JPH0358715B2 - - Google Patents
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- JPH0358715B2 JPH0358715B2 JP10224784A JP10224784A JPH0358715B2 JP H0358715 B2 JPH0358715 B2 JP H0358715B2 JP 10224784 A JP10224784 A JP 10224784A JP 10224784 A JP10224784 A JP 10224784A JP H0358715 B2 JPH0358715 B2 JP H0358715B2
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- alcohol
- fermenter
- fermentation
- cellulose
- cellulosic
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Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
本発明はセルロースを基質とし、これから高濃
度アルコールを半連続的に高収率で製造する方法
に関する。 従来、生物学的手段により、セルロース性物質
からアルコールを製造する方法としては、主とし
て次の３つの方法が知られている。セルロース
性物質にセルロース分解酵素を作用させてグルコ
ースを生成させ、次いでこのグルコースにアルコ
ール生産能を有する微生物（以下、「アルコール
生産微生物」と称することもある）を作用させる
方法。セルロース性物質にセルロース分解酵素
とアルコール生産微生物を同時に作用させ、同一
発酵槽中で糖化とアルコール発酵を行う、所謂糖
化発酵並行方式（SSF）による方法。セルロー
ス性物質にセルロース発酵性細菌を作用させて、
一段階でアルコールを製造する方法。 しかしながら、の方法は、セルロース分解酵
素による糖化工程を含まないので、及びの方
法に比較して工程が単純であるが、最終アルコー
ル濃度が低く、また菌の増殖速度が遅いなどの欠
点があり、未だ実用に供されていない。 の方法は、固定化微生物等を用いた連続発酵
が可能であるが、セルロース性物質よりグルコー
スを生成する反応において生産物阻害が生じ、セ
ルロース分解速度及び最終分解率が劣ることが認
められており、高濃度の糖化液を調製することが
極めて困難であるという欠点を有する。 また、の方法は、糖化とアルコール発酵を同
一発酵槽中で一挙に行うことができるので、反応
系が簡略化され、かつセルロース糖化速度、最終
糖化率が増大するという利点はあるが、操作上、
固定化微生物等を用いる連続発酵は困難であり、
回分的にアルコール生産微生物を培養して添加し
なければならないという欠点を有する。 斯かる実情において、本発明者は、上記欠点を
克服せんと鋭意研究を行い、セルロース性物質に
セルロース分解酵素とアルコール生産微生物を同
時に作用させる前記の方法において、所定時間
間隔毎に発酵醪の一部（1/2〜2/3量）を抜き取
り、残液に抜き取つた量に相当する基質（セルロ
ース性物質）とセルロース分解酵素を補給して糖
化発酵を繰り返したところ、発酵醪中のアルコー
ル生産微生物が増殖し、半連続的に比較的高濃度
のアルコールが製造されることを見出した。 しかし、この方法では、セルロース性物質の濃
度を高めると反応液の流動性が著しく低下するた
め半連続運転が困難となり、またセルロース性物
質がアルコール生産微生物の増殖が抑えるように
なるため補給するセルロース性物質の量が制約を
受けることがある。 そこで、本発明者は更に研究を行い、２つの発
酵槽を使用し、その一つ（第１発酵槽）ではセル
ロース性物質の糖化とアルコール生産微生物の増
殖に適した条件下で同時糖化発酵を行い、他の１
つ（第２発酵槽）では、第１発酵槽で得た発酵醪
を用いて、これにセルロース性物質のみを添加し
て糖化発酵を行えば高濃度アルコールが半連続的
に製造されることを見出し、本発明を完成した。 すなわち、本発明は、第１発酵槽にセルロース
性物質、セルロース分解酵素及びアルコール発酵
能を有する微生物を加えて同時糖化発酵を行い、
その発酵醪の一部を第２発酵槽に移し、第１発酵
