JP5713591B2 - Saccharification pretreatment device of lignocellulosic biomass - Google Patents

Saccharification pretreatment device of lignocellulosic biomass

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剛志 馬場
剛志 馬場
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順司 安田
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Description

本発明は、リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置に関する。 The present invention relates to a saccharification pretreatment apparatus lignocellulosic biomass.

従来、基質として、稲藁等のリグノセルロース系バイオマスを、微生物が産生する糖化酵素により糖化し、得られた糖を発酵させることによりエタノールを製造する方法が知られている。 Conventionally, as a substrate, a lignocellulosic biomass such as rice straw, microorganisms saccharified by saccharifying enzyme produced, a method of producing ethanol by fermenting the resulting sugars are known. ここで、前記リグノセルロース系バイオマスは、セルロース又はヘミセルロースにリグニンが強固に結合した構成を備えている。 Wherein said lignocellulosic biomass is lignin cellulose or hemicellulose has the structure tightly bound. そこで、前記糖化には、前記リグノセルロース系バイオマスを前処理し、該リグノセルロース系バイオマスに含まれるリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させた糖化前処理物が用いられている。 Therefore, wherein the saccharification, the lignocellulosic biomass pretreated dissociated lignin contained in the lignocellulosic biomass, or the lignocellulosic biomass saccharification pretreatment product swollen are used.

尚、本願では、「解離」との用語は、セルロース又はヘミセルロースとリグニンとの結合の少なくとも一部を切断することを意味する。 In the present application, the term "dissociation" means that the cutting at least a portion of the binding to cellulose or hemicellulose and lignin. 又、「膨潤」との用語は、液体の浸入によって結晶性セルロースを構成するセルロース若しくはヘミセルロースに空隙を生じ、又はセルロース繊維の内部に空隙を生じて、該結晶性セルロースが膨張することを意味する。 Also, the term "swelling" results in voids in the cellulose or hemicellulose constituting the cellulose by penetration of the liquid, or internally generated voids cellulose fibers, the cellulose is meant that the expansion .

前記従来のエタノールの製造方法では、前記糖化酵素が高価であるので、前記糖化前処理物に含まれる前記基質を低濃度とし、該糖化酵素の使用量を低減することが行われている。 In the above conventional manufacturing method of ethanol, since the saccharifying enzyme is expensive, the substrate contained in the saccharification pretreatment was the low concentration have been made to reduce the amount of sugar enzyme. ところが、前記糖化前処理物に含まれる前記基質を低濃度とすると、このような糖化前処理物から得られる糖化溶液も低濃度になり、ひいては該糖化溶液を発酵させて得られるエタノールも低濃度となる。 However, if the substrate contained in the pretreated product for saccharification and low concentration, glycated solution obtained from such saccharification pretreated product also becomes low concentration ethanol also low concentration obtained by fermenting hence sugar solution to become. この結果、得られたエタノールを濃縮するために蒸留する際に、蒸留に要する時間及び熱エネルギーが増加するという問題がある。 As a result, when the distillation to concentrate the resulting ethanol, time and thermal energy required for the distillation there is a problem that increases.

前記問題を解決するために、前記糖化前処理物に含まれる前記基質を高濃度とすると共に、前記糖化酵素の使用量を増加させ、高濃度のエタノールを得ることが考えられる。 In order to solve the above problem, the substrate contained in the pretreated product for saccharification together with a high concentration, the increase amount of the saccharifying enzymes, it is conceivable to obtain a high concentration of ethanol. この場合には、高価な前記糖化酵素の使用量が増加しコスト増となるため、前記エタノールの製造方法の全体としてのコストを低減する必要がある。 In this case, because the amount of expensive the saccharification enzyme is increased cost increase, it is necessary to reduce the cost of the overall manufacturing process of the ethanol.

前記エタノール製造方法におけるコスト低減の一方策として、前記リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理を効率化することが考えられる。 One measure of cost reduction in the ethanol production method, it is considered that the efficiency of the saccharification pretreatment of the lignocellulosic biomass.

前記リグノセルロース系バイオマスの糖化前処理方法として、例えば、リグノセルロース系バイオマスを液体の純アンモニアと混合し、加熱、加圧した後、急激に圧力を低下させる方法が知られている。 As a pretreatment method saccharification of the lignocellulosic biomass, for example, the lignocellulosic biomass is mixed with Liquid pure ammonia, heating, after pressurizing, there is known a method for rapidly lowering the pressure. このようにすると、気化したアンモニアのガスが急激に膨張されることによって、前記リグノセルロース系バイオマスも膨張され、該リグノセルロース系バイオマスからリグニンが物理的に除去される(特許文献1参照)。 In this way, by the gas vaporized ammonia is rapidly expanding, the lignocellulosic biomass is inflated, lignin from the lignocellulosic biomass is physically removed (see Patent Document 1).

しかし、純アンモニアを使用するには、その保管のための圧力容器等、特殊な装置を必要とするので、純アンモニアを水溶液としたアンモニア水を用いることが検討されている。 However, the use of pure ammonia, the pressure vessel or the like for its storage, since it requires a special apparatus, it has been considered to use aqueous ammonia pure ammonia into an aqueous solution.

