KR101039792B1 - Pretreatment device for fabricating of bio fuel and bio chemical material, and pretreatment process and fabricating process of bio fuel and bio chemical material using the same - Google Patents

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Abstract

바이오매스가 유입되어 용해성 물질을 제거하는 침지조; 상기 용해성 물질이 제거된 바이오매스와 물, 산, 알칼리, 이온성 액체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 혼합시키는 공급기; 상기 공급기에서 혼합된 혼합물을 반응시키는 반응기; 및 상기 반응기에서 수득된 산물을 가수분해시키는 당화 반응기를 포함하고, 상기 반응기는 소정의 압력을 유지하는 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치가 제공되며, 아울러, 상기 전처리 장치를 이용한 전처리 공정과 바이오 연료 및 바이오 화학물질의 제조 공정이 제공된다. An immersion tank into which biomass is introduced to remove soluble substances; A feeder for mixing the biomass from which the soluble material has been removed and selected from the group consisting of water, acid, alkali, ionic liquid, and combinations thereof; A reactor for reacting the mixed mixture in the feeder; And a saccharification reactor for hydrolyzing the product obtained in the reactor, wherein the reactor includes a rotary decay valve maintaining a predetermined pressure, and further, a pretreatment apparatus for preparing biofuels and biochemicals is provided. A pretreatment process using a pretreatment device and a process for producing biofuels and biochemicals are provided.

바이오매스, 바이오 연료, 바이오 화학물질, 전처리 Biomass, Biofuel, Bio Chemicals, Pretreatment

Description

바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치, 및 이를 이용한 전처리 공정과 바이오 연료 및 바이오 화학물질의 제조 공정{PRETREATMENT DEVICE FOR FABRICATING OF BIO FUEL AND BIO CHEMICAL MATERIAL, AND PRETREATMENT PROCESS AND FABRICATING PROCESS OF BIO FUEL AND BIO CHEMICAL MATERIAL USING THE SAME}Pretreatment device for the production of biofuels and biochemicals, and pretreatment process using the same and manufacturing process of the biofuel and biochemicals TECHNICAL MATERIAL, AND PRETREATMENT PROCESS AND FABRICATING PROCESS OF BIIO MATERIAL USING THE SAME}

본 기재는 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치, 그리고 이를 이용한 전처리 공정과 바이오 연료 및 바이오 화학물질의 제조 공정이 제공된다. The present disclosure provides a pretreatment apparatus for producing biofuels and biochemicals, a pretreatment process using the same, and a process for producing biofuels and biochemicals.

바이오매스로부터 생산된 바이오 연료 및 바이오 화학물질은 경쟁력 있고 경제적이며 비교적 청결한 대체 물질이다. 농업/어업/공업/산림업에서 발생되는 바이오매스를 보다 높은 가치를 지닌 물질로 전환시키는 공정의 개발은 높은 곡물 가격과 폐기물 처리 문제에 직면하면서부터 바이오매스의 사용에 대한 연구가 많은 국가에서 집중적으로 진행되고 있다. Biofuels and biochemicals produced from biomass are competitive, economical and relatively clean alternatives. The development of processes to convert biomass from agriculture, fisheries, industry and forestry into higher value materials has been intensive in many countries where research on the use of biomass has been conducted in the face of high grain prices and waste disposal issues. It's going on.

현재까지 알려진 대부분의 바이오매스를 이용한 바이오 연료 및 바이오 화학물질의 생산 공정은 처리 효율 향상 및 연속식 공정 운전을 위하여 저농도 바이오 매스로 운영되나, 이는 낮은 경제성 때문에 대규모의 상업화 공정에는 이르지 못하였다. Most of the biomass and biochemical production processes known to date are operated with low concentrations of biomass for improved treatment efficiency and continuous process operation, but this has not led to large commercialization processes due to low economics.

본 발명의 일 측면은 고농도의 바이오매스를 이용하면서 연속적인 공정의 운전이 가능함에 따른 경제성을 가지며, 폐수 발생량을 줄이는 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치를 제공하기 위한 것이다.One aspect of the present invention is to provide a pre-treatment apparatus for manufacturing biofuels and biochemicals having economical efficiency by enabling the operation of a continuous process while using a high concentration of biomass, reducing the amount of wastewater generated.

본 발명의 다른 일 측면은 상기 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치를 이용한 전처리 공정을 제공하기 위한 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a pretreatment process using the pretreatment device for producing biofuels and biochemicals.

본 발명의 또 다른 일 측면은 상기 전처리 공정을 이용한 바이오 연료의 제조 공정을 제공하기 위한 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a process for producing a biofuel using the pretreatment process.

본 발명의 또 다른 일 측면은 상기 전처리 공정을 이용한 바이오 화학물질의 제조 공정을 제공하기 위한 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a process for producing a biochemical using the pretreatment process.

본 발명의 일 측면은 바이오매스가 유입되어 용해성 물질을 제거하는 침지조; 상기 용해성 물질이 제거된 바이오매스와 물, 산, 알칼리, 이온성 액체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 혼합시키는 공급기; 상기 공급기에서 혼합된 혼합물을 반응시키는 반응기; 및 상기 반응기에서 수득된 산물을 가수분해시키는 당화 반응기를 포함하고, 상기 반응기는 소정의 압력을 유지하는 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치를 제공한다.One aspect of the present invention is the immersion tank for introducing the biomass to remove the soluble material; A feeder for mixing the biomass from which the soluble material has been removed and selected from the group consisting of water, acid, alkali, ionic liquid, and combinations thereof; A reactor for reacting the mixed mixture in the feeder; And a saccharification reactor for hydrolyzing the product obtained in the reactor, wherein the reactor includes a rotary decay valve that maintains a predetermined pressure.

상기 전처리 장치는 상기 반응기에서 수득된 산 처리된 산물과 상기 반응기에서 수득된 알칼리 처리된 산물을 서로 혼합시키는 교반기를 더 포함할 수 있다.The pretreatment apparatus may further include a stirrer for mixing the acid treated product obtained in the reactor with the alkali treated product obtained in the reactor.

상기 바이오매스의 농도는 20 내지 50 중량/부피%일 수 있다.The concentration of the biomass may be 20 to 50% by weight / volume.

상기 반응기에서 상기 혼합물의 체류 시간은 10 내지 180 분일 수 있고, 상기 반응기의 내부 온도는 100 내지 200 ℃ 일 수 있다. The residence time of the mixture in the reactor may be 10 to 180 minutes, the internal temperature of the reactor may be 100 to 200 ℃.

상기 로터리 폭쇄 밸브는 1 내지 50 kg/cm2의 압력을 유지할 수 있다.The rotary explosion valve may maintain a pressure of 1 to 50 kg / cm 2 .

상기 전처리 장치는 상기 알칼리 처리된 산물로부터 알칼리를 회수하는 회수부를 더 포함할 수 있다.The pretreatment apparatus may further include a recovery unit for recovering the alkali from the alkali treated product.

본 발명의 다른 일 측면은 침지조에 바이오매스가 유입되어 용해성 물질을 제거하는 침지 공정; 상기 용해성 물질이 제거된 바이오매스와, 물, 산, 알칼리, 이온성 액체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 공급기에서 혼합시키는 공정; 상기 공급기에서 혼합된 혼합물을 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 반응기에서 반응시키는 공정; 및 상기 반응기에서 수득된 산물을 당화 반응기에서 가수분해시키는 공정을 포함하는 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정을 제공한다. Another aspect of the present invention is an immersion step of removing the soluble material by the introduction of biomass into the immersion tank; Mixing at the feeder a biomass from which the soluble material has been removed and selected from the group consisting of water, acid, alkali, ionic liquid and combinations thereof; Reacting the mixture mixed in the feeder in a reactor including a rotary spark valve; And it provides a pre-treatment process for producing biofuels and biochemicals comprising the step of hydrolyzing the product obtained in the reactor in the saccharification reactor.

상기 전처리 공정은 상기 반응기에서 수득된 산 처리된 산물과 상기 반응기에서 수득된 알칼리 처리된 산물을 교반기에서 서로 혼합시키는 공정을 더 포함할 수 있다. The pretreatment process may further include mixing the acid treated product obtained in the reactor with the alkali treated product obtained in the reactor in a stirrer.

상기 산 처리된 산물과 상기 알칼리 처리된 산물의 혼합 중량비는 1:5 내지 1:50 일 수 있다.A mixed weight ratio of the acid treated product and the alkali treated product may be 1: 5 to 1:50.

상기 바이오매스는 볏짚, 보릿짚, 고구마 줄기, 유채줄기, 카사바 줄기의 농업 부산물; 폐지, 플러프의 고체 쓰레기; 간벌목, 폐목재, 가공 부산물의 목재; 담조류, 해조류의 수상 식물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.The biomass is agricultural by-products of rice straw, barley straw, sweet potato stem, rapeseed stem, cassava stem; Waste paper, solid waste of fluff; Thinning wood, waste wood, processing by-product wood; Seaweed, algae, aquatic plants; And it may be selected from the group consisting of a combination thereof.

