WO2009122728A1 - バイオマスアルコールの製造方法 - Google Patents

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WO2009122728A1
WO2009122728A1 PCT/JP2009/001500 JP2009001500W WO2009122728A1 WO 2009122728 A1 WO2009122728 A1 WO 2009122728A1 JP 2009001500 W JP2009001500 W JP 2009001500W WO 2009122728 A1 WO2009122728 A1 WO 2009122728A1
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saccharification
mist
saccharified
biomass
alcohol
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PCT/JP2009/001500
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English (en)
French (fr)
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松浦一雄
深津鉄夫
長拓治
木本浩介
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超音波醸造所有限会社
三井造船株式会社
阿部房次
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0615—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced at the free surface of the liquid or other fluent material in a container and subjected to the vibrations
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing alcohol by fermenting biomass such as plants and animals containing polysaccharides.
  • This adverse effect can be solved by a method of pulverizing biomass and mixing with water, saccharifying the polysaccharide contained in the biomass to obtain a saccharified solution, fermenting the saccharified solution with alcohol, and collecting the alcohol (Patent Document 1 and 2).
  • This method is characterized in that several times as much alcohol can be recovered as compared with a method of producing alcohol only from squeezed liquid such as sugar cane.
  • This method can also be used to recover alcohol from discarded wood.
  • biomass such as wood is pulverized and mixed with a large amount of water, and the polysaccharide is saccharified in this state. Therefore, a large amount of water is mixed in the obtained saccharified solution.
  • a saccharified solution containing a large amount of water is a process of alcohol fermentation and a process of concentrating alcohol from a fermented alcohol aqueous solution, which requires large-scale equipment and cannot produce alcohol with high efficiency. It is also necessary to use a large amount of water in the production process.
  • the object of the present invention is to solve this drawback, that is, to efficiently ferment biomass such as wood and sugarcane and efficiently recover alcohol from the fermented alcohol aqueous solution, while reducing facility costs and running costs.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing biomass alcohol that can efficiently recover alcohol.
  • the method for producing biomass alcohol of the present invention produces biomass alcohol by the following method.
  • the method for producing biomass alcohol is a saccharification process for saccharifying biomass, and the biomass saccharification liquid obtained in this saccharification process is ultrasonically vibrated to be atomized into mist, and the atomized mist is recovered to collect moisture from the saccharification liquid.
  • a first concentration step for removing and concentrating, a fermentation step for fermenting the saccharified liquid concentrated in the first concentration step, and a second concentration step for separating alcohol from the aqueous alcohol solution obtained in the fermentation step Consists of.
  • the separated water separated from the saccharified solution in the first concentration step can be used for biomass saccharification in the saccharification step.
  • the biomass alcohol production method of the present invention separates the mist atomized by the ultrasonic vibration with the cyclone 3, and circulates the lower discharged fluid separated by the cyclone 3 to the saccharified liquid to saccharify it.
  • the liquid can be concentrated.
  • the mist atomized by the ultrasonic vibration is separated by the cyclone 3, and the upper discharge fluid separated by the cyclone 3 is bubbled into water to separate water. And the recovered separated water can be used for biomass saccharification in the saccharification step.
  • the method for producing iomas alcohol according to the present invention can be atomized into mist by adding a surfactant to the saccharified liquid of biomass in the first concentration step.
  • the method for producing biomass alcohol of the present invention can recover mist under reduced pressure in the first concentration step.
  • the atomized mist in the first concentration step, can be transported and recovered with a transport gas containing any of hydrogen, helium, and methane.
  • the saccharified solution heated in the saccharification step can be atomized into mist in the first concentration step.
  • the saccharification step is performed by using a first saccharification step with an acid and a second saccharification step with an enzyme at a lower temperature than the first saccharification step.
  • the saccharified liquid is cooled to recover the thermal energy, and the carrier gas used for the first concentration step is heated with the recovered thermal energy, and the saccharified liquid is put into the carrier gas heated by the thermal energy. It can be atomized into mist by ultrasonic vibration.
  • the method for producing biomass alcohol according to the present invention efficiently ferments biomass such as wood and sugarcane, and efficiently recovers alcohol from the fermented alcohol aqueous solution, while reducing the equipment cost and running cost to efficiently produce alcohol. There are features that can be recovered.
  • the production method of the present invention includes a saccharification step in which biomass is saccharified, and a biomass saccharification solution obtained in this saccharification step is ultrasonically vibrated to be atomized into mist, and the atomized mist is recovered from the saccharification solution.
  • a first concentration step for removing moisture and concentrating, a fermentation step for fermenting the saccharified liquid concentrated in the first concentration step, and a second concentration for separating alcohol from the alcohol aqueous solution obtained in the fermentation step It is because biomass alcohol is manufactured with a process.
  • biomass polysaccharide is hydrolyzed and saccharified to obtain a saccharified solution, and the obtained saccharified solution is atomized into mist by ultrasonic vibration in the first concentration step and atomized.
  • the mist is recovered and concentrated by removing water from the saccharified solution, and the concentrated saccharified solution is subjected to alcohol fermentation to recover alcohol.
  • the saccharified solution obtained in the saccharification step is atomized into mist by ultrasonic vibration to separate and concentrate the contained water.
  • Ultrasonic vibration separates water from a saccharified solution by utilizing physical properties that make water more easily atomized by mist than sugar.
  • the saccharified liquid obtained by separating and concentrating water can obtain a large amount of alcohol, and can recover the alcohol efficiently from the biomass while reducing the equipment cost and running cost while recovering the alcohol from biomass. Further, in order to further concentrate the saccharified solution, there is a feature that water can be efficiently used by adding the separated water separated from the saccharified solution to the biomass for saccharification.
  • the separated water separated from the saccharified liquid in the first concentration step is used for saccharification of the biomass in the saccharification step, so that the separated water separated in the concentration step can be effectively recycled. It can be used for biomass saccharification.
  • This method can efficiently saccharify biomass with a large amount of water while reducing the cost of water used for saccharification.
  • the mist atomized by the ultrasonic vibration is separated by a cyclone, and the downward discharged fluid separated by the cyclone is circulated to the saccharified solution to obtain the saccharified solution.
  • the sugar contained in the mist can be recovered and used effectively.
  • the saccharification step is composed of a first saccharification step for saccharifying hemicellulose contained in biomass and a second saccharification step for saccharifying cellulose contained in biomass.
  • the hemicellulose and cellulose contained in can be effectively saccharified and effectively separated into alcohol.
  • the surfactant in the first concentration step, is added to the saccharified solution of biomass and atomized into mist, so that the saccharified solution to which the surfactant is added is ultrasonicated. It can be efficiently atomized into mist by vibration. For this reason, this method can concentrate a saccharified liquid efficiently at a 1st concentration process.
  • the mist in the first concentration step, the mist is recovered under reduced pressure, whereby the mist can be recovered efficiently and the saccharified solution can be concentrated efficiently.
  • the atomized mist in the first concentration step, is conveyed and recovered with a carrier gas containing any of hydrogen, helium, and methane, so that the carrier gas is air.
  • a carrier gas containing any of hydrogen, helium, and methane, so that the carrier gas is air.
  • it can be atomized efficiently into mist by ultrasonic vibration, assuming that the molecular weight is small.
  • the method for producing biomass alcohol of the present invention can atomize the saccharified solution heated in the saccharification step into mist in the first concentration step. This method can efficiently atomize the heated saccharified solution into mist by ultrasonic vibration and efficiently concentrate the saccharified solution in the first concentration step.
  • the carrier gas is heated with waste heat generated between the first saccharification step and the second saccharification step, so that the first saccharification step and the second saccharification step are performed.
  • the saccharified solution can be efficiently atomized into mist using heat generated in the middle.
  • the waste gas generated in the saccharification step is effectively used to warm the carrier gas, so that the waste heat can be effectively reused to efficiently atomize the saccharified solution into the mist.
  • the method for producing biomass alcohol of the present invention is a saccharification process for saccharifying biomass, and a saccharified liquid of biomass obtained in this saccharification process is ultrasonically vibrated and atomized into mist.
  • a first concentration step for collecting atomized mist and removing water from the saccharified solution for concentration, a fermentation step for fermenting the saccharified solution concentrated in the first concentration step, and the fermentation step And a second concentration step for separating the alcohol from the resulting aqueous alcohol solution.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a concentration apparatus used in the saccharification step and the first concentration step.
  • the method for producing biomass alcohol of the present invention uses wood chips obtained by crushing wood into biomass.
  • wood chip waste wood produced by dismantling the building or thin wood such as thinned wood can be used, for example, crushed to 3 cm or less.
