JPS606199B2 - バイオマス酵素処理用前処理法 - Google Patents
バイオマス酵素処理用前処理法Info
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- JPS606199B2 JPS606199B2 JP56080999A JP8099981A JPS606199B2 JP S606199 B2 JPS606199 B2 JP S606199B2 JP 56080999 A JP56080999 A JP 56080999A JP 8099981 A JP8099981 A JP 8099981A JP S606199 B2 JPS606199 B2 JP S606199B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はバイオマス酵素処理用前処理法に関し、さらに
詳しくはバイオマスを硫化アルカリで蒸煮処理すること
を特徴とする酵素処理用前処理法に関する。
詳しくはバイオマスを硫化アルカリで蒸煮処理すること
を特徴とする酵素処理用前処理法に関する。
近時いわゆるバイオマス中のセルロースを酵素的に分解
して、その単量体であるグルコースとし、このグルコー
スについて発酵工程を経てエタノールを取得し、このエ
タノールを液体燃料もしくは化学原料とすることが検討
されている。
して、その単量体であるグルコースとし、このグルコー
スについて発酵工程を経てエタノールを取得し、このエ
タノールを液体燃料もしくは化学原料とすることが検討
されている。
上記プロセスの最大の難点は、原料セルロース系資源が
おしなべてリグニンーヘミセルロース−セルロース複合
体を形成しており、そのままではセルラーゼ酵素の作用
を受け難い点にある。従来バイオマスの酵素分解のため
の前処理法としてはアルカリ処理方法が知られているが
、この処理方法は長い処理時間を要しあまり実用的でな
い。さればバイオマスの直接酵素分解または水による蒸
煮方法によるときは、バイオマスまたは被処理物の酵素
分解率（後述）が激減する。また一般に原料セルロース
系資源からＱ−セルロースをとり出す方法については、
木材等からパルプを製造する方法として硫化アルカリ法
、アルカリ一硫化アルカリ法、亜硫酸法、が使用されて
いる。この公知のパルプ製造法にあっては、多くの場合
セルロース系資源を抄紙可能な程度まで解砕し、Ｑ−セ
ルロースに純化することを目的とする。しかしながらセ
ルロース系資源を酵素分解に適するように前処理すると
いうことは、いうなればセルロース系資源を構成するり
グニン−へミセルロース−セルロース複合体内の結合を
化学的にゆるめることを意味し、必らずしも前述のパル
プ化そのものを意味しない。従っていかなる前処理方法
がセルロース系資源のセルラーゼによる分解のための上
記目的に適う前処理方法であるかは明確でなかった。本
発明者らはセルロース系資源（以下バイオマスという）
のセルラーゼによる分解のための前処理方法につき鋭意
研究を行なった。
おしなべてリグニンーヘミセルロース−セルロース複合
体を形成しており、そのままではセルラーゼ酵素の作用
を受け難い点にある。従来バイオマスの酵素分解のため
の前処理法としてはアルカリ処理方法が知られているが
、この処理方法は長い処理時間を要しあまり実用的でな
い。さればバイオマスの直接酵素分解または水による蒸
煮方法によるときは、バイオマスまたは被処理物の酵素
分解率（後述）が激減する。また一般に原料セルロース
系資源からＱ−セルロースをとり出す方法については、
木材等からパルプを製造する方法として硫化アルカリ法
、アルカリ一硫化アルカリ法、亜硫酸法、が使用されて
いる。この公知のパルプ製造法にあっては、多くの場合
セルロース系資源を抄紙可能な程度まで解砕し、Ｑ−セ
ルロースに純化することを目的とする。しかしながらセ
ルロース系資源を酵素分解に適するように前処理すると
いうことは、いうなればセルロース系資源を構成するり
グニン−へミセルロース−セルロース複合体内の結合を
化学的にゆるめることを意味し、必らずしも前述のパル
プ化そのものを意味しない。従っていかなる前処理方法
がセルロース系資源のセルラーゼによる分解のための上
記目的に適う前処理方法であるかは明確でなかった。本