前記アンモニア水を使用する方法として、前記リグノセルロース系バイオマスをオゾンに接触させた後、アンモニア水に浸漬する方法が知られている(特許文献2参照)。 The method for using the aqueous ammonia, after the lignocellulosic biomass is brought into contact with ozone, a method of immersion in aqueous ammonia is known (see Patent Document 2). しかし、この場合には、前記リグノセルロース系バイオマスをオゾンに接触させるための装置が必要であり、またそのための工程が加わるため、必ずしもコストを低減することができない。 However, in this case, the lignocellulosic biomass is necessary apparatus for contacting the ozone, and because the process for that is applied, not necessarily it is possible to reduce the cost.

また、前記リグノセルロース系バイオマスとアンモニア水とを混合して得られた混合物を加熱する方法が知られている(特許文献3参照)。 Further, a method of heating the mixture obtained by mixing the lignocellulosic biomass and aqueous ammonia is known (see Patent Document 3). 特許文献3記載の方法によれば、前記リグノセルロース系バイオマスを0.8〜15重量%の濃度のアンモニア水に分散し、加熱することにより、該リグノセルロース系バイオマスからリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させることができるとされている。 According to Patent Document 3 method, wherein the lignocellulosic biomass dispersed in ammonia water having a concentration of 0.8 to 15 wt.%, By heating, to dissociate lignin from the lignocellulosic biomass, or the it is to be able to swell the lignocellulosic biomass.

特開2005−232453号公報 JP 2005-232453 JP 特開昭57−5697号公報 JP-A-57-5697 JP 特表2008−535524号公報 JP-T 2008-535524 JP

しかしながら、特許文献3記載の方法を実施するには、前記リグノセルロース系バイオマスからリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させるための熱エネルギーを供給する加熱手段を備える装置を必要とするという不都合がある。 However, to implement the method of Patent Document 3 is to dissociate lignin from the lignocellulosic biomass, or require an apparatus comprising heating means for supplying thermal energy to swell the lignocellulosic biomass there is a disadvantage that.

そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、熱エネルギーを供給することなく、前記リグノセルロース系バイオマスからリグニンを解離し、又は該リグノセルロース系バイオマスを膨潤させることができ、前記糖化前処理に要するコスト低減することができるリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention is to solve such an inconvenience, without supplying thermal energy to dissociate lignin from the lignocellulosic biomass, or can swell the lignocellulosic biomass, the saccharification pretreatment and to provide a saccharification pretreatment apparatus lignocellulosic biomass, which can reduce the cost.

かかる目的を達成するために、本発明のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置は、基質としてのリグノセルロース系バイオマスにアンモニア水を添加して、得られた基質混合物を処理して該基質に含まれるリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させて糖化前処理物を得る処理手段と、該糖化前処理物からアンモニアを分離するアンモニア分離手段とを備えるリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置において、前記処理手段は、処理槽と、該処理槽に該基質を連続して供給する基質供給手段と、該処理槽に該アンモニア水を連続して供給するアンモニア水供給手段と、該処理槽に供給された該基質及び該アンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与すると共に、該アンモニア水と該基質とを混合して、 湿粉体と To achieve the above object, saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass of the present invention, the lignocellulosic biomass as substrate by adding ammonia water, contained in said substrate by processing the resulting substrate mixture dissociate lignin, or said substrate and processing means for obtaining a saccharification pretreatment was allowed to swell in saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass and a ammonia separation means for separating ammonia from sugar of pretreated product, said processing means includes a processing tank, the substrate supply means for supplying continuously said substrate in said processing tank, and ammonia water supply means for supplying continuously the ammonia water into the processing tank, fed to the processing tank has been with said substrate and by stirring the ammonia water to impart shearing force and impact force to said substrate, and mixing the aqueous ammonia and said substrate, and Shimekonatai っている基質混合物を得る混合手段と、該基質混合物を該処理槽から連続して排出する排出手段と、該処理槽の直下に配設され、該排出手段を介して該処理槽に連結されると共に、その上部に、アンモニアガス及び空気を排出する排気口を備え、該排出手段により排出された該基質混合物が所定時間かけて通過する間に非加熱状態で該基質に含まれるリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させて該糖化前処理物を得る貯留手段と、該貯留手段の直下に配設され、 該貯留手段から供給される該糖化前処理物を搬送しながら加熱してアンモニアを気化させることによりアンモニアガスを放散させるアンモニア分離手段と、該アンモニア分離手段から排出されるアンモニアが除去された該糖化前処理物を後工程に移送する移送手段とを備えること And mixing means for obtaining a substrate mixture are I, and discharge means for discharging said substrate mixture continuously from the treatment tank is disposed immediately below the said processing tank, is connected to the processing tank through the said discharge means Rutotomoni, thereon, dissociated lignin having an exhaust port for discharging the ammonia gas and air, the substrate mixture discharged by said discharge means is included in said substrate in a non-heated state while passing over a predetermined time and, or a reservoir means for said substrate swell obtain sugar of pretreated substance is disposed directly below the the accumulating means, the ammonia is heated while conveying the sugar of pretreated substance supplied from the accumulating means ammonia separation means for dissipating ammonia gas by vaporizing it and a transfer means for transferring the subsequent process sugar of pretreatment product ammonia is removed is discharged from the ammonia separation means 特徴とする。 And features.

