic degradation instrumentation ring is set to other than later, a common or shared, or after purifying apparatus since the alcohol fermenter step It is possible to make appropriate changes.
本発明によれば、水熱分解装置41Aにおいて、カウンターフローを採用することにより、固体側のバイオマス固形分17では、セルロースがとどまることとなり、酵素糖化の第1の酵素分解装置19−1により第1の糖液(6炭糖)20−1を得ると共に、液体側の加圧熱水15では、その加圧熱水に可溶したヘミセルロース成分を熱水排出液16として分離し、別途酵素糖化の第2の酵素分解装置19−2により第2の糖液(5炭糖)20−2を得るので、両者を効率よく分離して各々糖化することが可能となる。そして、6炭糖、5炭糖に応じた発酵(最終製品に応じた発酵:例:エタノール発酵)プロセスを構築することができる。
According to the present invention, in the
このように、水熱分解装置41Aにおけるカウンターフローを採用することによって6炭糖を得る酵素糖化反応において阻害物質となる副反応成分や加圧熱水に可溶なリグニン成分を加圧熱水15側に移行させるため、セルロース主体のバイオマス固形分17となり、その後の糖化反応における6炭糖の糖化反応収率が向上する。
Thus, by adopting the counter flow in the
一方、分離された熱水排出液16に含まれるヘミセルロース成分は、その後第2の酵素分解装置19−2において糖化され、5炭糖を含む糖液を得ることができる。
そして、6炭糖、5炭糖の各々に適した酵母等を用いることでエタノールを効率的に個別に発酵により求めることができるものとなる。
On the other hand, the hemicellulose component contained in the separated hot
And by using yeast suitable for each of hexose and pentose, ethanol can be obtained efficiently and individually by fermentation.
このように、従来の技術では、副反応生成物が、酵素糖化阻害を引起し糖収率が減少する現象が起きていたが、本発明によれば、バイオマス原料からセルロース主体の成分とヘミセルロース成分を加圧熱水に移行させて両者を分離し、各々に適した効率的な糖液(6炭糖液、5炭糖液)の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機原料(例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等)を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム及び方法を提供することが可能となる。 As described above, in the conventional technique, the side reaction product causes the enzyme saccharification inhibition and the sugar yield is reduced. According to the present invention, the cellulose-based component and the hemicellulose component from the biomass material are used. Is converted into pressurized hot water to separate the two, and an efficient sugar solution (6-carbon sugar solution, 5-carbon sugar solution) suitable for each is manufactured, and various organic raw materials are used based on the sugar solution. It is possible to provide an organic raw material production system and method using a biomass raw material that can efficiently produce (for example, alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.).
以上のように、本発明によれば、水熱分解装置により、バイオマス原料からセルロース主体の成分を分離し、効率的な糖液の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機(例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等)を効率よく製造することができる。 As described above, according to the present invention, a cellulose-based component is separated from a biomass raw material by a hydrothermal decomposition apparatus to efficiently produce a sugar solution, and various organic (for example, Alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) can be efficiently produced.
11 バイオマス原料
12 前処理装置
13 バイオマス粉砕物
15 加圧熱水
16 熱水排出液
17 バイオマス固形分
18 酵素
19−1 第1の酵素分解装置
19−2 第2の酵素分解装置
20−1 第1の糖液(6炭糖)
20−2 第2の糖液(5炭糖)
23 エタノール
41A〜41D 水熱分解装置
11
19 -1 first enzymatic hydrolysis device 19-2 second enzymatic hydrolysis device 20-1 first sugar solution (hexose)
20-2 Second sugar solution (5-carbon sugar)
23
Claims (4)
供給されたバイオマス原料を、いずれか一方から装置本体の内部に搬送すると共に、前記バイオマス原料の供給箇所とは異なる端部側から加圧熱水を本体内部に供給し、前記バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させることによりバイオマスの投入部から熱水投入部まで温度勾配を生じさせつつ水熱分解し、排出する加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、前記バイオマス原料中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解装置と、
前記装置本体の加圧熱水の供給部側からバイオマス固形分を加圧下から常圧下に抜出すバイオマス抜出装置と、
前記水熱分解装置から排出される前記バイオマス固形分中のセルロースを酵素処理して6炭糖を含む糖液に酵素分解する第1の酵素分解装置と、
該第1の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置と、
熱水排出液中のヘミセルロース成分を酵素処理して5炭糖を含む糖液に酵素分解する第2の酵素分解装置と、
該第2の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備してなり、
前記水熱分解装置の反応温度が180〜240℃であると共に、加圧熱水の状態であって、
前記バイオマス供給装置がマテリアルシール機構を有することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。 A biomass supply apparatus for supplying a biomass material having cellulose, hemicellulose and lignin under normal pressure to pressurized pressure;
The supplied biomass raw material is transported from either one to the inside of the apparatus main body, and pressurized hot water is supplied into the main body from the end side different from the supply location of the biomass raw material to pressurize the biomass raw material. while causing a temperature gradient from the input portion of the biomass to hydrothermal insertion portion by Rukoto are opposed contact with hot water to hydrothermal degradation, and transfers lignin components and hemicellulose components in pressurized hot water to be discharged, the biomass A hydrothermal decomposition apparatus formed by separating a lignin component and a hemicellulose component from the raw material;
A biomass extraction device for extracting biomass solids from under pressure to normal pressure from the pressurized hot water supply side of the device body ;
A first enzymatic decomposition device that enzymatically decomposes cellulose in the biomass solids discharged from the hydrothermal decomposition device into a sugar solution containing hexose;
A fermentation apparatus for producing any one of alcohols, petroleum substitutes or amino acids by fermentation using the sugar solution obtained by the first enzymatic decomposition apparatus;
A second enzymatic decomposition apparatus that enzymatically decomposes the hemicellulose component in the hot water discharge liquid into a sugar liquid containing pentose;
Using the sugar solution obtained by the second enzymatic decomposition apparatus, and a fermentation apparatus for producing any one of alcohols, petroleum substitutes or amino acids by fermentation treatment ,
The hydrothermal decomposition apparatus has a reaction temperature of 180 to 240 ° C. and is in a state of pressurized hot water,
The said biomass supply apparatus has a material seal mechanism, The manufacturing system of the organic raw material using the biomass raw material characterized by the above-mentioned.