発明者らはセルロース系資源（以下バイオマスという）
のセルラーゼによる分解のための前処理方法につき鋭意
研究を行なった。
その結果、バイオマスを硫化アルカリ水溶液で蒸煮処理
することにより、被処理物のセルラーゼによる分解性が
顕著に向上することを見出し本発明を完成した。以上の
記述から明らかなように本発明の目的はバイオマスの前
処理方法、すなわちセルラーゼで易分解性の被処理物を
取得する方法を提供するにある。本発明はバイオマスを
硫化アルカリ水溶液で蒸煮することを特徴とするバイオ
マスの酵素処理用前処理法であり、その実施態様として
、バイオマスを切断粉砕して１０メッシュパス１５０メ
ッシュオンとしたものを使用する前記の方法、バイオマ
スに対し４〜４の重量倍の硫化アルカリ水溶液を用い、
該硫化アルカリの対バイオマス重量比は８〜１１０％で
ある前記の方法、蒸煮温度が９０〜２１０℃であり、蒸
煮時間が０．２５〜５時間である前記の方法、バイオマ
スがバガス、ブナ、シラカバ、エゾマツもしくはとうも
ろこし穂軸である前記の方法、硫化アルカリがＮａ２Ｓ
、Ｋ２Ｓ、（ＮＨ４）２Ｓ、ＫＨＳ、ＮａＨＳ、（Ｎ比
）２Ｓｘ、Ｎａ２ＳｘもしくはＫ２Ｓｘである前記の方
法を含むものである。
することにより、被処理物のセルラーゼによる分解性が
顕著に向上することを見出し本発明を完成した。以上の
記述から明らかなように本発明の目的はバイオマスの前
処理方法、すなわちセルラーゼで易分解性の被処理物を
取得する方法を提供するにある。本発明はバイオマスを
硫化アルカリ水溶液で蒸煮することを特徴とするバイオ
マスの酵素処理用前処理法であり、その実施態様として
、バイオマスを切断粉砕して１０メッシュパス１５０メ
ッシュオンとしたものを使用する前記の方法、バイオマ
スに対し４〜４の重量倍の硫化アルカリ水溶液を用い、
該硫化アルカリの対バイオマス重量比は８〜１１０％で
ある前記の方法、蒸煮温度が９０〜２１０℃であり、蒸
煮時間が０．２５〜５時間である前記の方法、バイオマ
スがバガス、ブナ、シラカバ、エゾマツもしくはとうも
ろこし穂軸である前記の方法、硫化アルカリがＮａ２Ｓ
、Ｋ２Ｓ、（ＮＨ４）２Ｓ、ＫＨＳ、ＮａＨＳ、（Ｎ比
）２Ｓｘ、Ｎａ２ＳｘもしくはＫ２Ｓｘである前記の方
法を含むものである。
以下に本発明を構成と効果につき詳細に説明する。
ィ 本発明の原料としてのバイオマス
セルロース系資源であれば原則的には何でも使用できる
。
。
しかるに本発明は効率的前処理法にかかるから、バイオ
マスの形態および水分が問題となる。該資源の木本であ
ると草本であるとを問わず、適切な寸法に切断され、も
しくは粉砕されていることならびに含有水分が適当に除
去され、もしくは調整されていることが望ましい。その
形態および水分は後述の処理剤すなわち硫化アルカリ水
溶液の迅速な浸透および処理後の洗浄を容易にするため
、１０メッシュパス１５０メッシュオン、好ましくは４
２メッシュパス８０メッシュオンの粉末とし、水分は５
の重量％以下、好ましくは３の重量％以下５重量％以上
とする。この形態はパルプ用チップの場合と大幅に異な
っていることは明らかである。バイオマスの種類として
はブナ、シラカバ、エゾマツのような木本の材料もしく
はバガス、とうもろこし穂軸のような草本の材料のいず
れも使用できる。中でも切断、粉砕と水分調整（乾燥）
の容易な点からバガスは好ましい原料の一つである。ロ
本発明に使用する硫化アルカリ水溶液バイオマスに対
して４〜４の重量倍、好ましくは６〜２の重量倍使用す
る。
マスの形態および水分が問題となる。該資源の木本であ
ると草本であるとを問わず、適切な寸法に切断され、も
しくは粉砕されていることならびに含有水分が適当に除
去され、もしくは調整されていることが望ましい。その
形態および水分は後述の処理剤すなわち硫化アルカリ水
溶液の迅速な浸透および処理後の洗浄を容易にするため
、１０メッシュパス１５０メッシュオン、好ましくは４
２メッシュパス８０メッシュオンの粉末とし、水分は５
の重量％以下、好ましくは３の重量％以下５重量％以上
とする。この形態はパルプ用チップの場合と大幅に異な
っていることは明らかである。バイオマスの種類として
はブナ、シラカバ、エゾマツのような木本の材料もしく
はバガス、とうもろこし穂軸のような草本の材料のいず
れも使用できる。中でも切断、粉砕と水分調整（乾燥）
の容易な点からバガスは好ましい原料の一つである。ロ
本発明に使用する硫化アルカリ水溶液バイオマスに対
して４〜４の重量倍、好ましくは６〜２の重量倍使用す
る。
４重量倍未満では迅速な浸透燈枠が困難であり、４の重
量倍を超えても格別の効果の向上はない。
量倍を超えても格別の効果の向上はない。
硫化アルカリとしては限定されないが、Ｎａぶ、Ｋ２Ｓ
、（ＮＨ４）２Ｓ、ＫＨＳ、ＮａＨＳ、（ＮＨ４）２Ｓ
Ｘ、Ｋ２ＳＸもしくはＮａ２Ｓｘが使用し易い。かかる
硫化アルカリはバイオマスに対して８〜１１０重量％、
好ましくは１０〜１０の重量％使用する。使用量がこの
範囲より少ないと本発明の前処理効果が低下し、この範
囲を超えても格別の効果の向上はない。ハ 葵煮条件 本発明の方法に使用する前述ィのバイオマスおよび前述
ロの硫化アルカリ水溶液は予め混合、もし〈は蒸煮缶中
で混合してのち、昇温して蒸煮温度に保つ。
、（ＮＨ４）２Ｓ、ＫＨＳ、ＮａＨＳ、（ＮＨ４）２Ｓ
Ｘ、Ｋ２ＳＸもしくはＮａ２Ｓｘが使用し易い。かかる
硫化アルカリはバイオマスに対して８〜１１０重量％、
好ましくは１０〜１０の重量％使用する。使用量がこの
範囲より少ないと本発明の前処理効果が低下し、この範
囲を超えても格別の効果の向上はない。ハ 葵煮条件 本発明の方法に使用する前述ィのバイオマスおよび前述
ロの硫化アルカリ水溶液は予め混合、もし〈は蒸煮缶中
で混合してのち、昇温して蒸煮温度に保つ。
蒸煮温度の範囲は９０〜２１０℃であり、蒸煮時間は使
用バイオマスの種類、バイオマスと硫化アルカリ水溶液
の比率、バイオマスと硫化アルカリの比率によって異な
ってくるが、包括的には０．２虫時間ないし５時間、好
ましくは０．２虫時間ないし１時間で、このように燕煮
時間が短いのが本発明の方法の特徴の一つである。蒸煮
はバッチ工程でも連続工程でも行なうことができる。ま
た蒸煮液からの硫化アルカリの回収もしくは循環使用に
ついてはパルプ製造の場合に準じて行なうことができる
。蒸煮処理終了後の被処理バイオマスと蒸煮液の分離な
らびに被処理バイオマスの洗浄、脱水、乾燥についても
パルプ製造の場合に準ずる。‐本発明の特徴的効果 前述のように本発明の方法が簡易、迅速に実施し得るこ
とは、本発明の重要な効果であるが、本発明の効果は最
も端的に上記被処理バイオマス（以下これを単に被処理
バイオマスと称する）にあらわれる。
用バイオマスの種類、バイオマスと硫化アルカリ水溶液
の比率、バイオマスと硫化アルカリの比率によって異な
ってくるが、包括的には０．２虫時間ないし５時間、好
ましくは０．２虫時間ないし１時間で、このように燕煮
時間が短いのが本発明の方法の特徴の一つである。蒸煮
はバッチ工程でも連続工程でも行なうことができる。ま
た蒸煮液からの硫化アルカリの回収もしくは循環使用に
ついてはパルプ製造の場合に準じて行なうことができる
。蒸煮処理終了後の被処理バイオマスと蒸煮液の分離な
らびに被処理バイオマスの洗浄、脱水、乾燥についても
パルプ製造の場合に準ずる。‐本発明の特徴的効果 前述のように本発明の方法が簡易、迅速に実施し得るこ
とは、本発明の重要な効果であるが、本発明の効果は最
も端的に上記被処理バイオマス（以下これを単に被処理
バイオマスと称する）にあらわれる。
すなわち被処理バイオマス中のリグニン含量は処理前の
２０〜３０％（重量）から１〜１７％程度、好ましくは
１〜８％程度に低下し、また原料中に約２０〜３０％（
重量）存在するへミセルロースはほぼ完全に除去される
。このものを一定の酵素処理（後述）に付した場合の酵
素分解率（後述）は５１〜９８％、多くは８５〜９７％
に達する。この酵素分解率は無処理バイオマスの場合の
１１％以下、水葵煮の場合の３０％以下に比べて極めて
大きい。また他の条件をほぼ同一とした場合に本発明に
かかる硫化アルカリ水溶液による処理時間は、アルカリ
水溶液による処理時間の１′財産度ですみ、リグニン含
量はより少なく、酵素分解率はより高くなる傾向がある
。次に実施例を挙げて本発明を説明する。
２０〜３０％（重量）から１〜１７％程度、好ましくは
１〜８％程度に低下し、また原料中に約２０〜３０％（
重量）存在するへミセルロースはほぼ完全に除去される
。このものを一定の酵素処理（後述）に付した場合の酵