本発明のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置(以下、糖化前処理装置と略記することがある)によれば、まず、前記処理槽に、前記基質供給手段及びアンモニア水供給手段から、それぞれ前記基質としてのリグノセルロース系バイオマスと、アンモニア水とを連続して供給する。 Saccharification pretreatment apparatus lignocellulosic biomass present invention according to (hereinafter, sometimes abbreviated as saccharification pretreatment apparatus) First, the processing bath from the substrate supply means and ammonia water supply means, each of said a lignocellulosic biomass as substrate, is continuously fed with ammonia water.

ここで、前記基質としてのリグノセルロース系バイオマスは、単に前記アンモニア水と混合するだけでは、該アンモニア水が均一に含浸しにくく、このような基質にアンモニアを作用させてリグニンを解離するには加熱を必要とする。 Here, lignocellulosic biomass as the substrate, is simply mixed with the ammonia water, hardly the ammonia water is uniformly impregnated, such substrate is reacted with ammonia to dissociate lignin heating It requires.

これに対して、本発明の糖化前処理装置では、前記基質及び前記アンモニア水が前記処理槽に連続して供給されると共に、前記混合手段により攪拌されることにより該アンモニア水と該基質とが混合される。 In contrast, in saccharification pretreatment device of the present invention, the with the substrate and the ammonia water is continuously supplied to the processing tank, and the said ammonia water and said substrate by being stirred by the mixing means It is mixed. このとき、前記基質に剪断力及び衝撃力が付与されることにより、該基質に前記アンモニア水が均一に含浸された基質混合物を得ることができる。 At this time, by the shear and impact force is applied to the substrate, it is possible to the ammonia water in said substrate to obtain a uniformly impregnated substrate mixture.

本発明の糖化前処理装置では、次に、前記混合手段で得られた基質混合物を、前記排出手段により前記処理槽から連続して排出し、前記貯留手段に貯留する。 In saccharification pretreatment device of the present invention, then, the resulting substrate mixture in the mixing means, and continuously discharged from the processing tank by the discharge means, for storing said storage means.
本発明の糖化前処理装置では、前記処理槽で得られた前記基質混合物は湿粉体となっているので、前記処理槽と前記貯留手段とを配管等により接続すると、該配管内で該湿粉体がブリッジ現象を起こし、該配管を閉塞することが懸念される。 In saccharification pretreatment device of the present invention, since the substrate mixture obtained in the processing bath has a Shimekonatai, when the said storage unit and the processing tank are connected by piping, wet with該配tube powder causes a bridge phenomenon, there is a concern that closes the tubing.
そこで、本発明の糖化前処理装置において、前記貯留手段は、前記処理槽の直下に配設され、前記排出手段を介して前記処理槽に連結されている。 Therefore, the saccharification pretreatment device of the present invention, the storing means is disposed immediately below the processing tank, is connected to the processing bath through the discharge means. この結果、本発明の糖化前処理装置では、前記湿粉体となっている前記基質混合物を、ブリッジ現象を生じさせることなく、前記処理槽から前記貯留手段に供給することができる。 As a result, in saccharification pretreatment device of the present invention, the substrate mixture which has become the wet powder, without causing a bridge phenomenon can be supplied to the storage means from the processing tank.
また、前記貯留手段では、前記処理槽の前記排出手段から前記基質混合物が供給される際に、空気やアンモニアガスが混入し、該貯留手段内部の空間を該基質混合物の貯留に有効に利用することができなくなることが懸念される。 Further, in the above storage means, when the substrate mixture from said discharge means of the treatment tank is supplied, air or ammonia gas is mixed, effectively utilizing the space inside the accumulating means to the reservoir of said substrate mixture that there is a concern that can not be. そこで、本発明の糖化前処理装置において、前記貯留手段は、その上部に、アンモニアガス及び空気を排出する排気口を備えている。 Therefore, the saccharification pretreatment device of the present invention, the storing means, in its upper part, is provided with an exhaust port for discharging the ammonia gas and air. 前記貯留手段は、前記排気口を備えることにより前記アンモニアガス及び空気を外部に排出することができ、内部空間を前記基質混合物の貯留に有効に利用することができる。 The storing means, wherein it is possible to discharge the ammonia gas and air to the outside by providing the exhaust port can be an interior space to effectively utilize the storage of the substrate mixture.

前記貯留手段に供給された前記基質混合物中の基質には、前記アンモニア水が均一に含浸されている。 Wherein the substrate of said substrate mixture supplied to the storage means, the aqueous ammonia is uniformly impregnated. そこで、前記基質では、前記貯留手段に貯留されている間に、アンモニアにより該基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させる反応が、加熱によることなく進行する。 Therefore, in the substrate, while being stored in said storage means, to dissociate lignin from said substrate with ammonia, or said substrate reactions to swell is, proceeds without by heating.

従って、本発明の糖化前処理装置では、前記基質混合物を前記貯留手段に所定時間貯留することにより、加熱することなく該基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させた糖化前処理物を得ることができ、糖化前処理に要するコストを低減することができる。 Accordingly, in saccharification pretreatment device of the present invention, by storing predetermined time said substrate mixture to said reservoir means, dissociate lignin from said substrate without heating, or saccharification pretreatment product said substrate to swell the getting can, it is possible to reduce the cost required for the saccharification pretreatment.