상기 침지 공정은 바이오매스와, 물, 산, 알칼리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 혼합하여 용해성 물질을 제거하는 것일 수 있다.The immersion process may be to remove the soluble material by mixing the biomass and the selected from the group consisting of water, acid, alkali and combinations thereof.

본 발명의 또 다른 일 측면은 전술한 전처리 공정에서 수득된 산물을 이용하여 알칸류, 알켄류, 알코올류 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 바이오 연료를 제조하는 공정을 포함하는 바이오 연료의 제조 공정을 제공한다.Another aspect of the present invention is to prepare a biofuel comprising a step of preparing a biofuel selected from the group consisting of alkanes, alkenes, alcohols and combinations thereof using the products obtained in the pretreatment process described above. Provide a process.

본 발명의 또 다른 일 측면은 전술한 전처리 공정에서 수득된 산물을 이용하여 아미노산계 물질, 유기산계 물질, 효소계 물질, 생분해성 고분자계 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 바이오 화학물질을 제조하는 공정을 포함하는 바이오 화학물질의 제조 공정을 제공한다.Another aspect of the present invention is to prepare a biochemical selected from the group consisting of amino acid based material, organic acid based material, enzyme based material, biodegradable polymer based material and combinations thereof using the product obtained in the above pretreatment process. It provides a process for producing a biochemical comprising a process to.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specific details of embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

고농도의 바이오매스를 이용한 연속적인 전처리 공정의 운전이 가능하고, 화 학물질의 세척 및 중화를 위한 별도의 과정이 생략되어 후처리 공정에서 경제성을 확보할 수 있으며, 폐수 발생량을 줄이는 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치, 및 이를 이용한 전처리 공정과 바이오 연료 및 바이오 화학물질의 제조 공정이 제공된다. It is possible to operate a continuous pretreatment process using a high concentration of biomass, and it is possible to secure economical efficiency in the post-treatment process by eliminating a separate process for cleaning and neutralizing chemicals, and to reduce the amount of wastewater generated. A pretreatment apparatus for producing a material, and a pretreatment process using the same, and a process for producing biofuels and biochemicals are provided.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치 및 공정을 제공한다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a pretreatment apparatus and process for producing biofuels and biochemicals.

상기 바이오 연료 및 바이오 화학물질은 고농도의 바이오매스를 이용하여 제조되는 것으로서, 우선 상기 바이오매스에 대해 설명한다.The biofuels and biochemicals are manufactured using a high concentration of biomass. First, the biomass will be described.

상기 바이오매스는 볏짚, 보릿짚, 고구마 줄기, 유채줄기, 카사바 줄기 등의 농업 부산물; 폐지, 플러프 등의 고체 쓰레기; 간벌목, 폐목재, 가공 부산물 등의 목재; 담조류, 해조류 등의 수상 식물 등이 사용될 수 있으며, 이들을 서로 혼합하여 사용할 수도 있다. The biomass is agricultural by-products such as rice straw, barley straw, sweet potato stem, rapeseed stem, cassava stem; Solid waste such as waste paper and fluff; Wood such as thinning wood, waste wood, and processed byproducts; Aquatic plants such as algae and algae may be used, and these may be mixed with each other.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 바이오매스를 한 종류만 사용할 수도 있고, 두 종류 이상을 사용할 수도 있다. According to one embodiment of the present invention, only one type of biomass may be used, or two or more types may be used.

바이오매스를 구성하는 주된 구성 성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리 그닌은 바이오매스의 종류 및 부위에 따라 구성 비율이 상이하고 식물의 기본 구조를 이루기 위하여 단단하게 결합되어 있다.Cellulose, hemicellulose, and lignin, which are the major constituents of biomass, differ in composition ratio according to the type and site of biomass and are tightly bonded to form a basic structure of a plant.

상기 셀룰로오스는 β-1,4-글루코시드 결합에 의하여 서로 연결된 글루코오스 중합체이며, 미세 섬유 다발형태로 식물체 내에 존재한다. 상기 셀룰로오스는 바이오매스 총량의 20 내지 50 중량%를 차지하며, 이는 당화 공정을 거쳐 포도당이 되고 발효를 거쳐 바이오 연료 및 바이오 화학물질로 전환되는 중요한 성분이다.The cellulose is a glucose polymer connected to each other by β-1,4-glucoside bonds and exists in plants in the form of fine fiber bundles. The cellulose accounts for 20 to 50% by weight of the total amount of biomass, which is an important component that is converted into biofuels and biochemicals through the saccharification process and into glucose and fermentation.

상기 헤미셀룰로오스는 D-갈락토오스, D-만노스, D-자일로스, L-아라비노스 등과 같은 수많은 단량체로 구성된 불균질 폴리사카라이드이다. 이 역시 셀룰로오스와 같이 바이오 연료 및 바이오 화학물질로 전환되는 중요한 성분이며, 바이오매스 총량의 10 내지 35 중량% 정도를 차지한다.The hemicellulose is a heterogeneous polysaccharide composed of numerous monomers such as D-galactose, D-mannose, D-xylose, L-arabinose and the like. This is also an important component to be converted into biofuels and biochemicals, such as cellulose, accounting for about 10 to 35% by weight of the total biomass.

상기 리그닌은 페닐 프로판 단위의 중합에 의해 형성된 복합 망상체이고, 리그닌의 구성 단량체는 메톡실화된 쿠마릴 알코올 (methoxylatio p-coumaryl alcohol), 코니퍼릴 알코올(coniferyl alcohol) 및 시나필 알코올(sinapyl alcohol)이며, 헤미셀룰로오스와 결합하여 식물체를 미생물과 화학적 분해로부터 보호하는 작용을 한다. 그러나 당화 공정 시에는 효소가 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스에 흡착될 수 있는 표면적에 영향을 미치기도 하며, 또한 효소와 직접 결합하여 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 효소 가수분해를 제한하여 유효 효소도를 감소시켜 가수분해 수율 및 속도를 늦추는 물질로 전처리를 통해 제거되어야 하는 성분이다. The lignin is a complex network formed by the polymerization of phenyl propane units, and the constituent monomers of the lignin are methoxylatio p-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, and sinapyl alcohol. It binds to hemicellulose and acts to protect plants from microorganisms and chemical degradation. However, during the saccharification process, the enzyme may affect the surface area that can be adsorbed to cellulose and hemicellulose, and also directly binds to the enzyme, thereby limiting the enzymatic hydrolysis of cellulose and hemicellulose, thereby reducing the effective enzyme degree. It is a substance that slows down and must be removed through pretreatment.

셀룰로오스와 헤미셀룰로오스는 수소결합을 통해 이루어져 있고, 헤미셀룰로 오스와 리그닌은 공유결합을 통해 이루어져 있다.Cellulose and hemicellulose are made up of hydrogen bonds, and hemicellulose and lignin are made up of covalent bonds.

바이오매스 중 해조류의 탄수화물 성분은 40 내지 70 중량%로 그 종류에 따라 다양하다. 그 중에서도 탄수화물 성분이 가장 많이 함유되어 있는 홍조류는 섬유질 성분인 셀룰로오스와 주 구성 성분인 아가(agar)로 구성되어 있으며, 아가(agar)는 황산기의 함량이 적은 아가로스(agarose)와 황산기의 함량이 높은 아가로펙틴(agaropectin)으로 이루어져 있다. The carbohydrate component of seaweed in biomass varies from 40 to 70% by weight depending on its type. Among them, red algae, which contain the most carbohydrates, is composed of cellulose, a fibrous component, and agar, a major component, and agar has a low content of agarose and sulfate groups. It consists of high agaropectin.

상기 아가로스는 D-갈락토오스(D-galactose) 및 3,6-안하이드로-L-갈락토오스(3,6-anhydro-L-galactose)로 구성되고, 상기 아가로펙틴은 갈락토오스가 황산 에스테르화된 아가로스, D-글루쿠론산(D-glucuronic acid) 및 소량의 피루브산(Pyruvic acid)으로 이루어져 있다. The agarose is composed of D-galactose and 3,6-anhydro-L-galactose (3,6-anhydro-L-galactose). It consists of Ross, D-glucuronic acid and a small amount of Pyruvic acid.

다당류인 아가(agar)은 효소를 이용하거나 물리적 또는 화학적 방법을 이용하여 분해될 수 있다. The polysaccharide agar can be degraded using enzymes or by physical or chemical methods.

바이오매스를 바이오 연료 및 바이오 화학물질로 전환시키기 위해 필요한 전처리 공정은 다양한 바이오매스의 종류에 따라 물리적, 화학적, 생물학적 방법 등의 종류가 있다. Pretreatment processes required to convert biomass into biofuels and biochemicals are classified into physical, chemical, and biological methods according to various types of biomass.

구체적인 예로 증기 폭쇄법, 알칼리 처리법, 이산화황 처리법, 과산화수소 처리법, 초임계 암모니아 처리법, 약산 추출 처리법, 암모니아 폭쇄법, 이온성 액체 처리법 등이 있으며, 이 중 리그닌 제거와 헤미셀룰로오스의 회수에 효율적인 방법인, 알카리 및 산을 이용한 화학적 전처리 공정을 사용하는 것이 좋다. Specific examples include steam decay method, alkali treatment method, sulfur dioxide treatment method, hydrogen peroxide treatment method, supercritical ammonia treatment method, weak acid extraction treatment method, ammonia bombardment method, and ionic liquid treatment method. And chemical pretreatment with acid.