槽にはセルロース性物質及びセルロース分解酵素
を補給して同時糖化発酵を行い、また第２発酵槽
にはセルロース性物質のみを加えて糖化発酵を行
い、第２発酵槽からアルコールを採取することを
特徴とするセルロースから高濃度アルコールを半
連続的に製造する方法を提供するものである。 本発明において原料物質として用いられるセル
ロース性物質としては、純セルロースもしくは木
材、稲わら、バガスなどの農林産物、新聞紙、ダ
ンボール紙などのセルロースを主要構成分とする
物質が挙げられる。木材、稲わら、バガスなどの
農林産物は粉砕、破砕又はアルカリ処理等の物理
的あるいは化学的前処理を行つたものを使用する
のが好ましい。 また、セルロース分解酵素としては、市販の各
種のセルラーゼ製剤あるいはトリコデルマ・リー
セイなどのセルラーゼ生産菌を培養して得られる
酵素液が利用できる。 更にまた、アルコール生産微生物としては、
Saccharomyces cerevisiol，Saccharomyces
uvarum，Saccharomyces formosensisなどのア
ルコール生産性酵母、あるいはZymomonas
mobilisのようなアルコール生産性細菌などが利
用できるが、セルロースからのアルコール生産を
効率よく行うには、耐熱性あるいは好熱油のアル
コール生産菌を使用することが好ましい。 第１発酵槽における反応条件は、セルロース性
物質がセルロース分解酵素により速やかに糖化さ
れアルコール生産微生物が安定して増殖を繰り返
す条件が好ましく、使用するセルロース性物質、
セルロース分解酵素、アルコール生産微生物によ
つても異なるが、温度30〜40℃、反応時間10〜30
時間、発酵醪の最終濃度8V／Ｖ％以下、特に５
〜7V／Ｖ％が好ましい。 斯くして発酵を行つた後、その発酵醪の一部、
好ましくは1/2〜2/3を抜き取つて第２発酵槽に移
される。第１発酵槽の残液には抜き取つたものと
略同量のセルロース性物質と更にセルロース分解
酵素を補給して発酵を行う。尚第１発酵槽には、
酵母エキス、ポリペプトンコーンステイーブリカ
ー等の栄養源を添加することもできる。 第２発酵槽には、第１槽から移行するセルロー
ス分解酵素及びアルコール生産微生物によつて糖
化発酵される量のセルロース性物質を固形のまま
加え発酵を行う。この発酵は、30〜40℃で24〜48
時間行うのが好ましい。このようにすると、第２
発酵槽では更に２〜4V／Ｖ％のアルコールが生
産され、最終濃度約10V／Ｖ％の高濃度アルコー
ルが得られる。 以上述べたように、本発明によると、セルロー
ス性物質よりアルコールを製造するに際し、セル
ロース分解酵素とアルコール生産微生物を同時に
作用させ効率的にセルロース性物質からのアルコ
ール生産を行い、その上半連続操作により酒母の
製造を不要とし、また２つの発酵槽を作用するこ
とにより、従来の方法に比べ効率的に一層高濃度
のアルコール生産が可能であるので、本発明はバ
イオマス転換エネルギーとしてのセルロース性物
質からのアルコール生産に有力な工業的方法を提
供するものである。 次に実施例を挙げて説明する。 実施例 １ 本実施例では、撹拌機を備えた２容の発酵槽
を使用して行つた。 (i) 第１発酵槽に、市販のトリコデルマ起原のセ
ルラーゼ製剤TAP−６（天野製薬(株)製）100ｇ
をPH4.8，0.05Mクエン酸緩衝液に溶解した酵
素液１、セルロース性物質としてアルカリ処
理バガス（セルロース含量81％）250ｇ、栄養
源として酵母エキス３ｇ、麦芽エキス３ｇ、ポ
リペプトン５ｇ、さらに前培養により得られた
酵母（Saccharomyces uvarum ATCC26602）
を１ml当り108個になるように添加し、培養温
度37℃、撹拌数300rpmの条件で反応を開始し
た。仕込み開始から24時間後、発酵醪の2/3量
を第２発酵槽に送つた。第１発酵槽には、抜き
取つた発酵醪に相当するアルカリ処理バガス
167ｇ、栄養源およびセルラーゼ製剤66ｇを溶
解した酵素液666mlを添加し、上記と同様にし
て発酵を行い、これを繰り返した。その結果は
第１表に示すとおりであり、酵母は安定に増殖
を繰り返し、約7V／Ｖ％のアルコールが25日
間安定に生産された。 (ii) 第２発酵槽の発酵醪にアルカリ処理バガス66
ｇを加え、37℃、300rpmで48時間発酵を行つ
た。その結果は第１表のとおりであり、約