本発明の糖化前処理装置では、次に、前記アンモニア分離手段により、前記糖化前処理物からアンモニアを分離することにより、アンモニアが分離された糖化前処理物を得ることができる。 In saccharification pretreatment device of the present invention, then, by the ammonia separation device, by separating the ammonia from the pretreated product for saccharification can be obtained saccharification pretreatment product ammonia is separated. 前記アンモニア分離手段によりアンモニアが分離された糖化前処理物は、移送手段により後工程に移送される。 Saccharification pretreated product ammonia is separated by the ammonia separation device is transferred to a subsequent process by the transfer means.

本発明の糖化前処理装置において、前記アンモニア水供給手段は、20〜30質量%の範囲の濃度のアンモニア水を供給すると共に、前記基質供給手段により供給される前記基質に対し、前記アンモニア水を、1:0.7〜1:1.3の範囲の質量比で供給することが好ましい。 In saccharification pretreatment device of the present invention, the ammonia water supply unit supplies the ammonia water having a concentration ranging from 20 to 30 wt%, with respect to the substrate provided by the substrate feed means, the aqueous ammonia , 1: 0.7 to 1: is preferably supplied in a weight ratio ranging from 1.3. このようにすることにより、前記混合手段において、前記基質に前記アンモニア水をより均一に含浸させ、該基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤をより容易に行うことができる。 In this way, in the mixing unit, the substrate more uniformly impregnated with the aqueous ammonia can be performed swelling of dissociation or said substrate of lignin from said substrate more easily.

ここで、前記アンモニア水の濃度が20質量%未満であるときは、前記基質からのリグニンの解離又は前記基質の膨潤が不十分になることがある。 Here, when the concentration of the ammonia water is less than 20% by weight, swelling of dissociation or the substrate lignin from the substrate may be insufficient. 一方、前記アンモニア水の濃度が30質量%を超えても、前記基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤について、それ以上の効果を得ることはできない。 On the other hand, it exceeds 30% by weight concentration of the ammonia water, the swelling of dissociation or said substrate of lignin from the substrate, it is impossible to obtain a further effect.

また、前記基質1質量部に対して添加される前記アンモニア水が0.7質量部未満であるときは、該アンモニア水が過少になり、該基質に該アンモニア水を均一に含浸させることができないことがある。 Further, when the ammonia water is added to the substrate 1 part by weight is less than 0.7 parts by weight, the ammonia water is excessively small, it is impossible to uniformly impregnate the ammonia water said substrate Sometimes. この結果、前記基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤が不十分になることがある。 As a result, the swelling of the dissociation or said substrate of lignin from the substrate may be insufficient.

一方、前記基質1質量部に対して添加される前記アンモニア水が1.3質量部を超えても、前記基質からのリグニンの解離又は該基質の膨潤について、それ以上の効果を得ることはできない。 On the other hand, it exceeds the ammonia water is 1.3 parts by weight is added to the substrate 1 part by weight, the swelling of dissociation or said substrate of lignin from the substrate, it is impossible to obtain a further effect .

本発明のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置の一構成例を示すブロック図。 Block diagram showing a configuration example of a saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass present invention. 図1に示すリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置に用いられる混合手段の一例を示す説明的断面図。 Explanatory sectional view showing one example of a mixing means for use in saccharification pretreatment apparatus lignocellulosic biomass shown in FIG.

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 Next, it will be described in more detail embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

図1に示すように、本実施形態のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置1は、処理手段2と、アンモニア分離手段3と、移送手段4とを備えている。 As shown in FIG. 1, saccharification pretreatment device 1 of the lignocellulosic biomass in the present embodiment, the processing unit 2, the ammonia separation unit 3, and a transfer means 4. 処理手段2は、基質としてのリグノセルロース系バイオマスと水とを混合して基質混合液を形成すると共に、該基質混合液中の該基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させて糖化前処理物を得る装置である。 Processing means 2, by mixing the lignocellulosic biomass and water as a substrate to form a substrate mixture, dissociates lignin from said substrate of said substrate mixture during or prior to saccharification said substrate to swell a device for obtaining a treated product. また、アンモニア分離手段3は、前記糖化前処理物からアンモニアを分離する装置である。 Further, the ammonia separation unit 3 is a device for separating ammonia from the pretreated product for saccharification. また、移送手段4は、アンモニアが分離された糖化前処理物を後工程の酵素糖化工程に移送する装置である。 Further, the transfer means 4 is a device for transferring the enzymatic saccharification step of post-process the saccharification pretreatment product ammonia is separated.

本実施形態において、前記基質としての前記リグノセルロース系バイオマスとしては、例えば稲藁を用いることができる。 In the present embodiment, as the lignocellulosic biomass as the substrate, it can be used, for example rice straw.