도 1 내지 4는 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 연료 및 바이오 화 학물질 제조용 전처리 장치의 일부를 나타낸 개략도로서, 이를 통하여 전처리 장치 및 전처리 공정을 함께 설명한다.1 to 4 is a schematic view showing a part of a pre-treatment apparatus for producing biofuels and biochemicals according to an embodiment of the present invention, respectively, through which a pre-treatment apparatus and a pretreatment process will be described together.

전처리 공정은 크게 침지 공정, 고농도의 바이오매스를 이용하여 당화 발효에 필요하지 않는 물질을 제거하는 공정, 그리고 고농도의 바이오매스 혼합물을 효소적 가수분해를 통하여 당류로 전환시키는 공정으로 나눌 수 있다. The pretreatment process can be broadly divided into a dipping process, a process of removing a substance that is not required for saccharification fermentation using a high concentration of biomass, and a process of converting a high concentration of biomass mixture into sugars through enzymatic hydrolysis.

도 1 내지 4에서 보는 바와 같이, 상기 침지 공정은 침지조(10)에서, 상기 당화 발효에 필요하지 않는 물질을 제거하는 공정은 공급기(30) 및 반응기(44)에서, 상기 단당류로 전환시키는 공정은 당화 반응기(60)에서 수행될 수 있다.As shown in Figures 1 to 4, the immersion process in the immersion tank 10, the process of removing the substances that are not required for the saccharification fermentation process in the feeder 30 and the reactor 44, converting to the monosaccharides May be performed in the saccharification reactor 60.

상기 침지조(10)는 바이오매스가 유입되는 곳으로서, 용해성 물질을 제거하여 후술하는 공급기(30) 및 반응기(44)의 크기 및 효율을 조절할 수 있게 하는 곳이다. 이와 같이 침지조(10)에 바이오매스가 유입되어 용해성 물질을 제거하는 공정을 "침지 공정"으로도 일컬을 수 있다.The immersion tank 10 is a place where the biomass is introduced, where the soluble material is removed to control the size and efficiency of the feeder 30 and the reactor 44 which will be described later. As such, the process of removing the soluble material by introducing biomass into the immersion tank 10 may also be referred to as an immersion process.

구체적으로, 상기 침지 공정은 1 내지 20 mm의 크기로 분쇄된 바이오매스와 물, 산, 알칼리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 침지조(10)에 공급 및 교반하여 용해성 물질을 용출시킨다. Specifically, in the dipping process, a material selected from the group consisting of biomass pulverized to a size of 1 to 20 mm and water, an acid, an alkali, and a combination thereof is supplied to the immersion tank 10 and stirred to elute the soluble material. Let's do it.

이때 상기 바이오매스는 농도가 20 내지 50 중량/부피%로서 고농도의 바이오매스를 사용할 수 있다.At this time, the biomass concentration may be a high concentration of biomass as 20 to 50% by weight / volume.

상기 물은 50 내지 80 ℃의 중/고온수를 사용할 수 있다.The water may be used a medium / hot water of 50 to 80 ℃.

침지 공정은 1차적인 용해성 물질을 제거하고 바이오매스의 구조를 와해시키기 위한 예비 공정이므로, 상기 산 또는 알칼리는 후술하는 공급기에 유입되는 각 각의 산 또는 알칼리의 농도보다 낮은 것을 사용할 수 있다. Since the immersion process is a preliminary process for removing the primary soluble material and destructive the structure of the biomass, the acid or alkali may be used lower than the concentration of each acid or alkali flowing into the feeder described later.

상기 산은 황산, 염산, 질산, 옥살산 등의 유기산 등을 사용할 수 있으며, 상기 알칼리는 암모니아, 수산화나트륨, 칼슘화합물 등을 사용할 수 있다.The acid may be an organic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, oxalic acid, or the like, and the alkali may be ammonia, sodium hydroxide, calcium compound, or the like.

상기 황산은 농도가 1M 이하, 구체적으로는 0.3M 이하인 것을 사용할 수 있으며, 상기 암모니아는 농도가 15 중량/부피% 이하, 구체적으로는 11 중량/부피% 이하인 것을 사용할 수 있다. The sulfuric acid may have a concentration of 1 M or less, specifically 0.3 M or less, and the ammonia may be used in a concentration of 15 weight / vol% or less, specifically 11 weight / vol% or less.

상기 교반은 1 내지 6 시간 동안 수행될 수 있고, 구체적으로는 3 시간 동안 수행될 수 있다.The stirring may be performed for 1 to 6 hours, specifically, for 3 hours.

상기 용해성 물질의 용출량은 바이오매스 총량의 8 내지 14 중량%일 수 있다. Elution amount of the soluble material may be 8 to 14% by weight of the total amount of biomass.

상기 침지 공정 이후 용해성 물질이 제거된 바이오매스의 고형물 함량은 30 중량% 이상일 수 있으며, 구체적으로는 40 중량% 이상일 수 있다. The solids content of the biomass from which the soluble material is removed after the immersion process may be 30% by weight or more, specifically 40% by weight or more.

상기 바이오매스는 보유 수분이 50 내지 70 중량%가 되도록 탈수시킨다.The biomass is dehydrated to have a retained moisture of 50 to 70% by weight.

다음으로, 고농도의 바이오매스를 이용하여 당화 발효에 필요하지 않는 물질을 제거하는 공정으로서, 상기 용해성 물질이 제거되어 탈수된 바이오매스와 물, 산, 알칼리, 이온성 액체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 상기 공급기(30)에 유입하여 혼합시킨 후, 이 혼합물을 반응기(44)에 유입하여 반응시킨다. Next, a step of removing a substance that is not required for saccharification fermentation using a high concentration of biomass, wherein the soluble substance is removed, dehydrated biomass, water, acid, alkali, ionic liquid and a combination thereof After the mixture selected inflow into the feeder 30 and mixed, the mixture is introduced into the reactor 44 and reacted.

구체적으로는, 상기 혼합물을 반응기(44) 쪽으로 밀어내주는 펌프(40)를 거쳐, 상기 혼합물을 고압 이송부(42)에서 이송 및 혼합시킨 후, 반응기(44)에서 스 팀, 열자켓 등의 열을 공급하여 반응시킨다.Specifically, the mixture is transferred and mixed in the high pressure transfer section 42 through a pump 40 which pushes the mixture toward the reactor 44, and then the reactor 44 heats steam, a thermal jacket, or the like. It is reacted by supplying.

상기 공급기(30) 및 반응기(44)에서 수행되는 공정은 바이오매스의 구조를 와해시키고, 최종 산물로 전환되지 않는 리그닌을 제거한다.The process carried out in the feeder 30 and the reactor 44 disrupts the structure of the biomass and removes lignin that is not converted to the final product.

상기 물은 80℃ 이상의 고온수를 사용할 수 있다.The water may be a hot water of 80 ℃ or more.

상기 산 및 알칼리는 상기 침지 공정에 이용되는 산 및 알칼리의 종류와 동일하다.The acid and alkali are the same as the kinds of acid and alkali used in the immersion step.

상기 이온성 액체는 이미다졸리움계 화합물을 사용할 수 있다. 상기 이미다졸리움계 화합물의 예로는, 1-에틸아크릴레이트-3-메틸이미다졸리움 클로라이드(1-ethylacrylate-3-methylimidazolium chloride), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 클로라이드(1-buthyl-3-methylimidazolium chloride), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트(1-butyl-3-methylimidazolium hexafluoro phosphate), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 트리플루오로메탄술포네이트(1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate), 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 아세테이트(1-ethyl-3-methylimidazolium acetate), 1-벤질-3-메틸이미다졸리움 클로라이드(1-benzyl-3-methylimidazolium chloride), 1,3-디메틸이미다졸리움메틸 술페이트(1,3-dimethylimidazoliummethyl sulfate) 등을 들 수 있으며, 이 중 좋게는 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 아세테이트 등을 들 수 있다.The ionic liquid may be an imidazolium-based compound. Examples of the imidazolium-based compound include 1-ethylacrylate-3-methylimidazolium chloride and 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (1-buthyl- 3-methylimidazolium chloride), 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (1-butyl- 3-methylimidazolium hexafluoro phosphate), 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (1-ethyl- 3-methylimidazolium acetate), 1-benzyl-3-methylimidazolium chloride, 1,3-dimethylimidazolium methyl sulfate, and the like. And preferably 1-butyl-3-methylimidazolium chloride And 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate and the like.

상기 반응기(44)는 후단에 소정의 압력을 유지하면서 고점도의 바이오매스를 연속적으로 제거할 수 있는 로터리 폭쇄 밸브(48)가 장착되어 있는데, 이로 인하여 반응이 완료된 바이오매스를 압력차에 의해 폭쇄하며, 이때 급격한 압력 변화에 의해 바이오매스의 구조는 더욱 와해되며 일정한 바이오매스의 공급이 가능해진다. 이로 인하여, 공급기(30)를 거친 후의 고점도 바이오매스를 강제적으로 폭쇄 배출하여 고농도의 바이오매스를 이용하는 것이 가능해진다. The reactor 44 is equipped with a rotary attenuating valve 48 that can continuously remove the high viscosity biomass while maintaining a predetermined pressure at the rear end, thereby amplifying the biomass in the reaction is completed by the pressure difference In this case, the structure of the biomass is further deteriorated by a sudden pressure change, and a constant supply of biomass is possible. This makes it possible to forcibly explode and discharge the high viscosity biomass after passing through the feeder 30 to use a high concentration of biomass.