10V／Ｖ％のアルコールが安定して生産され
た。
度アルコールを半連続的に高収率で製造する方法
に関する。 従来、生物学的手段により、セルロース性物質
からアルコールを製造する方法としては、主とし
て次の３つの方法が知られている。セルロース
性物質にセルロース分解酵素を作用させてグルコ
ースを生成させ、次いでこのグルコースにアルコ
ール生産能を有する微生物（以下、「アルコール
生産微生物」と称することもある）を作用させる
方法。セルロース性物質にセルロース分解酵素
とアルコール生産微生物を同時に作用させ、同一
発酵槽中で糖化とアルコール発酵を行う、所謂糖
化発酵並行方式（SSF）による方法。セルロー
ス性物質にセルロース発酵性細菌を作用させて、
一段階でアルコールを製造する方法。 しかしながら、の方法は、セルロース分解酵
素による糖化工程を含まないので、及びの方
法に比較して工程が単純であるが、最終アルコー
ル濃度が低く、また菌の増殖速度が遅いなどの欠
点があり、未だ実用に供されていない。 の方法は、固定化微生物等を用いた連続発酵
が可能であるが、セルロース性物質よりグルコー
スを生成する反応において生産物阻害が生じ、セ
ルロース分解速度及び最終分解率が劣ることが認
められており、高濃度の糖化液を調製することが
極めて困難であるという欠点を有する。 また、の方法は、糖化とアルコール発酵を同
一発酵槽中で一挙に行うことができるので、反応
系が簡略化され、かつセルロース糖化速度、最終
糖化率が増大するという利点はあるが、操作上、
固定化微生物等を用いる連続発酵は困難であり、
回分的にアルコール生産微生物を培養して添加し
なければならないという欠点を有する。 斯かる実情において、本発明者は、上記欠点を
克服せんと鋭意研究を行い、セルロース性物質に
セルロース分解酵素とアルコール生産微生物を同
時に作用させる前記の方法において、所定時間
間隔毎に発酵醪の一部（1/2〜2/3量）を抜き取
り、残液に抜き取つた量に相当する基質（セルロ
ース性物質）とセルロース分解酵素を補給して糖
化発酵を繰り返したところ、発酵醪中のアルコー
ル生産微生物が増殖し、半連続的に比較的高濃度
のアルコールが製造されることを見出した。 しかし、この方法では、セルロース性物質の濃
度を高めると反応液の流動性が著しく低下するた
め半連続運転が困難となり、またセルロース性物
質がアルコール生産微生物の増殖が抑えるように
なるため補給するセルロース性物質の量が制約を
受けることがある。 そこで、本発明者は更に研究を行い、２つの発
酵槽を使用し、その一つ（第１発酵槽）ではセル
ロース性物質の糖化とアルコール生産微生物の増
殖に適した条件下で同時糖化発酵を行い、他の１
つ（第２発酵槽）では、第１発酵槽で得た発酵醪
を用いて、これにセルロース性物質のみを添加し
て糖化発酵を行えば高濃度アルコールが半連続的
に製造されることを見出し、本発明を完成した。 すなわち、本発明は、第１発酵槽にセルロース
性物質、セルロース分解酵素及びアルコール発酵
能を有する微生物を加えて同時糖化発酵を行い、
その発酵醪の一部を第２発酵槽に移し、第１発酵
槽にはセルロース性物質及びセルロース分解酵素
を補給して同時糖化発酵を行い、また第２発酵槽
にはセルロース性物質のみを加えて糖化発酵を行
い、第２発酵槽からアルコールを採取することを
特徴とするセルロースから高濃度アルコールを半
連続的に製造する方法を提供するものである。 本発明において原料物質として用いられるセル
ロース性物質としては、純セルロースもしくは木
材、稲わら、バガスなどの農林産物、新聞紙、ダ
ンボール紙などのセルロースを主要構成分とする
物質が挙げられる。木材、稲わら、バガスなどの
農林産物は粉砕、破砕又はアルカリ処理等の物理
的あるいは化学的前処理を行つたものを使用する
のが好ましい。 また、セルロース分解酵素としては、市販の各
種のセルラーゼ製剤あるいはトリコデルマ・リー
セイなどのセルラーゼ生産菌を培養して得られる
酵素液が利用できる。 更にまた、アルコール生産微生物としては、
Saccharomyces cerevisiol，Saccharomyces
uvarum，Saccharomyces formosensisなどのア
ルコール生産性酵母、あるいはZymomonas
mobilisのようなアルコール生産性細菌などが利