処理手段2は、処理槽21を備えており、処理槽21は前記基質を連続して供給する基質供給手段22と、アンモニア水を連続して供給するアンモニア水供給手段23とを備えている。 Processing means 2 is provided with a treatment tank 21, the processing tank 21 includes a substrate supply unit 22 for supplying continuously the substrate with ammonia water supply means 23 for supplying the aqueous ammonia continuously. また、処理槽21は、前記基質及びアンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与すると共に、該アンモニア水と該基質とを混合する混合手段(図示せず)を備えている。 The processing tank 21, the substrate and aqueous ammonia was stirred with imparting shearing force and impact force to said substrate, and a mixing means (not shown) for mixing the aqueous ammonia and said substrate . さらに、処理槽21は、アンモニア水と前記基質とを混合して得られた基質混合物を連続して排出する排出手段24を備えている。 Further, the processing tank 21 is provided with a discharge means 24 for discharging the substrate mixture obtained by mixing the ammonia water substrate in succession.

また、処理手段2は、排出手段24により処理槽21から排出された基質混合物を貯留する貯留手段としてのサイロ25を備えている。 The processing unit 2 comprises a silo 25 as storage means for storing the substrate mixture discharged from the treatment tank 21 by the discharge unit 24. サイロ25は、処理槽21の直下に配設されている。 Silo 25 is disposed immediately below the processing vessel 21. 排出手段24はその下端部がサイロ25内に挿入されており、サイロ25は排出手段24を介して処理槽21に連結されている。 Discharging means 24 has its lower end is inserted into a silo 25, a silo 25 is connected to the treatment tank 21 via the discharge means 24.

サイロ25は、基質混合物を所定時間貯留する間に、加熱することなく前記基質からリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させることにより、糖化前処理物を得る。 Silo 25, while storing the substrate mixture a predetermined time, dissociate lignin from the substrate without heating, or by swelling the said substrate, to obtain the pretreated product for saccharification. また、サイロ25は、その上部に、排気口26を備えている。 Moreover, silo 25 is in its upper, is provided with an exhaust port 26. 排気口26は、排出手段24により処理槽21から基質混合物が排出される際に混入するアンモニアガス及び空気を外部に排出する機能を備えている。 Outlet 26 has a function of discharging the ammonia gas and air is mixed in the substrate mixture is discharged from the treatment tank 21 by the discharge unit 24 to the outside.

アンモニア分離手段3は、サイロ25で得られた前記前記糖化前処理物を、内部に供給する粉体供給機3aを備えている。 Ammonia separation unit 3, the the glycated pretreated product obtained in silos 25, and a supplying powder feeder 3a therein. 粉体供給機3aは、サイロ25の直下に配設され、サイロ25に直結されている。 Powder feeder 3a is arranged directly below the silo 25, it is directly connected to the silo 25.

次に、本実施形態の前処理装置1の作動について説明する。 The following describes the operation of the pretreatment device 1 of the present embodiment.

前処理装置1では、まず、処理手段2において、基質供給手段22から処理槽21に前記基質を連続して供給すると共に、アンモニア水供給手段23から処理槽21にアンモニア水を連続的に供給する。 In the pretreatment device 1, first, the processing unit 2 supplies the substrate continuously from the substrate feed means 22 to the processing tank 21 is continuously fed ammonia water from the ammonia water supply unit 23 to the processing tank 21 . 前記基質としては、例えば稲藁を用いることができる。 As the substrate, it may be used, for example rice straw. 前記稲藁は、例えば図示しないカッターミルにより約3mmの長さに粉砕されている。 The straw is ground to a length of about 3mm by a cutter mill (not shown), for example.

また、前記アンモニア水として、本実施形態では、20〜30質量%の範囲の濃度、例えば25質量%の濃度を備えるものを用いる。 Further, as the ammonia water, in the present embodiment, the concentration in the range of 20 to 30 wt%, for example, use those comprising a concentration of 25 mass%. 前記アンモニア水を供給するときに、アンモニア水供給手段23は、基質供給手段22により供給される前記基質1質量部に対し、前記アンモニア水を、0.7〜1.3質量部の範囲で、好ましくは1質量部供給する。 When supplying the ammonia water, ammonia water supply unit 23, the substrate 1 part by weight supplied by a substrate supply means 22 with respect to, the ammonia water in the range of 0.7 to 1.3 parts by weight, preferably 1 part by mass supplies.

前記のようにして供給された前記基質及び前記アンモニア水は、処理槽21内で攪拌されることにより、該アンモニア水と該基質とが混合されて基質混合物となる。 Said substrate and said ammonia water supplied in the manner described above, by being stirred in the processing bath 21, and the ammonia water and said substrate is being mixed substrate mixture. このとき、前記基質には、同時に供給される前記アンモニア水との衝突、該基質同士の衝突、又は該基質と処理槽21との衝突等による衝撃力と、前記攪拌による剪断力とが付与される。 At this time, wherein the substrate, collide with the ammonia water to be supplied, collision of said substrate, or an impact force due to collision between said substrate and the processing tank 21, and a shearing force by the agitation imparted simultaneously that. この結果、前記基質に前記アンモニア水が均一に含浸される。 As a result, the ammonia water is uniformly impregnated into the substrate.

次に、前記基質混合物は、排出手段24により処理槽21から連続的に排出され、サイロ25に供給される。 Next, the substrate mixture is continuously discharged from the treatment tank 21 by the discharge unit 24, it is supplied to the silo 25. このとき、前記基質混合物は湿粉体となっているが、サイロ25は処理槽21の直下に配設され、排出手段24はその下端部がサイロ25内に挿入されている。 At this time, the substrate mixture has a Shimekonatai, silo 25 is disposed immediately below the processing tank 21, discharge means 24 is a lower end portion thereof is inserted into a silo 25. 従って、前記基質混合物はブリッジ現象を起こして排出手段24を閉塞することなく、サイロ25に供給される。 Accordingly, the substrate mixture, without closing the discharge means 24 causes a bridge phenomenon, is supplied to the silo 25.

またこのとき、サイロ25内には、前記基質混合物と共に、アンモニアガスや空気が混入する。 At this time, the silo 25, together with the substrate mixture, ammonia gas and air is mixed. しかし、前記アンモニアガス及び空気は、サイロ25の上部に設けられた排気口26からサイロ25の外部に排出されるので、該アンモニアガス及び空気がサイロ25における前記基質混合物の貯留の妨げとなることはない。 However, the ammonia gas and air, is exhausted from the exhaust port 26 provided in the upper part of the silo 25 to the outside of the silo 25, that said ammonia gas and air hinders the reservoir of the substrate mixture in silo 25 no.

本実施形態では、処理槽21として、例えば、図2に示す構成を備えるミキサ31(大平洋機工株式会社製、商品名:スパイラル・ピンミキサ(W型))を用いることができる。 In the present embodiment, as the processing tank 21, for example, a mixer 31 having the configuration shown in Figure 2: it is possible to use (Taiheiyokiko Co., Ltd., trade name Spiral pin mixer (W-type)). ミキサ31は、平板状の上蓋32と、上蓋32の外周縁から下方に連なる逆円錐形の側壁33とからなるハウジング34を備え、上蓋32の中央部に粉体投入口35と液体投入口36とを同心円状に備えている。 The mixer 31 includes a flat plate-like upper lid 32 comprises a housing 34 consisting of inverse conical side wall 33 continuing downwardly from the outer peripheral edge of the upper lid 32, the powder inlet 35 and the liquid inlet 36 in the central portion of the top cover 32 It comprises concentrically and. ハウジング34は、内部に回転自在のミキシングロータ37を備えると共に、側壁33の下方の一部に開口する排出口38を備えている。 The housing 34 is provided with a mixing rotor 37 rotatable therein, and a discharge port 38 which opens to a portion of the lower side wall 33.

ミキシングロータ37は、上蓋32との間に間隔を存して対向する水平面39と、水平面39の外周縁から下方に連なり、側壁33との間に間隔を存して対向する斜面40とからなる。 Mixing rotor 37 is provided with a horizontal surface 39 which faces at intervals between the top cover 32, continuous with the outer peripheral edge of the horizontal surface 39 downwardly, consisting of opposite slope 40. at intervals between the side walls 33 . 水平面39には複数の一次分散ピン41が螺旋状に配設されており、斜面40には複数の二次分散ピン42が配設されている。 The horizontal surface 39 has a plurality of primary dispersion pins 41 are arranged in a spiral, a plurality of secondary disperser pin 42 is disposed on the inclined surface 40.

ミキサ31では、粉体投入口35が基質供給手段22に相当し、液体投入口36がアンモニア水供給手段23に相当する。 In the mixer 31, powder inlet 35 corresponds to the substrate supply means 22, a liquid inlet 36 corresponds to the ammonia water supply unit 23. また、排出口38が排出手段24に相当し、ミキシングロータ37が混合手段に相当する。 The discharge port 38 is equivalent to the discharge means 24, the mixing rotor 37 corresponds to the mixing means.

ミキサ31によれば、ミキシングロータ37を回転させながら、粉体投入口35から前記基質を連続して供給すると共に、液体投入口36から前記アンモニア水を連続して供給する。 According to the mixer 31, while rotating the mixing rotor 37, from the powder inlet 35 with continuously supplying the substrate is continuously fed to the ammonia water from the liquid inlet 36. このようにすると、前記アンモニア水がミキシングロータ37の水平面39に沿って外周方向に拡散される一方、前記基質が水平面39上で該アンモニア水に合流することにより攪拌される。 In this way, the aqueous ammonia while being diffused in the outer circumferential direction along a horizontal plane 39 of the mixing rotor 37, wherein the substrate is agitated by merging into the ammonia water on the horizontal plane 39. また、前記基質は、前記のように攪拌されながら、一次分散ピン41に衝突することにより衝撃力及び剪断力が付与される。 Further, the substrate while being agitated as above, the impact force and shearing force is applied by impinging a primary dispersion pins 41.

次いで、前記基質は、前記アンモニア水と共に、ミキシングロータ37の斜面40に沿って流下する一方、二次分散ピン42により上方へ押し上げられる。 Then, the substrate, together with the ammonia water, while flowing down along the slope 40 of the mixing rotor 37 is pushed up by a secondary disperser pin 42. この結果、前記アンモニア水と前記基質とが混合されると共に、該基質に該アンモニア水が均一に含浸された前記基質混合物が形成され、排出口38から連続して排出される。 As a result, together with the ammonia water and the substrate are mixed, the substrate mixture in which the ammonia water is uniformly impregnated is formed on said substrate, it is continuously discharged from the discharge port 38.