  • biomass all biomass containing polysaccharides such as sugarcane, corn, wheat, seaweed and organic waste can be used. Wood chips that are biomass are saccharified by adding water in the saccharification step to hydrolyze the polysaccharide.
  • the saccharification process for wood chips includes a first saccharification process for saccharifying hemicellulose contained in the wood chips, and a second saccharification process for saccharifying cellulose after the first saccharification process.
  • the first saccharification step can use acid hydrolysis or alkali hydrolysis.
  • sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or the like can be used, but sulfuric acid is preferably used.
  • the wood chips are immersed in dilute sulfuric acid and further heated to 140 ° C. to 200 ° C. to saccharify hemicellulose.
  • this first saccharification step as shown in FIG.
  • a reaction tank 71 as the first tank 5 wood chips immersed in dilute sulfuric acid are reacted at a high temperature and high pressure of, for example, 150 ° C.
  • the hemicellulose contained in the chip is saccharified.
  • the saccharified liquid slurry saccharified in the first saccharification step is decompressed to atmospheric pressure in a decompression tank 72, cooled to 100 ° C. or lower, and then solid-liquid separated into a saccharified liquid and a solid content by a solid-liquid separator 73.
  • the saccharified solution separated by the solid-liquid separator 73 is sent to the first concentration step.
  • the solid content separated by the solid-liquid separator 73 is sent to the second saccharification step and saccharified by an enzyme.
  • cellulose is saccharified with an enzyme.
  • saccharification is performed at a lower temperature than saccharification using an acid.
  • moisture is added to the solid content separated by the solid-liquid separator 73, an enzyme is added, and the cellulose is saccharified by adjusting to a temperature at which the enzyme works easily, for example, 40 ° C.
  • the saccharified solution obtained in the second saccharification step is sent to the first concentration step.
  • the saccharified liquid separated by the solid-liquid separator 73 is transferred to the first concentration step. At this time, the transferred saccharified liquid can be cooled to recover thermal energy.
  • the concentrating device in FIG. 2 is provided with a cooling heat exchanger 7 in a transfer pipe 9 for transferring the saccharified solution obtained in the first saccharification step to the atomization chamber 1 used in the first concentration step.
  • the saccharified solution obtained in the first concentration step is cooled by the cooling heat exchanger 7 to recover thermal energy.
  • the recovered thermal energy is used for heating the carrier gas used in the next first concentration step.
  • the efficiency of atomizing the saccharified solution into the mist by ultrasonic vibration in the carrier gas heated by the heat energy can be increased.
  • the recovered thermal energy can also be used for heating the carrier gas in the second concentration step.
  • the cooling heat exchanger 7 is connected to a heating heat exchanger 8 that heats the carrier gas.
  • the cooling heat exchanger 7 and the heating heat exchanger 8 circulate the refrigerant.
  • the refrigerant absorbs heat energy in the cooling heat exchanger 7 and rises in temperature, and the absorbed heat is discharged in the heating heat exchanger 8 to heat the carrier gas.
  • water or oil is used as the refrigerant.
  • This refrigerant absorbs heat energy from the saccharified solution obtained in the first saccharification step, warms it from the cooling heat exchanger 7 and is discharged.
  • the refrigerant is discharged from the cooling heat exchanger 7 at 45 ° C.
  • the expansion valve 47 adiabatically expands the refrigerant and is vaporized inside the cooling heat exchanger 7. Therefore, the cooling heat exchanger 7 is cooled by the heat of vaporization of the refrigerant. The vaporized refrigerant is sucked into the compressor 46 and circulated to the heating heat exchanger 8. This cooling mechanism can raise the temperature of the heating heat exchanger 8 while cooling the cooling heat exchanger 7 to a low temperature. Therefore, in the first concentration step, the temperature of the carrier gas supplied to the atomization chamber 1 can be heated.
  • the saccharified solution obtained in the saccharification process is not immediately fermented in the fermentation process.
  • the saccharified solution obtained in the saccharification step is concentrated in the first concentration step and then subjected to alcohol fermentation.
  • the saccharified solution obtained in the saccharification step is atomized into mist by ultrasonic vibration to remove moisture.
  • the saccharified solution concentrated in the first concentration step is fermented in the fermentation step to become an alcohol aqueous solution.
  • the aqueous alcohol solution is concentrated in the second concentration step to become a high concentration alcohol.
  • the present invention is characterized in that the saccharified solution is concentrated using ultrasonic vibration, and the concentrated saccharified solution is fermented to alcohol to recover the alcohol.