즉, 종래의 전처리 장치, 특히 연속식 폭쇄장치에서는 ON/OFF 밸브나 압력조절밸브를 사용하지만, 고농도의 바이오매스를 이용하는 경우 밸브 닫히는 부분에 고형물이 끼어서 그 효과가 저하되는 반면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전처리 장치는 강제적인 배출이 가능한 로터리 폭쇄 밸브(48)가 장착됨으로써 고농도의 바이오매스를 이용할 수 있다. That is, in the conventional pretreatment apparatus, especially the continuous detonation apparatus, the ON / OFF valve or the pressure control valve is used, but when using a high concentration of biomass, the effect of the solids in the valve closing portion is reduced, the effect of the present invention The pretreatment apparatus according to the embodiment may use a high concentration of biomass by being equipped with a rotary attenuation valve 48 capable of forcibly discharging.

상기 로터리 폭쇄 밸브(48)는 1 내지 50 kg/cm2의 압력을 유지할 수 있다. The rotary explosion valve 48 may maintain a pressure of 1 to 50 kg / cm 2 .

상기 반응기(44)에서 상기 혼합물의 체류 시간은 10 내지 180 분일 수 있고, 구체적으로는 10 내지 120 분일 수 있으며, 구체적으로는 10 내지 30 분일 수 있다.The residence time of the mixture in the reactor 44 may be 10 to 180 minutes, specifically 10 to 120 minutes, specifically 10 to 30 minutes.

상기 반응기(44)의 내부 온도는 100 내지 200 ℃ 일 수 있다. 구체적으로는, 상기 바이오매스, 물 및 산을 혼합함에 따른 산 처리의 경우 100 내지 200 ℃ 일 수 있고, 구체적으로는 145 내지 175 ℃ 일 수 있다. 또한 상기 바이오매스, 물 및 알칼리를 혼합함에 따른 알칼리 처리의 경우 170 ℃ 이하일 수 있고, 구체적으로는 120 내지 145 ℃ 일 수 있다. 또한 상기 바이오매스 및 이온성 액체를 혼 합함에 따른 이온성 액체 처리의 경우 170 ℃ 이하일 수 있고, 구체적으로는 140 내지 160 ℃ 일 수 있다.The internal temperature of the reactor 44 may be 100 to 200 ℃. Specifically, the acid treatment by mixing the biomass, water and acid may be 100 to 200 ℃, specifically 145 to 175 ℃. In addition, the alkali treatment by mixing the biomass, water and alkali may be 170 ℃ or less, specifically, may be 120 to 145 ℃. In addition, in the case of the ionic liquid treatment by mixing the biomass and the ionic liquid may be 170 ℃ or less, specifically 140 to 160 ℃.

상기 반응기(44)의 내부 압력은 최대 35 kg/cm2 로 운전될 수 있다.The internal pressure of the reactor 44 can be operated at up to 35 kg / cm 2 .

다음으로, 고농도의 바이오매스 혼합물을 효소적 가수분해를 통하여 당류로 전환시키는 공정으로서, 상기 반응기(44)에서 수득된 산물을 당화 반응기(60)에서 가수분해시킨다. Next, as a process for converting a high concentration of the biomass mixture into saccharide through enzymatic hydrolysis, the product obtained in the reactor 44 is hydrolyzed in the saccharification reactor 60.

이때 상기 수득된 산물이 당화 반응기(60)로 직접 이송될 수도 있고, 교반기(50)를 거쳐 이송될 수도 있다. 즉, 상기 전처리 장치는 교반기(50)를 더 포함할 수 있다. In this case, the obtained product may be directly transferred to the saccharification reactor 60 or may be transferred through the stirrer 50. That is, the pretreatment device may further include a stirrer 50.

구체적인 일 예로, 상기 바이오매스 및 물을 혼합한 경우 수득된 산물은 바로 당화 반응기(60)로 이송되어 가수분해될 수 있다. 또한 상기 반응기(44)에서 수득된 산 처리된 산물, 즉, 상기 바이오 매스, 물 및 산을 혼합함에 따라 수득된 산물과 상기 반응기에서 수득된 알칼리 처리된 산물, 즉, 상기 바이오매스, 물 및 알칼리를 혼합함에 따라 수득된 산물을 상기 교반기(50)에서 서로 혼합시킨 후, 당화 반응기(60)로 이송되어 가수분해될 수 있다. As a specific example, when the biomass and water are mixed, the product obtained may be directly transferred to the saccharification reactor 60 and hydrolyzed. Also the acid treated products obtained in the reactor 44, i.e. the products obtained by mixing the biomass, water and acid and the alkali treated products obtained in the reactor, i.e. the biomass, water and alkali After mixing the products obtained by mixing with each other in the stirrer 50, it can be transferred to the saccharification reactor 60 can be hydrolyzed.

상기 교반기(50)에서 산 처리된 산물 및 알칼리 처리된 산물의 혼합 중량비는 1:5 내지 1:50 일 수 있고, 구체적으로는 1:10 내지 1:20 일 수 있다. 이때 혼합된 혼합물은 pH가 4.5 내지 5.5로 조절될 수 있다. 혼합 중량비 및 혼합물의 pH 가 상기 범위 내인 경우 가수분해 효소의 최적 활성을 나타내도록 조절할 수 있다. The mixed weight ratio of the acid treated product and the alkali treated product in the stirrer 50 may be 1: 5 to 1:50, and specifically 1:10 to 1:20. At this time, the mixed mixture may be adjusted to a pH of 4.5 to 5.5. If the mixing weight ratio and the pH of the mixture is within the above range it can be adjusted to show the optimal activity of the hydrolase.

상기 바이오매스로부터 수득된 산물은 당화 반응기(60)에서 가수분해될 수 있는데, 이는 효소적 가수분해로서, 셀룰라아제, 베타글루코시다아제, 베타갈락토시다아제 등의 효소를 이용할 수 있다. The product obtained from the biomass may be hydrolyzed in the saccharification reactor 60, which may be an enzyme such as cellulase, betaglucosidase, beta galactosidase as enzymatic hydrolysis.

상기 가수분해는 스크류형의 임펠러(62)가 장착된 당화 반응기(60)에서 수행되며, 상기 스크류형의 임펠러(62)의 장착으로 인하여 고농도의 바이오매스로부터 수득된 고농도의 산물이 가수분해됨에 따라 얻어지는 고점도액을 효율적으로 혼합할 수 있으며, 전체적으로 균일한 혼합이 이루어질 수 있다. The hydrolysis is carried out in a saccharification reactor 60 equipped with a screw-type impeller 62, and as the high-concentration product obtained from the high concentration biomass is hydrolyzed due to the mounting of the screw-type impeller 62, The high viscosity liquid obtained can be mixed efficiently, and uniform mixing can be made as a whole.

상기 가수분해는 상기 반응기에서 효소 작용에 의해 점도가 저하되는 시간인 24 시간까지, 구체적으로는 11 시간까지 수행될 수 있다.The hydrolysis may be performed up to 24 hours, specifically, up to 11 hours, when the viscosity decreases due to enzymatic action in the reactor.

상기 가수분해 조건은 사용하고자 하는 효소 조건에 따라 달라질 수 있다. 또한 상기 가수분해 산물은 후속 공정으로서 바이오 연료 및 화학물질 제조용 공정인 회분식, 연속식, 반연속식, 유가식 등의 다양한 공정에 적합한 물성을 제공할 수 있다. The hydrolysis conditions may vary depending on the enzyme conditions to be used. In addition, the hydrolysis product may provide properties suitable for various processes such as batch, continuous, semi-continuous, and fed-batch, which are processes for producing biofuels and chemicals as subsequent processes.

상기 가수분해도는 70 내지 90 %일 수 있다. The degree of hydrolysis may be 70 to 90%.

상기 전처리 장치는 상기 알칼리 처리된 산물로부터 알칼리를 회수하는 회수부(70)를 더 포함할 수 있다. The pretreatment apparatus may further include a recovery unit 70 for recovering the alkali from the alkali treated product.

즉, 상기 알칼리 처리된 산물에서 리그닌 및 알칼리 액을 제거한 후 남은 고형물(B)은 전술한 교반기(50)로 이송되어 산 처리된 산물과 혼합하며, 남은 탈리액 중 일부는 탈리액 저장조(71)로 이송되어 회수부(70)를 통하여 알칼리(A)를 회수하 게 되며, 다른 일부는 농축기(73)로 이송되어 응축된 공정수(C)가 공정에 재이용되며, 상기 회수된 알칼리(A)는 다시 전처리 공정에 재사용되는데, 구체적으로는 전술한 공급기(30)로 유입된다. That is, the solids (B) remaining after removing the lignin and the alkaline liquid from the alkali-treated product are transferred to the above-described stirrer 50 and mixed with the acid-treated product, and some of the remaining desorption liquid is transferred to the desorption liquid storage tank 71. And recovers the alkali (A) through the recovery unit 70, the other part is transferred to the concentrator 73, the condensed process water (C) is reused in the process, the recovered alkali (A) is again It is reused in the pretreatment process, specifically, it is introduced into the feeder 30 described above.

상기 알칼리의 회수는 칼슘화합물 및 수산화나트륨 중 1종 이상을 이용하여 pH 11 내지 13, 구체적으로는 pH 11 내지 11.2로 조절할 수 있으며, 알칼리 회수조(72)에서 감압 농축으로 알칼리(A)를 회수한다.The recovery of the alkali can be adjusted to pH 11 to 13, specifically pH 11 to 11.2 by using one or more of the calcium compound and sodium hydroxide, recovering the alkali (A) by concentration under reduced pressure in the alkali recovery tank 72 do.

이때 감압도는 300 내지 760 mmHg, 구체적으로는 500 내지 700 mmHg 이며, 온도는 80 내지 95℃, 구체적으로는 80 내지 92℃ 일 수 있다. At this time, the degree of reduced pressure is 300 to 760 mmHg, specifically 500 to 700 mmHg, the temperature may be 80 to 95 ℃, specifically 80 to 92 ℃.

이와 같이 회수된 알칼리(A)의 농도는 25 중량/부피% 이상일 수 있다.The concentration of the alkali (A) thus recovered may be 25% by weight or more.

이때 탈리액 저장조(71) 하부에 침전되어 있는 리그닌 등의 비발효성 물질인 고형물(D)은 일정 주기로 보일러실로 보내어 열 자원으로 이용할 수도 있다. At this time, the solid (D), which is a non-fermentable substance such as lignin deposited on the lower part of the desorption liquid storage tank 71, may be sent to the boiler room at regular intervals and used as a heat source.

상기 알칼리의 회수 공정시 사용되는 일부 장치는 이온성 액체의 회수 공정시에도 사용될 수 있다. 이온성 액체로 처리된 산물을 세척 및 여과 과정에서 케톤 계열의 유기 용매를 사용하여 아가로스 및 셀룰로오스가 풍부한 물질을 침출시킨 후 침출된 고형물은 전술한 당화 반응기(60)로 이송된다. 남은 탈리액 중 일부는 탈리액 저장조(71)로 이송되어 회수부(70)를 통하여 케톤 계열의 유기 용매를 회수하게 되고, 다른 일부는 농축기(73)로 이송되어 응축된 공정수(C)가 공정에 재이용되며, 상기 회수된 이온성 액체는 다시 전처리 공정에 재사용되는데, 구체적으로는 전술한 공급기(30)로 유입된다. Some devices used in the recovery process of the alkali may also be used in the recovery process of the ionic liquid. After washing the product treated with the ionic liquid and leaching the material rich in agarose and cellulose using a ketone-based organic solvent in the process of leaching, the leached solid is transferred to the aforementioned saccharification reactor (60). Some of the remaining desorption liquid is transferred to the desorption liquid storage tank 71 to recover the ketone-based organic solvent through the recovery part 70, and the other part is transferred to the concentrator 73 so that the condensed process water C is transferred to the process. Recycled, the recovered ionic liquid is reused in the pretreatment process, specifically to the feeder 30 described above.

이때 농축공정의 감압도는 300 내지 760 mmHg, 구체적으로는 500 내지 700 mmHg 이며, 온도는 80 내지 95℃, 구체적으로는 80 내지 92℃ 일 수 있다. At this time, the decompression degree of the concentration process is 300 to 760 mmHg, specifically 500 to 700 mmHg, the temperature may be 80 to 95 ℃, specifically 80 to 92 ℃.

이때 상기 여과된 고형물은 일정 주기로 보일러실로 보내어 열 자원으로 이용할 수도 있다. In this case, the filtered solid material may be sent to the boiler room at regular intervals and used as a heat source.

이상 도 1 내지 4를 통하여 바이오 연료 및 바이오 화학물질의 제조를 위한 전처리 장치 및 공정에 대하여 살펴보았으며, 이하에서는 보다 구체적인 전처리 공정의 일 예를 도 5 내지 7을 통하여 보여준다. 1 to 4 have been described with respect to the pre-treatment apparatus and process for the production of biofuels and biochemicals, hereinafter shows an example of a more specific pre-treatment process through FIGS.

도 5는 일 구현예에 따른 한 종류의 바이오매스를 이용한 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정을 나타낸 개략적인 공정도이고, 도 6은 다른 일 구현예에 따른 두 종류의 바이오매스를 이용한 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정을 나타낸 개략적인 공정도이고, 도 7은 또 다른 일 구현예에 따른 이온성 액체를 이용한 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정을 나타낸 개략적인 공정도이다. FIG. 5 is a schematic process diagram illustrating a pretreatment process for preparing biofuels and biochemicals using one type of biomass according to one embodiment, and FIG. 6 is a biofuel using two types of biomass according to another embodiment. FIG. 7 is a schematic process diagram illustrating a pretreatment process for manufacturing a biochemical, and FIG. 7 is a schematic process diagram illustrating a pretreatment process for preparing a biofuel and a biochemical using an ionic liquid according to another embodiment.

상기 도 5에서 보는 바와 같이, 우선 바이오매스와, 물, 산, 알칼리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 침지조에서 혼합하여 침지시킴에 따라 용해성 물질이 제거된다. 용해성 물질이 제거된 탈리액을 탈수시키는데, 이때 용해성 물질이 제거된 탈수액은 침지 공정에 재사용될 수 있으며, 이에 따라 폐수 발생량이 줄어들 수 있다.As shown in FIG. 5, first, the soluble material is removed as the biomass is selected from the group consisting of water, acid, alkali, and a combination thereof in the immersion tank. The desorption solution from which the soluble material has been removed is dewatered, wherein the dewatering solution from which the soluble material has been removed can be reused in the dipping process, thereby reducing the amount of wastewater generated.

다음으로, 용해성 물질이 제거된 바이오매스, 물 및 황산을 공급기에서 혼합시키고 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 반응기에서 반응시켜 바이오매스를 폭쇄하여 산 처리된 산물을 얻는다. 또한 용해성 물질이 제거된 바이오매스, 물 및 암모니 아를 공급기에서 혼합시키고 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 반응기에서 반응시켜 바이오매스를 폭쇄하여 알칼리 처리된 산물을 얻는다. Next, the biomass, water and sulfuric acid from which the soluble material has been removed are mixed in a feeder and reacted in a reactor including a rotary attenuation valve to explode the biomass to obtain an acid treated product. The biomass, water and ammonia from which the solubles have been removed are also mixed in the feeder and reacted in a reactor comprising a rotary attenuation valve to detonate the biomass to obtain an alkali treated product.

이후, 상기 산 처리된 산물과 상기 알칼리 처리된 산물을 교반기에서 서로 혼합시켜 pH 4.5 내지 5.5로 조절시키고, 상기 교반기에서 수득된 산물을 당화 반응기에서 가수분해시킨다.The acid treated product and the alkali treated product are then mixed with each other in a stirrer to adjust to pH 4.5 to 5.5, and the product obtained in the stirrer is hydrolyzed in a saccharification reactor.

한편, 상기 알칼리 처리된 산물 중 일부는 회수부로 이송되어 암모니아를 회수하게 되며, 회수된 암모니아는 다시 공급기로 유입되어 전처리 공정에 재사용된다. 또한 다른 일부는 물로 응축되어 공정에 재이용된다.Meanwhile, some of the alkali treated products are transferred to a recovery unit to recover ammonia, and the recovered ammonia is again introduced into a feeder and reused in a pretreatment process. Others are condensed with water and reused in the process.

도 6은 도 5와 비교하여 두 종류의 바이오매스를 사용한 것으로서, 침지 공정에서부터 각각 산 및 알칼리로 처리하여 별도로 진행되는 것만 제외하고는 도 5와 같이 한 종류의 바이오매스를 사용한 공정과 동일하다. FIG. 6 is the same as the process using two types of biomass as shown in FIG. 5 except that the two types of biomass are used in comparison with FIG.

또한 상기 도 7에서 보는 바와 같이, 우선 바이오매스 및 물을 침지조에서 혼합하여 침지시킴에 따라 용해성 물질이 제거된다. 용해성 물질이 제거된 탈리액을 탈수시키는데, 이때 용해성 물질이 제거된 탈수액은 침지 공정에 재사용될 수 있으며, 이에 따라 폐수 발생량이 줄어들 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, first, the soluble material is removed as the biomass and water are mixed and immersed in an immersion tank. The desorption solution from which the soluble material has been removed is dewatered, wherein the dewatering solution from which the soluble material has been removed can be reused in the dipping process, thereby reducing the amount of wastewater generated.

다음으로, 용해성 물질이 제거된 바이오매스, 물 및 이온성 액체를 공급기에서 혼합시키고 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 반응기에서 반응시켜 바이오매스를 폭쇄하여 이온성 액체로 처리된 산물을 얻는다. Next, the biomass, water and ionic liquid from which the soluble material has been removed are mixed in a feeder and reacted in a reactor including a rotary attenuation valve to amplify the biomass to obtain a product treated with the ionic liquid.