処理槽21は、供給された前記基質及び前記アンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与することができ、該アンモニア水と該基質とを混合して、前記基質混合物を形成することができるものであればよく、図2に示すミキサ31に限定されるものではない。 Treatment tank 21, stirring the substrate and the ammonia water supplied can give shearing force and impact force to said substrate, and mixing the aqueous ammonia and said substrate, forming the substrate mixture as long as it can be, but it is not limited to a mixer 31 shown in FIG. このような処理槽21として、図2に示すミキサ31の他、連続噴射混合機(例えば、株式会社粉研パウテックス製、商品名:フロージェットミキサー)、砥石式摩砕機(例えば、増幸産業株式会社製、商品名:スーパーグラインデル)等を挙げることができる。 Such treatment tank 21, other mixer 31 shown in FIG. 2, continuous jet mixer (e.g., Ltd. Konaken Pautekkusu Ltd., trade name: Flow Jet Mixer), the grinding wheel formula mill (e.g., Masuko Sangyo Co., Ltd. Ltd., trade name: mention may be made of a super Grinding del), and the like.

次に、糖化前処理装置1では、排出手段24により処理槽21から連続的に排出され、サイロ25に供給された前記基質混合物が、サイロ25内に貯留される。 Next, the saccharification pretreatment device 1, is continuously discharged from the treatment tank 21 by the discharge unit 24, the substrate mixture supplied to the silo 25, is stored in the silo 25. 前記基質混合物は、加熱されることなく、例えば25℃の温度で、サイロ25内を24〜360時間の範囲の時間、例えば100時間を掛けて通過する。 The substrate mixture, without being heated, for example at a temperature of 25 ° C., passes time ranging silos 25 within 24 to 360 hours, for example over 100 hours.

このとき、前記基質には、20〜30質量%の範囲の濃度、例えば25質量%の濃度のアンモニア水が、該基質1質量部に対して0.7〜1.3質量部の範囲で、例えば1質量部、均一に含浸されている。 At this time, wherein the substrate concentration in the range of 20 to 30 wt%, for example 25 wt% concentration aqueous ammonia is in the range of 0.7 to 1.3 parts by weight with respect to said substrate 1 part by weight, For example 1 part by weight, it is uniformly impregnated. そこで、前記基質はサイロ25内を通過する間にアンモニアの作用を受け、該基質からリグニンが解離され、又は該基質が膨潤される。 Therefore, the substrate is subjected to the action of ammonia while passing through the silo 25, lignin is dissociated from said substrate, or said substrate is swelled. この結果、前記基質からリグニンが解離され、又は該基質が膨潤された糖化前処理物が形成される。 As a result, the substrate lignin is dissociated from, or saccharification pretreatment product said substrate is swollen is formed.

前記糖化前処理物は、粉体供給機3aによりサイロ25から連続して取出され、アンモニア分離手段3に供給される。 The saccharification pretreated product is by powder supplying unit 3a is continuously removed from the silo 25, it is fed to the ammonia separation unit 3. 前記糖化前処理物は排出されにくいので、粉体供給機3aはサイロ25の直下に直結され、スクレーパーにより該糖化前処理物を強制的に切り出してアンモニア分離手段3に供給する機能を備えるものが好ましい。 Since the glycated pretreated product is less likely to be discharged, the powder feeder 3a is directly connected directly below the silo 25, those having a function of supplying a sugar of pretreated product forcibly cut out by scraper ammonia separation unit 3 preferable. このような粉体供給機3aとして、連続定量供給機(例えば、大盛工業株式会社製、商品名:スムースオートフィーダCF300)等を挙げることができる。 Such powder feeder 3a, continuous metering feeder (e.g., Omorikogyo Co., Ltd., trade name: Smooth auto feeder CF300) and the like can be given.

アンモニア分離手段3は、前記糖化前処理物を加熱してアンモニアを気化させることによりアンモニアガスとして放散させる。 Ammonia separation unit 3 dissipates as ammonia gas by vaporizing the ammonia by heating the pretreated product for saccharification. アンモニア分離手段3としては、前記糖化前処理物を加熱してアンモニアガスを放散させることができるものであれば、どのようなものであってもよいが、例えば、連続式伝導伝熱乾燥機(例えば、株式会社大川原製作所製、商品名:インナーチューブロータリー)等を用いることができる。 Ammonia as the separation means 3, as long as it can dissipate heat to the ammonia gas the pretreated product for saccharification, What is may be, but for example, a continuous conduction heat transfer dryer ( for example, Ltd. Okawara Mfg. Co., Ltd., trade name: it is possible to use the inner tube rotary), and the like.

アンモニア分離手段3によりアンモニアが分離された糖化前処理物は、移送手段4により後工程の酵素糖化工程に移送される。 Saccharification pretreated product ammonia is separated by the ammonia separation unit 3 is transferred to the enzyme saccharification step in a subsequent step by the transfer means 4.

1…リグノセルロース系バイオマスの前処理装置、 2…処理手段、 3…アンモニア分離手段、 21…処理槽、 22…基質供給手段、 23…アンモニア水供給手段、 24…排出手段。 1 ... pretreatment device lignocellulosic biomass, 2 ... processing means, 3 ... ammonia separation unit, 21 ... treatment tank, 22 ... substrate feed means, 23 ... ammonia water supply unit, 24 ... discharge unit.

