JP6593867B2 - バイオマスの粉砕方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、この方法では、100℃以上の高温状態で処理する必要があること、さらに、主として液体に水を用いるため、粉砕されたバイオマスに水が接合や付着している。そのため、後工程で水の混入が望まれない場合、別工程で水の除去が必要となった。
溶媒共存下でバイオマスを粉砕する方法であって、溶媒として比誘電率が30以上の有機溶媒または前記比誘電率が30以上の有機溶媒に水を混合した液を使用し、前記バイオマスと前記溶媒とを混合させて作ったスラリーを粉砕することを特徴とするバイオマスの粉砕方法である。
前記比誘電率が30以上の有機溶媒と水との混合液における比誘電率が30以上の有機溶媒の割合が50〜100質量%であることを特徴とする第1発明に記載のバイオマスの粉砕方法である。
前記比誘電率が30以上の有機溶媒がエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびブチレンカーボネートのいずれかである第1発明または第2発明に記載のバイオマスの粉砕方法である。
前記バイオマスを平均粒子径1μm以下に粉砕することを特徴とする第1発明〜第3発明のいずれかに記載のバイオマスの粉砕方法である。
前記バイオマスとして植物系バイオマスを用いることを特徴とする第1発明〜第4発明のいずれかに記載のバイオマスの粉砕方法である。
前記植物系バイオマスとして、木質系、草本系、セルロース系のいずれかのバイオマスを用いることを特徴とする第5発明に記載のバイオマスの粉砕方法である。
また、本発明のバイオマスの粉砕方法で粉砕したバイオマスは、例えば、健康食品や化粧品を製造する原料として用いても良く、あるいは、粉砕したバイオマスを糖化させて糖類を回収した後、発酵させてエタノールやブタノールなどの液体燃料を製造しても、乳酸やコハク酸などのプラスチック原料を製造しても良い。
本発明に用いるバイオマスとしては、生体素材のいずれでも構わないが、特に木質系、草本系、セルロース系のいずれかの植物系バイオマスを用いることが望ましい。
環状カーボネート類としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の炭素数2〜4のアルキレン基を有するアルキレンカーボネート類が挙げられ、これらの中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびブチレンカーボネートが好ましく、エチレンカーボネートが特に好ましい。
このホッパ1内に投入されるスラリー中のバイオマスは、予め適宜の粉砕機を使用して、例えば、最大粒子径1mm以下、より好ましくは最大粒径500μm以下に粗粉砕される。
この高圧ポンプ2によりバイオマスのスラリーをノズル3内に圧送して高速ジェット流に変換して、その高速ジェット流の運動エネルギーを微粒化エネルギーとして利用してスラリー中のバイオマスを、例えば、平均粒子径1μm以下に粉砕する。
処理圧力150MPa、加熱温度は非加熱(摩擦で昇温するため80℃に上昇)の条件で連続処理の試験を5回繰り返し行なった。質量比でエチレンカーボネート/水(50質量%/50質量%):結晶性セルロース=98:2となるように混合して、セルロース混合液を調整して試料とした。図1に示すバイオマス粉砕装置のホッパ1に投入した試料の平均粒子径は、約40μmであり、連続処理の試験を5回繰り返し排出された試料の平均粒子径は約8μmであり、粉砕されて平均粒子径が小さくなった。また、粉砕前には認められなかった1μm以下に分布が認められた。
粉砕後のセルロースの電子顕微鏡写真による観察を行なったところ、図3に示すように、セルロースの形状は粉砕前のブロック状から一部繊維状を含む板状へと変化した。なお。図2は粉砕前のセルロースの電子顕微鏡写真を示す。
エチレンカーボネート/水(80質量%/20質量%)の混合液を用いた以外は実施例1と同じ条件で粉砕試験を行なった。
連続処理の試験を5回繰り返し排出された試料の平均粒子径は約8μmであった。図4に示すようにセルロースは粉砕前のブロック状から一部繊維状を含む板状へと変化した。
エチレンカーボネートだけを用いた以外は実施例1と同じ条件で行なった。
連続処理の試験を5回繰り返し排出された試料の平均粒子径は8〜10μmであった。図5に示すように粉砕によりセルロースの形状は粉砕前のブロック状から一部繊維状を含む板状へと変化した。
水だけを用いた以外は実施例1と同じ条件で行なった。
連続処理の試験を5回繰り返し排出された試料の平均粒子径は4〜8μmであった。図6に示すように粉砕したセルロースの形状は粉砕前のブロック状から一部繊維状を含む板状になっている。
ノルマルヘキサンだけを用いた以外は実施例1と同じ条件で行った。
連続処理の試験を5回繰り返し排出された試料の平均粒子径は10〜20μmであった。また、1μm以下に分布が認められなかった。なお、図7に示すようにセルロースの形状が、粉砕前のブロック形状のままであった。
Claims (6)
- 溶媒共存下でバイオマスを粉砕する方法であって、溶媒として比誘電率が30以上の環状カーボネート類から選択される少なくとも1種の有機溶媒、または前記有機溶媒に水を混合した液を使用し、前記バイオマスと前記溶媒とを混合させて作ったスラリーを粉砕することを特徴とするバイオマスの粉砕方法。
- 前記比誘電率が30以上の環状カーボネート類から選択される少なくとも1種の有機溶媒と水との混合液における前記有機溶媒の割合が、50〜80質量%であることを特徴とする請求項1に記載のバイオマスの粉砕方法。
- 前記比誘電率が30以上の有機溶剤がエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびブチレンカーボネートのいずれかである請求項1または請求項2に記載のバイオマスの粉砕方法。
- 前記バイオマスを平均粒子径1μm以下に粉砕することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のバイオマスの粉砕方法。
- 前記バイオマスとして植物系バイオマスを用いることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のバイオマスの粉砕方法。
- 前記植物系バイオマスとして、木質系、草本系、セルロース系のいずれかのバイオマスを用いることを特徴とする請求項5に記載のバイオマスの粉砕方法。
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