前記反応温度の各温度の水の飽和蒸気圧に、更に0.1〜0.5MPa高い圧力であることを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。 In claim 1,
An organic raw material production system using a biomass raw material, wherein the pressure is 0.1 to 0.5 MPa higher than the saturated vapor pressure of water at each temperature of the reaction temperature.
供給するバイオマス原料と加圧熱水との重量比は、1:1〜1:10であることを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。 In any one of Claim 1 or 2,
The weight ratio of the biomass raw material to supply and pressurized hot water is 1: 1-1: 10, The manufacturing system of the organic raw material using the biomass raw material characterized by the above-mentioned.
前記水熱分解装置が、傾斜型又は縦型の装置であることを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The said hydrothermal decomposition apparatus is an inclination type | mold or a vertical apparatus, The manufacturing system of the organic raw material using the biomass raw material characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009245963A JP5517560B2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Organic raw material production system using biomass raw material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009245963A JP5517560B2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Organic raw material production system using biomass raw material |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008023186A Division JP4427583B2 (en) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | Biothermal decomposition apparatus and method for biomass, and organic raw material production system using biomass raw material |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010029862A JP2010029862A (en) | 2010-02-12 |
JP2010029862A5 JP2010029862A5 (en) | 2011-03-17 |
JP5517560B2 true JP5517560B2 (en) | 2014-06-11 |
Family
ID=41734999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009245963A Active JP5517560B2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Organic raw material production system using biomass raw material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5517560B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2791665C (en) | 2011-01-13 | 2016-03-15 | Mitsubishi Heavy Industries Mechatronics Systems, Ltd. | Saccharide-solution producing apparatus, fermentation system, saccharide-solution producing method, and fermentation method |
JP7381001B2 (en) * | 2019-03-22 | 2023-11-15 | 三菱重工業株式会社 | Hydrothermal treatment equipment |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3379063D1 (en) * | 1982-07-05 | 1989-03-02 | Erne Fittings Gmbh & Co | Process and apparatus for the preparation of cellulose, simple sugars and soluble lignine from vegetable biomasse |
MY183180A (en) * | 2006-05-08 | 2021-02-18 | Vertichem Corp | Recovery of lignin and water soluble sugars from plant materials |
CN101522760A (en) * | 2006-08-07 | 2009-09-02 | 艾米塞莱克斯能源公司 | Process for recovery of holocellulose and near-native lignin from biomass |
JP4427583B2 (en) * | 2008-02-01 | 2010-03-10 | 三菱重工業株式会社 | Biothermal decomposition apparatus and method for biomass, and organic raw material production system using biomass raw material |
-
2009
- 2009-10-26 JP JP2009245963A patent/JP5517560B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010029862A (en) | 2010-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4427583B2 (en) | Biothermal decomposition apparatus and method for biomass, and organic raw material production system using biomass raw material | |
JP4436429B1 (en) | Organic raw material production system and method using biomass raw material | |
JP4524351B2 (en) | Organic raw material production system and method using biomass raw material | |
JP4427584B2 (en) | Biothermal decomposition apparatus and method for biomass, and organic raw material production system using biomass raw material | |
JP4699567B1 (en) | Biomass hydrothermal decomposition apparatus, temperature control method thereof, and organic raw material production system using biomass raw material | |
CA2654306C (en) | Biomass hydrothermal decomposition apparatus and method | |
JP4764527B1 (en) | Biomass processing system and sugar liquid production method using biomass raw material | |
JP2009183806A (en) | Hydrothermal decomposition reaction system of biomass and manufacturing system of organic raw material using it | |
JP5425348B1 (en) | Biomass processing system, sugar liquid production method using biomass raw material, alcohol production method | |
JP5517565B2 (en) | Organic raw material production system using biomass raw material | |
JP5517560B2 (en) | Organic raw material production system using biomass raw material | |
JP2010082620A5 (en) | ||
JP5854586B2 (en) | Fermentation system and method using sugar solution | |
JP2010029862A5 (en) | ||
JP5911154B2 (en) | Sugar production system using biomass raw material and sugar liquid production method using biomass raw material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100517 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110128 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120403 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120604 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20120606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20120606 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121023 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121221 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131008 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140107 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140115 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140304 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140401 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5517560 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |