JPH07121963B2 - リグノセルロース系バイオマスの処理方法 - Google Patents
リグノセルロース系バイオマスの処理方法Info
- Publication number
- JPH07121963B2 JPH07121963B2 JP28374288A JP28374288A JPH07121963B2 JP H07121963 B2 JPH07121963 B2 JP H07121963B2 JP 28374288 A JP28374288 A JP 28374288A JP 28374288 A JP28374288 A JP 28374288A JP H07121963 B2 JPH07121963 B2 JP H07121963B2
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- Japan
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- treatment
- saturated steam
- hemicellulose
- steaming
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Description
【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、リグノセルロース系バイオマスの発酵原料
化、飼料化、または各成分の有効利用のための処理方法
に関する。
化、飼料化、または各成分の有効利用のための処理方法
に関する。
［従来の技術］ リグノセルロース系バイオマスとしては、広葉樹系木質
原料、針葉樹系木質原料、稲わら、バガス、竹などがあ
り、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンから構成
されている。セルロースやヘミセルロースはリグニンと
強固に結合しているため、各構成要素を分離して有効利
用するためには高温高圧での蒸煮処理、薬剤処理などが
用いられている。
原料、針葉樹系木質原料、稲わら、バガス、竹などがあ
り、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンから構成
されている。セルロースやヘミセルロースはリグニンと
強固に結合しているため、各構成要素を分離して有効利
用するためには高温高圧での蒸煮処理、薬剤処理などが
用いられている。
特開昭59−204997には、植物バイオマス資源を高温高圧
で蒸煮後、瞬時に大気又は大気近くの低温低圧条件下に
放出して爆砕し、爆砕物の少なくとも一部を水及び有機
溶媒で抽出し、水抽出画分からヘミセルロースを構成す
る単糖類を分離し、有機溶剤抽出画分からリグニンを分
離し、抽出残渣としてセルロース画分を得ることを特徴
とする植物バイオマス資源の総合利用可能な処理方法が
開示されており、爆砕前の蒸煮条件としては15〜40Kg/c
m2Gの飽和スチームで１〜20分間行うことが好ましいと
記載されている。
で蒸煮後、瞬時に大気又は大気近くの低温低圧条件下に
放出して爆砕し、爆砕物の少なくとも一部を水及び有機
溶媒で抽出し、水抽出画分からヘミセルロースを構成す
る単糖類を分離し、有機溶剤抽出画分からリグニンを分
離し、抽出残渣としてセルロース画分を得ることを特徴
とする植物バイオマス資源の総合利用可能な処理方法が
開示されており、爆砕前の蒸煮条件としては15〜40Kg/c
m2Gの飽和スチームで１〜20分間行うことが好ましいと
記載されている。
この爆砕処理により、セルロースの酵素糖化率が向上す
るなどの利点がある。
るなどの利点がある。
しかし爆砕処理においては、原料の酵素糖化率を向上さ
せるため、高温・高圧条件、例えば40Kg/cm2G、250℃の
飽和スチームでの蒸煮処理を伴うので、適度に分解して
単糖やオリゴ糖などの糖類となるべき原料中のヘミセル
ロース分はそのほとんどが熱分解してフルフラール類や
酸類を生成してしまい、糖類として回収することが出来
ない。
せるため、高温・高圧条件、例えば40Kg/cm2G、250℃の
飽和スチームでの蒸煮処理を伴うので、適度に分解して
単糖やオリゴ糖などの糖類となるべき原料中のヘミセル
ロース分はそのほとんどが熱分解してフルフラール類や
酸類を生成してしまい、糖類として回収することが出来
ない。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、爆砕処理の利点を失うことなくヘミセルロー
スの有効利用をはかることができ、広葉樹のみならず針
葉樹をも含むリグノセルロース系バイオマスを対象とし
て、これを発酵原料や飼料として利用するための処理方
法を提供することを目的とする。
スの有効利用をはかることができ、広葉樹のみならず針
葉樹をも含むリグノセルロース系バイオマスを対象とし
て、これを発酵原料や飼料として利用するための処理方
法を提供することを目的とする。
ロ．発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 本発明に関わるリグノセルロース系バイオマスの処理方
法は、リグノセルロース系バイオマス原料を１〜15Kg/c
m2Gの飽和スチームで蒸煮処理する工程、蒸煮処理物に
水を加えて可溶分を抽出する工程及び抽出残渣を15〜50
Kg/cm2Gの飽和スチームで１〜30分間蒸煮処理した後急
速に減圧する爆砕処理を行う工程からなる。
法は、リグノセルロース系バイオマス原料を１〜15Kg/c
m2Gの飽和スチームで蒸煮処理する工程、蒸煮処理物に
水を加えて可溶分を抽出する工程及び抽出残渣を15〜50
Kg/cm2Gの飽和スチームで１〜30分間蒸煮処理した後急
速に減圧する爆砕処理を行う工程からなる。
本発明における原料としてはリグノセルロース系バイオ
マスならばいずれでもよく、広葉樹、針葉樹、稲わら、
バガス、竹などを使用できる。
マスならばいずれでもよく、広葉樹、針葉樹、稲わら、
バガス、竹などを使用できる。
第１段階の蒸煮処理は温和な条件で行う。原料とするリ
グノセルロース系バイオマスの種類や目的によって異な
るが、１〜15Kg/cm2Gの飽和スチーム（120〜200℃）で
蒸煮処理する。この蒸煮処理に必要な時間は１〜30分程
度である。圧力の低い飽和スチームを使用した場合30分
以上蒸煮処理したほうがヘミセルロースの回収率がより
高くなる場合もあるが、エネルギー消費の面からは処理
時間をあまり長くすることは得策でなく、その場合は15
Kg/cm2Gを越えない範囲で圧力の高い飽和スチームを使
用して蒸煮処理時間を30分以内に留めるようにしたほう
が良い。
グノセルロース系バイオマスの種類や目的によって異な
るが、１〜15Kg/cm2Gの飽和スチーム（120〜200℃）で
蒸煮処理する。この蒸煮処理に必要な時間は１〜30分程
度である。圧力の低い飽和スチームを使用した場合30分
以上蒸煮処理したほうがヘミセルロースの回収率がより
高くなる場合もあるが、エネルギー消費の面からは処理
時間をあまり長くすることは得策でなく、その場合は15
Kg/cm2Gを越えない範囲で圧力の高い飽和スチームを使
用して蒸煮処理時間を30分以内に留めるようにしたほう
が良い。
ヘミセルロースは第１段階の温和な条件下での蒸煮処理
工程で水溶性の糖類に分解し、第２段階の抽出工程で水
溶液として分離される。
工程で水溶性の糖類に分解し、第２段階の抽出工程で水
溶液として分離される。
第２段階の抽出工程での抽出条件としては20〜100℃の
温度が好ましく、処理時間５〜30分程度でよい。
温度が好ましく、処理時間５〜30分程度でよい。
第３段階の爆砕処理のための蒸煮処理条件は原料とする
リグノセルロース系バイオマスの種類に応じて適宜設定
すれば良い。すなわち広葉樹などのような比較的分解し
やすい原料の場合は15〜40Kg/cm2Gの飽和スチームで、
また針葉樹のような分解しにくい原料の場合は35〜50Kg
/cm2Gの飽和スチームで蒸煮処理した後急速に減圧する
爆砕処理を行う。蒸煮処理時間も原料の種類に応じて適
宜設定すれば良いが、一般に温度が高ければ短めに、温
度が低ければ長めにするのが良い。
リグノセルロース系バイオマスの種類に応じて適宜設定
すれば良い。すなわち広葉樹などのような比較的分解し
やすい原料の場合は15〜40Kg/cm2Gの飽和スチームで、
また針葉樹のような分解しにくい原料の場合は35〜50Kg
/cm2Gの飽和スチームで蒸煮処理した後急速に減圧する
爆砕処理を行う。蒸煮処理時間も原料の種類に応じて適
宜設定すれば良いが、一般に温度が高ければ短めに、温
度が低ければ長めにするのが良い。
［実施例１］ スギのチップを15Kg/cm2G、200℃の飽和スチームを用い
て10分間蒸煮処理した後80℃の水を加え30分間処理して
可溶分を抽出した。抽出液中の糖類を測定し、原料中の
ヘミセルロースを基準としてヘミセルロース回収率を算
出したところ80％であった。
て10分間蒸煮処理した後80℃の水を加え30分間処理して
可溶分を抽出した。抽出液中の糖類を測定し、原料中の
ヘミセルロースを基準としてヘミセルロース回収率を算
出したところ80％であった。
次いで40Kg/cm2G、250℃の飽和スチームを用いて10分間
蒸煮処理した後、大気中へ放出させる爆砕処理を行っ
た。得られた爆砕処理物中のセルロース回収率は原料中
セルロース基準で46％であった。
蒸煮処理した後、大気中へ放出させる爆砕処理を行っ
た。得られた爆砕処理物中のセルロース回収率は原料中
セルロース基準で46％であった。
また得られた爆砕処理物を風乾し、これをpH4.5クエン
酸緩衝液に懸濁し、セルラーゼ（ろ紙破壊力8000U）を
１％添加後45℃で48時間振盪し、爆砕処理物中のセルロ
ースを糖化して生成するグルコース量を測定し酵素糖化
率を求めたところ爆砕処理物中のセルロース基準で90％
であった。結果をまとめて第１表に示す。
酸緩衝液に懸濁し、セルラーゼ（ろ紙破壊力8000U）を
１％添加後45℃で48時間振盪し、爆砕処理物中のセルロ
ースを糖化して生成するグルコース量を測定し酵素糖化
率を求めたところ爆砕処理物中のセルロース基準で90％
であった。結果をまとめて第１表に示す。
［比較例１］ 実施例１で使用したのと同じスギのチップを40Kg/cm
2G、250℃の飽和スチームで10分間蒸煮処理した後直ち
に減圧して爆砕処理した。得られた爆砕処理物について
実施例１と同様にヘミセルロース回収率、セルロース回
収率及び爆砕処理物中のセルロースの酵素糖化率を測定
した。結果をまとめて第１表に示す。
2G、250℃の飽和スチームで10分間蒸煮処理した後直ち
に減圧して爆砕処理した。得られた爆砕処理物について
実施例１と同様にヘミセルロース回収率、セルロース回
収率及び爆砕処理物中のセルロースの酵素糖化率を測定
した。結果をまとめて第１表に示す。
比較例１に比べて実施例１ではヘミセルロースの回収率
が大幅に向上していることがわかる。
が大幅に向上していることがわかる。
［実施例２］ 実施例１で使用したのと同じスギのチップを15Kg/cm
2G、200℃の飽和スチームを用いて10分間蒸煮処理した
後80℃の水を加え30分間処理して可溶分を抽出した。抽
出液中の糖類を測定し、原料中のヘミセルロースを基準
としてヘミセルロース回収率を算出したところ80％であ
った。
2G、200℃の飽和スチームを用いて10分間蒸煮処理した
後80℃の水を加え30分間処理して可溶分を抽出した。抽
出液中の糖類を測定し、原料中のヘミセルロースを基準
としてヘミセルロース回収率を算出したところ80％であ
った。
次いで30〜60Kg/cm2G、235〜275℃の飽和スチームを用
いて１〜15分間蒸煮処理した後、大気中へ放出させる爆
砕処理を行った。得られた爆砕処理物について、実施例
１と同様にしてセルロースの酵素糖化率を測定した。結
果を第２表に示す。
いて１〜15分間蒸煮処理した後、大気中へ放出させる爆
砕処理を行った。得られた爆砕処理物について、実施例
１と同様にしてセルロースの酵素糖化率を測定した。結
果を第２表に示す。
［実施例３］ 実施例１で使用したのと同じスギのチップを原料として
第１段階の蒸煮処理条件を１〜15Kg/cm2Gの飽和スチー
ムで処理時間を５〜30分と変えた試験を行った。抽出液
中の糖類を測定し、原料中のヘミセルロースを基準とし
てヘミセルロース回収率を算出した結果を第３表に示
す。
第１段階の蒸煮処理条件を１〜15Kg/cm2Gの飽和スチー
ムで処理時間を５〜30分と変えた試験を行った。抽出液
中の糖類を測定し、原料中のヘミセルロースを基準とし
てヘミセルロース回収率を算出した結果を第３表に示
す。
スギのチップの場合、１〜15Kg/cm2Gの範囲の飽和スチ
ームでは、圧力が高いほど、また時間が長いほどヘミセ
ルロースの回収率は向上した。
ームでは、圧力が高いほど、また時間が長いほどヘミセ
ルロースの回収率は向上した。
なお20Kg/cm2Gの飽和スチームを使用した場合はヘミセ
ルロースの回収率はかえって低下した。
ルロースの回収率はかえって低下した。
抽出残渣の爆砕処理に際しては、いずれの場合もおおむ
ね実施例２と同様な結果が得られた。
ね実施例２と同様な結果が得られた。
［実施例４］ コジイ（広葉樹）のチップを9Kg/cm2G（180℃）の飽和
スチームで10分間蒸煮処理した後処理物に水を加え80℃
で30分かけて水可溶分を抽出し、抽出残渣を20Kg/cm2G
（215℃）の飽和スチームで10分間蒸煮処理した後、大
気中へ放出させる爆砕処理を行った。実施例１と同様に
してヘミセルロース回収率、セミロース回収率及び爆砕
処理物中のセルロースの酵素糖化率を測定した。結果を
まとめて第４表に示す。
スチームで10分間蒸煮処理した後処理物に水を加え80℃
で30分かけて水可溶分を抽出し、抽出残渣を20Kg/cm2G
（215℃）の飽和スチームで10分間蒸煮処理した後、大
気中へ放出させる爆砕処理を行った。実施例１と同様に
してヘミセルロース回収率、セミロース回収率及び爆砕
処理物中のセルロースの酵素糖化率を測定した。結果を
まとめて第４表に示す。
［比較例２］ 実施例４で使用したのと同じコジイのチップを20Kg/cm2
G、215℃の飽和スチームで10分間蒸煮処理した後直ちに
減圧して爆砕処理した。得られた爆砕処理物について比
較例１と同様にヘミセルロース回収率、セルロース回収
率及び爆砕処理物中のセルロースの酵素糖化率を測定し
た。結果をまとめて第４表に示す。
G、215℃の飽和スチームで10分間蒸煮処理した後直ちに
減圧して爆砕処理した。得られた爆砕処理物について比
較例１と同様にヘミセルロース回収率、セルロース回収
率及び爆砕処理物中のセルロースの酵素糖化率を測定し
た。結果をまとめて第４表に示す。
広葉樹の場合も、比較例２に比べて実施例４ではヘミセ
ルロースの回収率が大幅に向上していることがわかる。
ルロースの回収率が大幅に向上していることがわかる。
ハ．発明の効果 爆砕処理の利点を失うことなくヘミセルロースの有効利
用をはかることができ、広葉樹のみならず針葉樹をも含
むリグノセルロース系バイオマスを対象として、これを
発酵原料や飼料として利用することができる。
用をはかることができ、広葉樹のみならず針葉樹をも含
むリグノセルロース系バイオマスを対象として、これを