이후, 상기 이온성 액체로 처리된 산물을 세척 및 탈수 공정에서 케톤 계열 유기 용매로 세척하여 아가로스와 셀룰로오스가 풍부한 물질을 침출시킨 후, 침출 된 고형물을 당화 반응기에서 가수분해시킨다.Subsequently, the product treated with the ionic liquid is washed with a ketone-based organic solvent in a washing and dehydration process to leach agarose and cellulose-rich materials, and then the leached solid is hydrolyzed in a saccharification reactor.

한편, 상기 이온성 액체로 처리된 산물 중 일부는 회수부로 이송되어 케톤 계열 유기 용매를 회수하게 되며, 회수된 케톤 계열 유기용매는 다시 세척 및 탈수공정으로 유입되어 공정에 재사용된다. 또한 다른 일부는 응축과정을 거쳐 이온성 액체와 물을 회수하여 공정에 재이용한다.On the other hand, some of the product treated with the ionic liquid is transferred to the recovery unit to recover the ketone-based organic solvent, the recovered ketone-based organic solvent is again introduced into the washing and dehydration process is reused in the process. The other part is condensed to recover the ionic liquid and water for reuse in the process.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 전술한 전처리 공정에서 수득된 산물을 이용하여 바이오 연료를 제조하는 공정을 포함하는 바이오 연료의 제조 공정을 제공한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a biofuel comprising a process for producing a biofuel using the product obtained in the above-described pretreatment process.

구체적으로는, 전술한 전처리 공정에서 수득된 산물을 가수분해액으로 이용하여 균주를 배양하여 바이오 연료를 제조할 수 있다. Specifically, the biofuel may be prepared by culturing the strain using the product obtained in the aforementioned pretreatment step as a hydrolysis solution.

상기 균주로는 사카로마이세스 세레비제(saccharomyces cerevisiae), 피치아 스티피티스(pichia stipitis), 캔디다 브래시캐(candida brassicae), 자이모모나스 모빌리스(zymomonas moilis), 클로스트리디움 아세토부틸리컴 (clostridium acetobutylicum) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. The strains include saccharomyces cerevisiae, pichia stipitis, candida brassicae, zymomonas moilis, clostridium acetobutylli Combs (clostridium acetobutylicum) and combinations thereof may be used.

상기 바이오 연료는 알칸류, 알켄류, 알코올류 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있다. 이때 상기 알칸류는 C1 내지 C10의 알칸류, 상기 알켄류는 C1 내지 C10의 알켄류, 상기 알코올류는 C1 내지 C10의 알코올류를 나타낸다.The biofuel may be selected from the group consisting of alkanes, alkenes, alcohols, and combinations thereof. In this case, the alkanes are C1 to C10 alkanes, the alkenes are C1 to C10 alkenes, and the alcohols are C1 to C10 alcohols.

상기 바이오 연료의 제조 공정에 따라 제조된 바이오 연료 중 바이오 에탄올 의 농도는 70 g/L 이상일 수 있으며, 바이오 부탄올의 농도는 15 g/L 이상 얻을 수 있다. 이는 바이오매스 종류에 따라 다소 차이가 있을 수 있으며, 그 종류별 최적화 조건에서는 더 높은 농도를 얻을 수 있다. The concentration of bioethanol in the biofuel prepared according to the biofuel manufacturing process may be 70 g / L or more, and the concentration of bio butanol may be obtained in an amount of 15 g / L or more. This may vary slightly depending on the type of biomass, and higher concentrations may be obtained under the optimization conditions for each type.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 전술한 전처리 공정에서 수득된 산물을 이용하여 바이오 화학물질을 제조하는 공정을 포함하는 바이오 화학물질의 제조 공정을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a biochemical including a process for producing a biochemical using the product obtained in the above-described pretreatment process.

구체적으로는, 전술한 전처리 공정에서 수득된 산물을 가수분해액으로 이용하여 균주를 배양하여 바이오 화합물질을 제조할 수 있다. Specifically, the bio-compound can be prepared by culturing the strain using the product obtained in the above-described pretreatment step as a hydrolysis solution.

상기 균주로는 클로스트리디움 타이로부티리컴(clostridium tyroburyricum), 락토바실러스 액시도필러스(lactobacillus acidophilus) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. The strain may be selected from the group consisting of clostridium tyroburyricum, lactobacillus axidophilus, and combinations thereof.

상기 바이오 화학물질은 아미노산계 물질, 유기산계 물질, 효소계 물질, 생분해성 고분자계 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있다. The biochemicals may be selected from the group consisting of amino acid materials, organic acid materials, enzyme materials, biodegradable polymer materials, and combinations thereof.

상기 바이오 화학물질의 제조 공정에 따라 제조된 바이오 화학물질 중 바이오 부틸릭산의 농도는 20 g/L 이상일 수 있으며, 바이오 젖산의 농도는 8 g/L 이상 얻을 수 있다. 이는 바이오매스 종류에 따라 다소 차이가 있을 수 있으며, 그 종류별 최적화 조건에서는 더 높은 농도를 얻을 수 있다.The concentration of bio butyric acid may be 20 g / L or more in the biochemicals prepared according to the biochemical preparation, and the concentration of bio lactic acid may be 8 g / L or more. This may vary slightly depending on the type of biomass, and higher concentrations may be obtained under the optimization conditions for each type.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 구현예로 제시된 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치 및 공정에 따르면, 바이오매스 혼합물에서 가수분해에 저해를 주는 리그닌 등을 연속적으로 제거할 수 있고, 폐수 처리 및 후속 공정의 경제성이 확보될 수 있고, 알칼리 및 공정수를 회수 및 재사용하여 공정 운영의 경제성을 높인다. As described above, according to the pre-treatment apparatus and process for producing biofuels and biochemicals as an embodiment of the present invention, it is possible to continuously remove lignin or the like that inhibits hydrolysis from the biomass mixture, and to treat wastewater and subsequent The economics of the process can be secured, and the economics of process operation are improved by recovering and reusing alkali and process water.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예][Example]

실시예 1: 한 종류의 바이오매스를 이용한 전처리 공정Example 1 Pretreatment Process Using One Type of Biomass

건조중량 100kg의 보릿짚을 평균 크기 2mm로 분쇄하여 침지조에서 70℃의 중온수 300L와 함께 투입하여 3시간 동안 교반한 후 압착 여과기로 여과하였다. 이때 여액 총량은 175kg이고 여액에 함유된 고형물 총량은 10kg이었다. Barley straw with a dry weight of 100 kg was crushed to an average size of 2 mm, added with 300 L of hot water at 70 ° C. in an immersion tank, stirred for 3 hours, and filtered through a compression filter. The total amount of filtrate was 175 kg and the total amount of solids contained in the filtrate was 10 kg.

탈수된 보릿짚을 암모니아 85.5kg(95 중량%) 및 묽은 황산 4.5kg(5 중량%) 비율로 공급기에서 혼합 및 반응기에서 각각 반응시켰다. The dehydrated barley straw was mixed in the feeder and in the reactor at a ratio of 85.5 kg (95 wt%) and 4.5 kg (5 wt%) of dilute sulfuric acid, respectively.

암모니아 처리는 28% 암모니아수 100kg을 추가하여 교반 후 반응기에서 145℃, 30 kg/cm2에서 20분간 체류 후 로터리 폭쇄 밸브로 폭쇄하였다. 암모니아 처리 후 압착여과와 세척 및 압착 단계를 거쳐서 암모니아 처리된 산물을 얻었다. 상기 암모니아 처리된 산물은 건조중량 55kg이며 수분 함유량은 50%, 암모니아 일부가 존재 하였다. The ammonia treatment was added with 100 kg of 28% ammonia water and stirred for 20 minutes at 145 ° C. and 30 kg / cm 2 in the reactor after stirring, and then bombed with a rotary explosion valve. After ammonia treatment, the product was subjected to compression filtration, washing and pressing to obtain ammonia-treated products. The ammonia-treated product had a dry weight of 55 kg and a water content of 50%, and a part of ammonia was present.

묽은 황산 처리는 3.3% 묽은 황산 용액 22.36kg을 취하여 160℃에서 6kg/cm2, 10분간 전처리 후 로터리밸브로 폭쇄하여 상기 암모니아 처리된 산물과 교반기에서 혼합하였다. 혼합 후 pH는 5.1이었으며, 고형물 농도는 32% 이었다. Dilute sulfuric acid treatment was taken 22.36kg of 3.3% dilute sulfuric acid solution, pretreated at 160 ℃ 6kg / cm 2 , 10 minutes and then exploded with a rotary valve and mixed with the ammonia-treated product in a stirrer. The pH after mixing was 5.1 and the solids concentration was 32%.

셀룰라아제 20FPU와 베타글루코시다아제 30CbU를 취하여 48시간 및 50℃에서 당화 반응기에서 가수분해하였다. 최종 글루코오스 농도는 140 g/L이었다.Cellulase 20FPU and betaglucosidase 30CbU were taken and hydrolyzed in the saccharification reactor at 48 hours and 50 ° C. The final glucose concentration was 140 g / L.

실시예 2: 두 종류의 바이오매스를 이용한 전처리 공정Example 2 Pretreatment Process Using Two Kinds of Biomass

건조중량 100kg의 보릿짚을 평균 크기 2mm로 분쇄하여 침지조에서 70℃의 중온수 300L와 함께 투입하여 3시간 동안 교반한 후 압착 여과기로 여과하였다. 이때 고형분의 중량은 225kg이였고 수분 함유량은 60% 이었다. Barley straw with a dry weight of 100 kg was crushed to an average size of 2 mm, added with 300 L of hot water at 70 ° C. in an immersion tank, stirred for 3 hours, and filtered through a compression filter. At this time, the weight of the solid was 225 kg and the moisture content was 60%.

여과 고형물에 28 중량/부피% 암모니아수 106kg을 추가하여 공급기에서 혼합 후 반응기에서 145℃, 30kg/cm2에서 30분간 체류 후 로터리 폭쇄 밸브로 폭쇄하였다. 암모니아 처리 후 압착여과와 세척/여과 단계를 거쳐서 암모니아 처리된 산물을 얻었다. 상기 암모니아 처리된 산물은 건조중량 58.5kg 수분과 암모니아 일부가 존재 하였다. 106 kg of 28 wt / vol% ammonia water was added to the filtered solids, mixed in a feeder, and then agitated for 30 minutes at 145 ° C. and 30 kg / cm 2 in a reactor, followed by aeration with a rotary explosion valve. After ammonia treatment, the product was subjected to compression filtration and washing / filtration steps to obtain ammonia-treated products. The ammonia-treated product had a dry weight of 58.5 kg of water and some ammonia.

건조중량 10kg 카사바 줄기를 평균 크기 2mm로 분쇄하여 침지조에서 85℃의 고온수 30L와 함께 투입하여 2시간 동안 교반한 후 압착 여과기로 여과하였다. 이 때 고형물의 중량은 24.2kg, 수분 함유량은 61% 이었다.The dry weight 10kg cassava stem was crushed to an average size of 2mm and added with 30L of hot water at 85 ° C. in an immersion tank, stirred for 2 hours, and filtered through a compression filter. At this time, the weight of the solid was 24.2 kg and the moisture content was 61%.

이후 3.3 중량/부피% 묽은 황산 46kg을 추가하여 반응기에서 175℃, 15분간 체류 후 로터리밸브로 폭쇄하여, 황산 처리된 산물을 얻었다. Thereafter, 46 kg of 3.3 wt / vol% dilute sulfuric acid was added thereto, and the resultant was pulverized with a rotary valve after holding at 175 ° C. for 15 minutes in a reactor to obtain a sulfuric acid treated product.

교반기에 상기 암모니아 처리된 산물과 황산 처리된 산물을 넣고, 교반 후 pH는 4.9였으며, 고형물의 농도는 30.4 중량% 이었다. The ammonia-treated product and the sulfuric acid-treated product were added to a stirrer, and after stirring, the pH was 4.9 and the concentration of the solid was 30.4 wt%.

셀룰라아제 20FPU와 베타글루코시다아제 30CbU를 취하여 48시간 및 50℃에서 당화 반응기에서 가수분해하였다. 최종 글루코오스 농도는 137 g/L이었다.Cellulase 20FPU and betaglucosidase 30CbU were taken and hydrolyzed in the saccharification reactor at 48 hours and 50 ° C. The final glucose concentration was 137 g / L.

실시예 3: 해조류 바이오매스를 이용한 전처리 공정Example 3 Pretreatment Process Using Seaweed Biomass

홍조류 100kg을 평균 크기 2mm로 파쇄하여 압착 여과기로 여과하였다. 이때 고형분의 건조중량은 40kg이였고 수분 함유량은 50% 이었다. 100 kg of red algae were crushed to an average size of 2 mm and filtered through a compression filter. The dry weight of the solid was 40 kg and the moisture content was 50%.

여과 고형물에 이온성 액체인 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 아세테이트(1-ethyl-3-methylimidazolium acetate) 200kg을 추가하여 공급기에서 혼합 후 반응기에서 150℃, 5kg/cm2에서 30분간 교반 후 로터리 폭쇄 밸브로 폭쇄하였다. 이온성 액체로 처리 후 압착여과와 세척/여과 단계를 거쳐서 이온성 액체로 처리된 산물을 얻었다. 상기 처리된 산물의 고형물 농도는 31.2 중량% 이었다. Add 200 kg of 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate as an ionic liquid to the filtered solid, mix in a feeder, and stir for 30 minutes at 150 ° C and 5 kg / cm 2 in a reactor. Fired with a rotary fired valve. The product treated with the ionic liquid was subjected to compression filtration and washing / filtration steps after treatment with the ionic liquid. Solid concentration of the treated product was 31.2% by weight.

베타갈락토시다아제 200U/ml를 취하여 72시간 및 38℃에서 당화 반응기에서 가수분해하였다. 최종 글루코오스 농도는 87 g/L이었다.200 U / ml of beta galactosidase was taken and hydrolyzed in a saccharification reactor at 72 hours and 38 ° C. The final glucose concentration was 87 g / L.

실시예 4: 바이오 연료 제조Example 4: Biofuel Preparation

실시예 4-1: 바이오 에탄올 제조Example 4-1 Preparation of Bioethanol

상기 실시예 1에서 제조된 140 g/L 의 가수분해액을 이용하여 에탄올 생산 산업 균주인 사카로마이세스 세레비제(KCTC 11250 BP) 균주를 배양하여 에탄올을 제조하였다. Ethanol was prepared by culturing Saccharomyces cerevises (KCTC 11250 BP) strain, an ethanol production industry strain, using the hydrolysis solution of 140 g / L prepared in Example 1.

사카로미세스 세레비시아 균주로 24시간 배양한 후 초기 당 농도 140 g/L를 완전히 소모하였다. 이때 제조된 에탄올 농도는 70 g/L 이였다. After 24 hours of incubation with Saccharomyces cerevisiae strain, the initial sugar concentration of 140 g / L was completely consumed. At this time, the prepared ethanol concentration was 70 g / L.

실시예 4-2: 바이오 부탄올 제조Example 4-2 Preparation of Bio Butanol

상기 실시예 1에서 제조된 140 g/L 의 가수분해액을 40 g/L로 희석한 것을 이용하여 클로스트리디움 아세토부틸리컴(ATCC 824) 균주를 5.0L 생물 반응기에서 회분식 배양함으로써 부탄올을 제조하였다. Butanol was prepared by batch culturing the Clostridium acetobutylicum (ATCC 824) strain in a 5.0 L bioreactor using the diluted 140 g / L hydrolysis solution prepared in Example 1 to 40 g / L. It was.

배양 조건은 당 초기 농도 40 g/L, 초기 pH 6.0, 배양온도 37℃ 및 교반속도 150 rpm으로 하였다. 또한 혐기상태를 유지하기 위해 CO2 또는 N2 를 공급하였으며, 배양 중 pH는 28 중량/부피% 암모니아 용액을 사용하여 5.0 이상으로 조정하였다. ATCC 824 균주로 70 시간 배양 후 초기 당 농도 40 g/L를 완전히 소모하였다. 이때 제조된 부탄올 농도는 15 g/L 이였다. Culture conditions were the initial concentration of 40 g / L, the initial pH 6.0, the culture temperature 37 ℃ and stirring speed 150 rpm. In addition, CO 2 or N 2 was supplied to maintain the anaerobic state, and the pH of the culture was adjusted to 5.0 or more using a 28% weight / vol% ammonia solution. After 70 hours of incubation with ATCC 824 strain, the initial sugar concentration of 40 g / L was completely consumed. The butanol concentration prepared was 15 g / L.

실시예 5: 바이오 화학물질 제조Example 5: Biochemical Preparation

실시예 5-1: 바이오 부틸릭산 제조Example 5-1 Preparation of Bio Butyric Acid

상기 실시예 1에서 제조된 140 g/L 의 가수분해액을 40 g/L로 희석한 것을 이용하여 클로스트리디움 타이로부티리컴(ATCC 25755) 균주를 5.0L 생물 반응기에서 회분식 배양함으로써 부틸릭산을 제조하였다.Butyl acid was prepared by batch culturing the Clostridium tyrobutyricum (ATCC 25755) strain in a 5.0L bioreactor using the diluted 140 g / L hydrolysis solution prepared in Example 1 to 40 g / L. Prepared.

배양 조건은 당 초기 농도 40g/L, 배양온도 37℃ 및 교반속도 150rpm으로 하였다. 또한 혐기상태를 유지하기 위해 CO2 또는 N2를 공급하였으며, 배양 중 pH 는 28 중량/부피% 암모니아 용액을 사용하여 6.0으로 조정하였다. ATCC 25755 균주로 22 시간 배양 후 초기 당 농도 40 g/L를 완전히 소모하였다. 이때 제조된 부틸릭산 농도는 25 g/L 이였다. Culture conditions were the initial concentration of sugar 40g / L, the culture temperature 37 ℃ and stirring speed 150rpm. In addition, CO 2 or N 2 was supplied to maintain the anaerobic state, and the pH of the culture was adjusted to 6.0 using a 28% weight / vol% ammonia solution. After 22 hours of incubation with ATCC 25755 strain, 40 g / L of initial sugar concentration was completely consumed. At this time, the butyric acid concentration was 25 g / L.

실시예 5-2: 바이오 젖산 제조Example 5-2 Preparation of Bio Lactic Acid

상기 실시예 1에서 제조된 140 g/L 의 가수분해액을 20 g/L로 희석한 것을 이용하여 락토바실러스 액시도필러스(NCFM) 균주를 500mL 플라스크에서 200mL 희석액에 3mL의 균주 배양을 접종하여 배양함으로써 젖산을 제조하였다.Using the diluted solution of 140 g / L hydrolyzate prepared in Example 1 to 20 g / L to inoculate 3 mL strain culture in 200 mL dilution in 500 mL flask of Lactobacillus axidophilus (NCFM) strain Lactic acid was prepared by culturing.

배양 조건은 당 초기 농도 20 g/L, pH 6.0으로 조절 하였다. 배양은 온도 조절이 가능한 혐기성 배양기에서 실시하였으며, 배양 온도는 37℃로 조정하였다. 24 시간 배양 후 10 g/L 의 포도당을 소모하였다. 이때 제조된 젖산 농도는 8 g/L 이였다.Culture conditions were adjusted to an initial concentration of 20 g / L, pH 6.0. The culture was carried out in an anaerobic incubator capable of temperature control, the culture temperature was adjusted to 37 ℃. After 24 hours of incubation 10 g / L of glucose was consumed. In this case, the prepared lactic acid concentration was 8 g / L.

상기에서는 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위 속하는 것은 당연하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

도 1 내지 4는 각각 일 구현예에 따른 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치의 일부를 나타낸 개략도이다. 1 to 4 are schematic diagrams each showing a part of a pretreatment apparatus for producing a biofuel and a biochemical according to one embodiment.

도 5는 일 구현예에 따른 한 종류의 바이오매스를 이용한 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정을 나타낸 개략적인 공정도이다. 5 is a schematic process diagram illustrating a pretreatment process for preparing biofuels and biochemicals using one kind of biomass according to one embodiment.

도 6은 다른 일 구현예에 따른 두 종류의 바이오매스를 이용한 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정을 나타낸 개략적인 공정도이다. 6 is a schematic process diagram illustrating a pretreatment process for preparing biofuels and biochemicals using two kinds of biomass according to another embodiment.

도 7은 또 다른 일 구현예에 따른 이온성 액체를 이용한 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정을 나타낸 개략적인 공정도이다. 7 is a schematic process diagram illustrating a pretreatment process for preparing biofuels and biochemicals using an ionic liquid according to another embodiment.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명> DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS

10: 침지조 30: 공급기10: immersion tank 30: feeder

40: 펌프 42: 고압 이송부40: pump 42: high pressure transfer unit

44: 반응기 46: 수집조44: reactor 46: collection tank

48: 로터리 폭쇄 밸브 50: 교반기48: rotary aeration valve 50: stirrer

60: 당화 반응기 62: 스크류형 임펠러60: saccharification reactor 62: screw-type impeller

70: 회수부 71: 탈리액 저장조70: recovery part 71: desorption liquid storage tank

72: 알칼리 회수조 73: 농축기72: alkali recovery tank 73: concentrator

Claims (14)

바이오매스가 유입되어 용해성 물질을 제거하는 침지조;An immersion tank into which biomass is introduced to remove soluble substances; 상기 용해성 물질이 제거된 바이오매스와 물, 산, 알칼리, 이온성 액체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 혼합시키는 공급기;A feeder for mixing the biomass from which the soluble material has been removed and selected from the group consisting of water, acid, alkali, ionic liquid, and combinations thereof; 상기 공급기에서 혼합된 혼합물을 반응시키는 반응기; 및A reactor for reacting the mixed mixture in the feeder; And 상기 반응기에서 수득된 산물을 가수분해시키는 당화 반응기를 포함하고,A glycosylation reactor for hydrolyzing the product obtained in the reactor, 상기 반응기는 소정의 압력을 유지하는 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치.The reactor is a pre-treatment device for producing biofuels and biochemicals that includes a rotary explosion valve to maintain a predetermined pressure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전처리 장치는 상기 반응기에서 수득된 산 처리된 산물과 상기 반응기에서 수득된 알칼리 처리된 산물을 서로 혼합시키는 교반기를 더 포함하는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치.The pretreatment device further comprises a stirrer for mixing the acid treated product obtained in the reactor and the alkali treated product obtained in the reactor with each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이오매스의 농도는 20 내지 50 중량/부피%인 것인 바이오 연료 및 바 이오 화학물질 제조용 전처리 장치.The concentration of the biomass is 20 to 50% by weight / volume% pre-treatment device for producing biofuels and biochemicals. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기에서 상기 혼합물의 체류 시간은 10 내지 180 분인 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치.The residence time of the mixture in the reactor is 10 to 180 minutes, the pre-treatment device for producing biofuels and biochemicals. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기의 내부 온도는 100 내지 200 ℃인 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치.The internal temperature of the reactor is 100 to 200 ℃ the pre-treatment device for producing biofuels and biochemicals. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 로터리 폭쇄 밸브는 1 내지 50 kg/cm2의 압력을 유지하는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치.The rotary explosion valve is a pre-treatment device for producing biofuels and biochemicals to maintain a pressure of 1 to 50 kg / cm 2 . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전처리 장치는 상기 알칼리 또는 이온성 액체 처리된 산물로부터 알칼리 또는 이온성 액체를 회수하는 회수부를 더 포함하는 것인 바이오 연료 및 바이 오 화학물질 제조용 전처리 장치.The pretreatment device further comprises a recovery unit for recovering the alkali or ionic liquid from the alkali or ionic liquid treated product. 침지조에 바이오매스가 유입되어 용해성 물질을 제거하는 침지 공정;An immersion process in which biomass is introduced into an immersion tank to remove soluble substances; 상기 용해성 물질이 제거된 바이오매스와, 물, 산, 알칼리, 이온성 액체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 공급기에서 혼합시키는 공정; 및Mixing at the feeder a biomass from which the soluble material has been removed and selected from the group consisting of water, acid, alkali, ionic liquid and combinations thereof; And 상기 공급기에서 혼합된 혼합물을 로터리 폭쇄 밸브를 포함하는 반응기에서 반응시키는 공정Reacting the mixture mixed in the feeder in a reactor comprising a rotary spark valve 을 포함하는 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정.Pretreatment process for producing biofuels and biochemicals comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 전처리 공정은 상기 반응기에서 수득된 산 처리된 산물과 상기 반응기에서 수득된 알칼리 처리된 산물을 교반기에서 서로 혼합시키는 공정을 더 포함하는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정.The pretreatment process further comprises the step of mixing the acid-treated product obtained in the reactor and the alkali-treated product obtained in the reactor with each other in a stirrer. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 산 처리된 산물과 상기 알칼리 처리된 산물의 혼합 중량비는 1:5 내지 1:50 인 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정.The mixed weight ratio of the acid treated product and the alkali treated product is 1: 5 to 1:50 pre-treatment process for producing biofuels and biochemicals. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 바이오매스는 볏짚, 보릿짚, 고구마 줄기, 유채줄기, 카사바 줄기의 농 업 부산물; 폐지, 플러프의 고체 쓰레기; 간벌목, 폐목재, 가공 부산물의 목재; 담조류, 해조류의 수상 식물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정.The biomass is agricultural by-products of rice straw, barley straw, sweet potato stem, rapeseed stem, cassava stem; Waste paper, solid waste of fluff; Thinning wood, waste wood, processing by-product wood; Seaweed, algae, aquatic plants; And combinations thereof. Pretreatment process for producing biofuels and biochemicals. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 침지 공정은 바이오매스와, 물, 산, 알칼리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 혼합하여 용해성 물질을 제거하는 것인 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 공정.The immersion process is a pre-treatment process for producing biofuels and biochemicals to remove the soluble material by mixing the biomass and the selected from the group consisting of water, acid, alkali and combinations thereof. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항의 전처리 공정에서 수득된 산물을 이용하여 알칸류, 알켄류, 알코올류 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 바이오 연료를 제조하는 공정을 포함하는 바이오 연료의 제조 공정.A biofuel comprising a process for producing a biofuel selected from the group consisting of alkanes, alkenes, alcohols and combinations thereof using the product obtained in the pretreatment process according to any one of claims 8 to 12. Manufacture process. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항의 전처리 공정에서 수득된 산물을 이용하여 아미노산계 물질, 유기산계 물질, 효소계 물질, 생분해성 고분자계 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 바이오 화학물질을 제조하는 공정을 포함하는 바이오 화학물질의 제조 공정.A biochemical selected from the group consisting of amino acid based materials, organic acid based materials, enzyme based materials, biodegradable polymeric materials and combinations thereof using the products obtained in the pretreatment process according to any one of claims 8 to 12. A process for producing a biochemical comprising a process for producing.
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