Claims (3)

  1. 基質としてのリグノセルロース系バイオマスにアンモニア水を添加して、得られた基質混合物を処理して該基質に含まれるリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させて糖化前処理物を得る処理手段と、 The lignocellulosic biomass as substrate by adding aqueous ammonia, and treating the resulting substrate mixture dissociated lignin contained in said substrate, or processing means for said substrate to obtain a saccharification pretreatment was allowed to swell ,
    該糖化前処理物からアンモニアを分離するアンモニア分離手段とを備えるリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置において、 In saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass and a ammonia separation means for separating ammonia from sugar of pretreated product,
    前記処理手段は、処理槽と、 It said processing means includes a processing tank,
    該処理槽に該基質を連続して供給する基質供給手段と、 A substrate supply means for supplying continuously said substrate to said treatment tank,
    該処理槽に該アンモニア水を連続して供給するアンモニア水供給手段と、 Ammonia water supply means for supplying continuously the ammonia water into the processing tank,
    該処理槽に供給された該基質及び該アンモニア水を攪拌して該基質に剪断力及び衝撃力を付与すると共に、該アンモニア水と該基質とを混合して、 湿粉体となっている基質混合物を得る混合手段と、 With imparting shearing force and impact force to said substrate by stirring said substrate and said ammonia water supplied to the processing tank, and mixing the aqueous ammonia and said substrate, a substrate which is the Shimekonatai and mixing means for obtaining a mixture,
    該基質混合物を該処理槽から連続して排出する排出手段と、 It said substrate mixture and discharge means for discharging continuously from the processing tank,
    該処理槽の直下に配設され、該排出手段を介して該処理槽に連結されると共に、その上部に、アンモニアガス及び空気を排出する排気口を備え、該排出手段により排出された該基質混合物が所定時間かけて通過する間に非加熱状態で該基質に含まれるリグニンを解離し、又は該基質を膨潤させて該糖化前処理物を得る貯留手段と、 Disposed directly below the said processing tank, through said discharge means while being connected to the treatment tank, on top, an exhaust port for discharging the ammonia gas and air, the substrate discharged by said discharge means a storage means for dissociating the lignin contained in said substrate in a non-heated state, or said substrate swell obtain sugar of pretreated product while the mixture passes over the predetermined time period,
    該貯留手段の直下に配設され、 該貯留手段から供給される該糖化前処理物を搬送しながら加熱してアンモニアを気化させることによりアンモニアガスを放散させるアンモニア分離手段と、 Ammonia separation means for dissipating ammonia gas by being disposed directly below the the accumulating means, to vaporize the ammonia and heated while conveying the sugar of pretreated substance supplied from the accumulating means,
    該アンモニア分離手段から排出されるアンモニアが除去された該糖化前処理物を後工程に移送する移送手段とを備えることを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置。 Saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass characterized in that it comprises a transfer means for transferring the subsequent process sugar of pretreatment product ammonia is removed is discharged from the ammonia separation means.
  2. 請求項1記載のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置において、 In saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass according to claim 1,
    前記処理槽は、平板状の上蓋と、上蓋の外周縁から下方に連なる逆円錐形の側壁とからなるハウジングと、上蓋の中央部に同心円状に備えられた基質供給手段としての粉体投入口及びアンモニア水供給手段としての液体投入口と、該ハウジング内部に回転自在に備えられた混合手段としてのミキシングロータと、該側壁の下方の一部に開口する排出手段としての排出口とを備え、 The processing tank, a flat top lid, a housing consisting of an inverted conical sidewall of continuous downward from the outer peripheral edge of the upper lid, the powder inlet of the substrate feed means provided concentrically to the central portion of the upper cover and comprising a liquid inlet as ammonia water supply means, and mixing rotor serving as mixing means provided rotatably within the housing, an outlet of the discharge means for opening a portion of the lower side wall,
    該ミキシングロータは、該上蓋との間に間隔を存して対向する水平面と、該水平面の外周縁から下方に連なり、該側壁との間に間隔を存して対向する斜面とからなり、該水平面に螺旋状に配設され衝突する基質に衝撃力及び剪断力を付与する複数の一次分散ピンと、該斜面に配設された複数の二次分散ピンとを備えることを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置。 The mixing rotor consists of a horizontal surface which faces at intervals between the upper lid continues into the downwards from the outer peripheral edge of the horizontal surface, the opposing inclined surfaces at intervals between the side walls, the lignocellulosic biomass, characterized in that it comprises a plurality of primary dispersion pins for imparting impact forces and shearing forces to the substrate to collide arranged spirally in a horizontal plane, and a plurality of secondary disperser pin disposed on the slant surface saccharification pre-treatment device.
  3. 請求項1又は請求項2記載のリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置において、 In saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass according to claim 1 or claim 2 wherein,
    前記アンモニア水供給手段は、20〜30質量%の範囲の濃度のアンモニア水を供給すると共に、前記基質供給手段により供給される前記基質に対し、前記アンモニア水を、1:0.7〜1:1.3の範囲の質量比で供給することを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの糖化前処理装置。 The ammonia water supply unit supplies the ammonia water having a concentration ranging from 20 to 30 wt%, with respect to the substrate provided by the substrate feed means, the ammonia water, 1: 0.7 to 1: saccharification pretreatment device lignocellulosic biomass and supplying a mass ratio in the range of 1.3.
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