発酵原料や飼料として利用することができる。
フロントページの続き (72)発明者 松居 伸 神奈川県横須賀市浦賀町５―60―71 (72)発明者 伊藤 和慶 京都府宇治市槙島町本屋敷40―１ グリー ンタウン槙島208―308 (72)発明者 高野 耕司 神奈川県横浜市鶴見区岸谷４―25―25 (72)発明者 柿本 尚宏 大阪府高槻市安岡寺町５―23―１
Claims (1)
- 【請求項１】リグノセルロース系バイオマス原料を１〜
15Kg/cm2Gの飽和スチームで蒸煮処理する工程、蒸煮処
理物に水を加えて可溶分を抽出する工程及び抽出残渣を
15〜50Kg/cm2Gの飽和スチームで１〜30分間蒸煮処理し
た後急速に減圧する爆砕処理を行う工程からなるリグノ
セルロース系バイオマスの処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28374288A JPH07121963B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | リグノセルロース系バイオマスの処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28374288A JPH07121963B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | リグノセルロース系バイオマスの処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02131591A JPH02131591A (ja) | 1990-05-21 |
| JPH07121963B2 true JPH07121963B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=17669519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28374288A Expired - Fee Related JPH07121963B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | リグノセルロース系バイオマスの処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07121963B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012231683A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Equos Research Co Ltd | セルロースの糖化方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003104929A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Toyota Motor Corp | グリコルアルデヒドの生成方法 |
| JP5044901B2 (ja) * | 2005-06-14 | 2012-10-10 | 不二製油株式会社 | 水溶性多糖類の製造方法 |
| TW201040279A (en) * | 2009-03-31 | 2010-11-16 | Chemtex Italia S R L | Improved biomass pretreatment process |
| AU2011213186B2 (en) * | 2010-02-03 | 2013-10-17 | Archer Daniels Midland Company | Improved process for fractionation of lignocellulosic biomass |
| CN104017095B (zh) * | 2013-03-01 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 竹子多糖的提取法 |
| CN110306374A (zh) * | 2018-03-20 | 2019-10-08 | 郑庆义 | 一种分离提取植物秸秆中木质素的方法及植物秸秆综合利用方法 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28374288A patent/JPH07121963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012231683A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Equos Research Co Ltd | セルロースの糖化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02131591A (ja) | 1990-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |