JP5950795B2 - 糖化性能の評価方法 - Google Patents
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(1)セルロース系バイオマスをアルカリ溶液に接触させる前処理工程と、上記前処理工程後のセルロース系バイオマスを加水分解酵素により糖化する糖化工程とを含み、上記前処理工程の途中又は上記前処理工程の後のセルロース系バイオマスの熱分解温度を測定し、測定した熱分解温度に基づいて糖化工程における糖化性能を評価する、糖化性能の評価方法。
(2)上記熱分解温度は、示差熱-熱重量同時測定分析によるTG(Thermogravimetry)曲線に基づいて判断することを特徴とする(1)記載の糖化性能の評価方法。
(3)セルロース系バイオマスの熱分解温度を測定する前に、当該セルロース系バイオマスを中和及び洗浄することを特徴とする(1)記載の糖化性能の評価方法。
本発明に係る糖化性能の評価方法は、セルロース系バイオマスをアルカリ溶液に接触させる前処理工程と、上記前処理工程後のセルロース系バイオマスを加水分解酵素により糖化する糖化工程とを実施するに際し、糖化工程における糖化性能を事前に評価する方法である。本発明に係る糖化性能の評価方法は、特に、上記前処理工程の途中又は上記前処理工程の後のセルロース系バイオマスについて熱分解温度を測定する。本発明に係る糖化性能の評価方法は、このように測定した熱分解温度に基づいて糖化工程における糖化性能を評価する。
ここで前処理工程に使用されるアルカリ溶液とは、アルカリ金属やアルカリ土類金属(本発明においては第2族元素と同義)の水酸化物の水溶液を意味する。すなわち、アルカリ溶液に含まれる水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化フランシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化ラジウムを挙げることができる。これらのうち、後段の発酵工程における阻害の影響から水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムを使用することが好ましい。特に、薬剤コストや水に対する溶解性の観点から水酸化ナトリウムを使用することが好ましい。
本工程では、上述した前処理工程の後のセルロース系バイオマスに対してセルラーゼ酵素処理を行うことにより、セルロース系バイオマスのセルロースをセルラーゼによりグルコースまで分解する。また、本工程では、セルロース系バイオマスに含まれるヘミセルロースをマンノース、ガラクトース、キシロース、アラビノース等の単糖まで糖化してもよい。使用するセルラーゼは、セルロースを六炭糖まで糖化できるものであれば特に限定されない。また、使用するセルラーゼとしては、好ましくは更にヘミセルロースを六炭糖及び五炭糖まで糖化できるものが好ましい。例えば、セルラーゼは、植物及び動物由来のいずれでもよく、化学修飾されたものであっても、遺伝子組換えにより生成されたものであってもよい。なお、セルラーゼを反応させる温度、時間及び量は、セルラーゼの種類によって異なるが、当業者であれば、使用するセルラーゼの種類に応じて適宜選択することができる。
上述の糖化工程において得られる糖を原料として用いてエタノール発酵を行い、エタノールを製造することができる。上述の糖化工程にて得られた糖成分はセルロース由来の糖及びヘミセルロース由来の糖の両者を含んでいても良い。ヘミセルロース由来の糖としては、キシロース、アラビノースなどの五炭糖と、グルコース、ガラクトース、マンノースなどの六炭糖を挙げることができる。セルロース由来の糖はグルコースの六炭糖である。特に、六炭糖は酵母などによって容易にエタノールに変換することができ、五炭糖は、当技術分野で公知のエタノール生成方法に従ってエタノールに変換することができる。
上述した糖化工程における糖化性能は、糖化率の高低によって評価することができる。すなわち、投入したセルロース系バイオマス量に対して糖化工程により得られた単糖量が高ければ(すなわち、糖化率が高ければ)、糖化性能に優れた糖化工程であると評価することができる。逆に、投入したセルロース系バイオマス量に対して糖化工程により得られた単糖量が低ければ(すなわち、効果率が低ければ)、糖化性能に劣る糖化工程であると評価することができる。ここで、糖化率は、特に限定されないが、バイオマス中のセルロースやヘミセルロースがセルラーゼの作用によって単糖まで変換される割合として示すことができ、100×(糖化後における溶液中の単糖の総量)/(糖化前におけるバイオマス中の構成される単糖の総量)に従って計算することができる。
本実施例では、先ず、二軸押出機として東芝機械株式会社製TEM-58SS-10(スクリュー径57.2mm、L/D41.4、スクリューとシリンダー間のクリアランス0.4mm)を用い、建設廃木材のアルカリ処理を行った。二軸押出機は、二軸押出機のシリンダー内部には二本のスクリューが内臓されており、スクリューの軸方向に混練や剪断、戻し等の機構を持たせるため、ニーデイングやリバースといったユニットでスクリューを自由に構成することができる。また、軸方向に設置したスクリュー外部のバレルによって反応温度をユニット毎に200℃まで設定可能である。シリンダー内部では2本のスクリューが同一方向に回転することにより,投入原料に剪断力を連続的に与えることができる。
Claims (3)
- セルロース系バイオマスをアルカリ溶液に接触させる前処理工程と、上記前処理工程後のセルロース系バイオマスを加水分解酵素により糖化する糖化工程とを含み、
上記前処理工程の途中又は上記前処理工程の後のセルロース系バイオマスの熱分解温度を測定し、測定した熱分解温度に基づいて糖化工程における糖化性能を評価する、糖化性能の評価方法。 - 上記熱分解温度は、示差熱-熱重量同時測定分析によるTG(Thermogravimetry)曲線に基づいて判断することを特徴とする請求項1記載の糖化性能の評価方法。
- セルロース系バイオマスの熱分解温度を測定する前に、当該セルロース系バイオマスを中和及び洗浄することを特徴とする請求項1記載の糖化性能の評価方法。
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