素分解率（後述）は５１〜９８％、多くは８５〜９７％
に達する。この酵素分解率は無処理バイオマスの場合の
１１％以下、水葵煮の場合の３０％以下に比べて極めて
大きい。また他の条件をほぼ同一とした場合に本発明に
かかる硫化アルカリ水溶液による処理時間は、アルカリ
水溶液による処理時間の１′財産度ですみ、リグニン含
量はより少なく、酵素分解率はより高くなる傾向がある
。次に実施例を挙げて本発明を説明する。
実施例における諸試験は次の方法で行った。
【１）酵素分解率試料１％、酵素１％、デヒドロ酢酸ソ
ーダ０．０３％、０．１Ｍ−酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）
で１０似とし、Ｌ字試験管（１８側？、高さ１０物舷×
長さ１２０側）を用いて３７０、４時間の往復振濠（４
６往復／分）を行なった。
ーダ０．０３％、０．１Ｍ−酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）
で１０似とし、Ｌ字試験管（１８側？、高さ１０物舷×
長さ１２０側）を用いて３７０、４時間の往復振濠（４
６往復／分）を行なった。
酵素はセルラーゼオノズ力Ｒ‐１０（Ｔｒｉｃｈｏｄｅ
肌ａＶｉｒｉｄｅ セルラ−ゼ、ヤクルトバイオケミカ
ルズ）を使用した。反応後酵素反応液をガラス繊維炉紙
（東洋炉紙米ＧＣ−５ｏ）で炉刻し、炉過残査はよく水
洗後１０５℃で一晩乾燥後秤量し、次式によって酵素分
解率を算出した。酵素分解率（％）＝（・−菱鰐霊場）
Ｘ，皿‘２１リグニンＪＩＳＰ ８００８（１９７６）
パルプ材のりグニン試験方法によった。
肌ａＶｉｒｉｄｅ セルラ−ゼ、ヤクルトバイオケミカ
ルズ）を使用した。反応後酵素反応液をガラス繊維炉紙
（東洋炉紙米ＧＣ−５ｏ）で炉刻し、炉過残査はよく水
洗後１０５℃で一晩乾燥後秤量し、次式によって酵素分
解率を算出した。酵素分解率（％）＝（・−菱鰐霊場）
Ｘ，皿‘２１リグニンＪＩＳＰ ８００８（１９７６）
パルプ材のりグニン試験方法によった。
実施例 １〜５
耐圧反応器に４２〜８０メッシュに粉砕したバガス１０
夕（乾物、以下同じ）とＮａぶ２０％（対乾物バガス、
以下の実施例もすべて同じ）を含む水溶液２００の‘を
入れ、１７０ｑｏにおいて所定時間処理を行なった。
夕（乾物、以下同じ）とＮａぶ２０％（対乾物バガス、
以下の実施例もすべて同じ）を含む水溶液２００の‘を
入れ、１７０ｑｏにおいて所定時間処理を行なった。
処理後バガスを炉適し、十分に水洗してァセトン洗浄後
風乾した。処理バガスのリグニン舎量および酵素分解率
を所定の試験方法で測定した。
風乾した。処理バガスのリグニン舎量および酵素分解率
を所定の試験方法で測定した。
表１にその結果を示す。表 １
誼 夫対芝物バガス 兼＊水で燕煮 ＊夫＊苛性ソーダ
のみの蒸煮実施例 ６〜１０蒸煮液濃度を変えた以外は
実施例２と同様に処理した。
のみの蒸煮実施例 ６〜１０蒸煮液濃度を変えた以外は
実施例２と同様に処理した。
結果を表２に示す。（液比１：２止処理温度１７０００
、処理時間０．朝時間）２ ＮａＯＨ※ 示 実施例 １１〜１３ 液比を変えた以外は実施例２と同様に処理した。
、処理時間０．朝時間）２ ＮａＯＨ※ 示 実施例 １１〜１３ 液比を変えた以外は実施例２と同様に処理した。
結果を表３に示す。（処理温度１７０℃、処理時間０．
曲時間）表 ３ 実施例 １４〜１９ 処理温度を９０〜１９０００の範囲内で変えた以外は実
施例２と同様に処理した。
曲時間）表 ３ 実施例 １４〜１９ 処理温度を９０〜１９０００の範囲内で変えた以外は実
施例２と同様に処理した。
結果を表４に示す。（液比１：２ｕ処理時間０．母音間
）表 ４ 実施例 ２０〜２６ 硫化アルカリの種類を変え、液比を１：１０とした以外
は実施例２と同様に処理した。
）表 ４ 実施例 ２０〜２６ 硫化アルカリの種類を変え、液比を１：１０とした以外
は実施例２と同様に処理した。
結果を表５に示す。（処理温度１７０℃、処理時間０．
虫時間）表 ５実施例 ２７〜３０ ブナ「シラカバ、エゾマツ、とうもろこし糠軸を４２〜
８０メッシュに粉砕、節別した試料につき処理した。
虫時間）表 ５実施例 ２７〜３０ ブナ「シラカバ、エゾマツ、とうもろこし糠軸を４２〜
８０メッシュに粉砕、節別した試料につき処理した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バイオマスを切断粉砕して１０メツシユパス１５０
メツシユオンとしたものを該バイオマスに対して８〜１
１０重量％の硫化アルカリを含む４〜４０重量倍の硫化
アルカリ水溶液で９０〜２１０℃で０．２５〜５時間蒸
煮することを特徴とするバイオマスの酵素処理用前処理
法。 ２ バイオマスがバガス、ブナ、シラカバ、エゾマツも
しくはとうもろこし穂軸である特許請求の範囲第１項記
載の前処理法。 ３ 硫化アルカリがＮａ＿２Ｓ、Ｋ＿２Ｓ、（ＮＨ＿４
）＿２Ｓ、ＫＨＳ、ＮａＨＳ、（ＮＨ＿４）＿２Ｓｘ、
Ｎａ＿２ＳｘもしくはＫ＿２Ｓｘである特許請求の範囲
第１項に記載の前処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56080999A JPS606199B2 (ja) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | バイオマス酵素処理用前処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56080999A JPS606199B2 (ja) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | バイオマス酵素処理用前処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57198095A JPS57198095A (en) | 1982-12-04 |
| JPS606199B2 true JPS606199B2 (ja) | 1985-02-16 |
Family
ID=13734173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56080999A Expired JPS606199B2 (ja) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | バイオマス酵素処理用前処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS606199B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62161298U (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-14 | ||
| KR20170003210U (ko) * | 2016-03-07 | 2017-09-15 | 장일형 | 완구용 비행 장치 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006020603A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Yukiguni Maitake Co Ltd | キノコ廃菌床を原料としたエタノール変換方法 |
| JP2012016289A (ja) * | 2010-07-06 | 2012-01-26 | Japan Pulp & Paper Research Institute Inc | リグノセルロース系バイオマスから糖を製造する方法 |
-
1981
- 1981-05-29 JP JP56080999A patent/JPS606199B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62161298U (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-14 | ||
| KR20170003210U (ko) * | 2016-03-07 | 2017-09-15 | 장일형 | 완구용 비행 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57198095A (en) | 1982-12-04 |
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