用できるが、セルロースからのアルコール生産を
効率よく行うには、耐熱性あるいは好熱油のアル
コール生産菌を使用することが好ましい。 第１発酵槽における反応条件は、セルロース性
物質がセルロース分解酵素により速やかに糖化さ
れアルコール生産微生物が安定して増殖を繰り返
す条件が好ましく、使用するセルロース性物質、
セルロース分解酵素、アルコール生産微生物によ
つても異なるが、温度30〜40℃、反応時間10〜30
時間、発酵醪の最終濃度8V／Ｖ％以下、特に５
〜7V／Ｖ％が好ましい。 斯くして発酵を行つた後、その発酵醪の一部、
好ましくは1/2〜2/3を抜き取つて第２発酵槽に移
される。第１発酵槽の残液には抜き取つたものと
略同量のセルロース性物質と更にセルロース分解
酵素を補給して発酵を行う。尚第１発酵槽には、
酵母エキス、ポリペプトンコーンステイーブリカ
ー等の栄養源を添加することもできる。 第２発酵槽には、第１槽から移行するセルロー
ス分解酵素及びアルコール生産微生物によつて糖
化発酵される量のセルロース性物質を固形のまま
加え発酵を行う。この発酵は、30〜40℃で24〜48
時間行うのが好ましい。このようにすると、第２
発酵槽では更に２〜4V／Ｖ％のアルコールが生
産され、最終濃度約10V／Ｖ％の高濃度アルコー
ルが得られる。 以上述べたように、本発明によると、セルロー
ス性物質よりアルコールを製造するに際し、セル
ロース分解酵素とアルコール生産微生物を同時に
作用させ効率的にセルロース性物質からのアルコ
ール生産を行い、その上半連続操作により酒母の
製造を不要とし、また２つの発酵槽を作用するこ
とにより、従来の方法に比べ効率的に一層高濃度
のアルコール生産が可能であるので、本発明はバ
イオマス転換エネルギーとしてのセルロース性物
質からのアルコール生産に有力な工業的方法を提
供するものである。 次に実施例を挙げて説明する。 実施例 １ 本実施例では、撹拌機を備えた２容の発酵槽
を使用して行つた。 (i) 第１発酵槽に、市販のトリコデルマ起原のセ
ルラーゼ製剤TAP−６（天野製薬(株)製）100ｇ
をPH4.8，0.05Mクエン酸緩衝液に溶解した酵
素液１、セルロース性物質としてアルカリ処
理バガス（セルロース含量81％）250ｇ、栄養
源として酵母エキス３ｇ、麦芽エキス３ｇ、ポ
リペプトン５ｇ、さらに前培養により得られた
酵母（Saccharomyces uvarum ATCC26602）
を１ml当り108個になるように添加し、培養温
度37℃、撹拌数300rpmの条件で反応を開始し
た。仕込み開始から24時間後、発酵醪の2/3量
を第２発酵槽に送つた。第１発酵槽には、抜き
取つた発酵醪に相当するアルカリ処理バガス
167ｇ、栄養源およびセルラーゼ製剤66ｇを溶
解した酵素液666mlを添加し、上記と同様にし
て発酵を行い、これを繰り返した。その結果は
第１表に示すとおりであり、酵母は安定に増殖
を繰り返し、約7V／Ｖ％のアルコールが25日
間安定に生産された。 (ii) 第２発酵槽の発酵醪にアルカリ処理バガス66
ｇを加え、37℃、300rpmで48時間発酵を行つ
た。その結果は第１表のとおりであり、約
10V／Ｖ％のアルコールが安定して生産され
た。
【表】
【表】
実施例 ２
セルロース分解酵素として、トリコデルマ・リ
ーセイのセルラーゼ高生産変異株の培養液を過
して得た酵素液を使用し、第１発酵槽及び第２発
酵槽へのアルカリ処理バガスの添加量をそれぞれ
150ｇ（２回目以後は100ｇ）及び50ｇとし、第２
発酵槽の発酵を24時間とする以外は実施例１と同
様に操作した。その結果は第２表のとおりであ
り、第２発酵槽から7V／Ｖ％のアルコールが14
日間安定して収得された。
ーセイのセルラーゼ高生産変異株の培養液を過
して得た酵素液を使用し、第１発酵槽及び第２発
酵槽へのアルカリ処理バガスの添加量をそれぞれ
150ｇ（２回目以後は100ｇ）及び50ｇとし、第２
発酵槽の発酵を24時間とする以外は実施例１と同
様に操作した。その結果は第２表のとおりであ
り、第２発酵槽から7V／Ｖ％のアルコールが14
日間安定して収得された。
【表】
【表】
Claims (1)
- １ 第１発酵槽にセルロース性物質、セルロース
分解酵素及びアルコール発酵能を有する微生物を
加えて同時糖化発酵を行い、その発酵醪の一部を
第２発酵槽に移し、第１発酵槽にはセルロース性
物質及びセルロース分解酵素を補給して発酵を行
い、また第２発酵槽にはセルロース性物質のみを
加えて同時糖化発酵を行い、第２発酵槽からアル
コールを採取することを特徴とするセルロースか
ら高濃度アルコールを半連続的に製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224784A JPS60244294A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | セルロ−スから高濃度アルコ−ルを半連続的に製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224784A JPS60244294A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | セルロ−スから高濃度アルコ−ルを半連続的に製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60244294A JPS60244294A (ja) | 1985-12-04 |
| JPH0358715B2 true JPH0358715B2 (ja) | 1991-09-06 |
Family
ID=14322276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10224784A Granted JPS60244294A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | セルロ−スから高濃度アルコ−ルを半連続的に製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60244294A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3785132T2 (de) * | 1986-04-16 | 1993-10-21 | Sumitomo Chemical Co | Herstellung optisch aktiver cyclopropancarbonsäuren. |
| JP2000340238A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Nippon Shokuryo Kk | 太陽光発電と燃料電池発電を利用する住宅等のエネルギー供給システム |
| JP4756276B2 (ja) * | 2006-10-16 | 2011-08-24 | 独立行政法人森林総合研究所 | エタノールの製造方法 |
| WO2008047679A1 (fr) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Procédé et appareil de fabrication d'éthanol |
| JP5091523B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-12-05 | 三井造船株式会社 | アルコール生産方法 |
| US7807419B2 (en) * | 2007-08-22 | 2010-10-05 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for concentrated biomass saccharification |
| JP5733654B2 (ja) * | 2009-12-04 | 2015-06-10 | 愛媛県 | セルロースの糖化方法 |
| JP5589391B2 (ja) * | 2010-01-08 | 2014-09-17 | 王子ホールディングス株式会社 | 併行糖化発酵反応によるエタノールの連続製造方法 |
-
1984
- 1984-05-21 JP JP10224784A patent/JPS60244294A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60244294A (ja) | 1985-12-04 |
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