  • the present invention does not specify a method for saccharifying biomass, and any method that is already used or will be developed can be used as a method for saccharification by adding water to biomass. Furthermore, the present invention includes a method exemplified below for a method of fermenting the saccharified solution concentrated in the first concentration step to obtain an alcohol aqueous solution, and further concentrating the alcohol aqueous solution to obtain a high concentration alcohol. Not specified.
  • the saccharified liquid is atomized into mist by ultrasonic vibration, and the atomized mist is transferred to the recovery unit with a carrier gas and concentrated.
  • a carrier gas for carrying the atomized mist a carrier gas containing any of hydrogen, helium, and methane can be used.
  • an inert gas can also be used as the carrier gas.
  • a surfactant can be added to the biomass saccharified solution.
  • the saccharified solution to which the surfactant is added can be effectively atomized into mist by ultrasonic vibration.
  • the cyclone 3 in the collection unit 2 rotates the carrier gas inside to centrifuge.
  • the mist having a large particle diameter falls along the inner surface of the cyclone 3 by centrifugal force and is discharged from the lower end as a downward discharge fluid.
  • a mist or gas having a small particle size has a small centrifugal force and is discharged upward from the center as an upward discharge fluid.
  • Water tank 4 collects water and saccharides contained in the carrier gas.
  • the separated water containing the recovered saccharide is used as a saccharified solution without being discarded. That is, as shown in FIG. 2, it is supplied to the first tank 5 used in the first saccharification process, or is supplied to the second tank 6 used in the second saccharification process.
  • the separated water separated from the saccharified liquid in the first concentration step can be effectively reused for saccharification of biomass. For this reason, biomass can be efficiently saccharified with a large amount of water while reducing the cost of water used for saccharification.
  • the saccharified solution concentrated in the first concentration step is fermented in the fermentation step to become an alcohol aqueous solution, and becomes a high-concentration alcohol in the next second concentration step.
  • a 2nd concentration process makes it high concentration alcohol by the atomization process which atomizes alcohol aqueous solution, and a collection process.
  • mist can be aggregated and recovered. It can also be recovered by adsorbing on a molecular sieve adsorbent.
  • the method using a molecular sieve adsorbent can efficiently separate a high concentration of alcohol using water contained in the mist as an adsorbing component to be adsorbed on the molecular sieve adsorbent and alcohol contained in the mist as a non-adsorbed component that is not adsorbed.
  • an aqueous alcohol solution is atomized into a mist in a carrier gas.
  • the atomized mist adsorbs water, which is an adsorbing component, to the molecular sieve adsorbent.
  • the mist separated by adsorbing water as an adsorbing component has a high alcohol concentration as a non-adsorbing component.
  • high-concentration alcohol as a non-adsorbing component is separated from the carrier gas.
  • alcohol can be recovered by adsorbing to a molecular sieve adsorbent from a mist having a high alcohol concentration.
  • the separation device shown in FIG. 4 is an atomization chamber 41 that atomizes the aqueous alcohol solution obtained in the fermentation process into a carrier gas, and an atomization that atomizes the alcohol aqueous solution in the atomization chamber 41 into a mist in the carrier gas.
  • the method of atomizing an aqueous alcohol solution into mist by ultrasonic vibration can increase the temperature of the carrier gas and increase the atomization efficiency. This is because as the temperature of the carrier gas increases, the amount of gas that can be contained in the air increases. That is, the amount of mist that can be atomized can be increased with respect to the energy of ultrasonic vibration.
  • the separation apparatus shown in the figure can increase the temperature of the carrier gas by using thermal energy recovered when the saccharified solution obtained in the first saccharification step is transferred to the first concentration step. That is, in FIG. 2, the saccharified liquid transfer pipe transferred from the solid-liquid separator 73 that separates the saccharified liquid slurry saccharified in the first saccharification process to the atomization chamber 1 used in the first concentration process.
  • the cooling heat exchanger 7 disposed in 9 is used in combination with a cooling heat exchanger that heats the carrier gas of the separation device of FIG.
  • the 4 has the cooling heat exchanger 7 connected to a heating heat exchanger 45 that heats the carrier gas.
  • the cooling heat exchanger 7 and the heating heat exchanger 45 circulate the refrigerant.
  • the refrigerant absorbs the heat energy of the saccharified solution by the cooling heat exchanger 7 and rises in temperature, and the absorbed heat is discharged by the heating heat exchanger 45 to heat the carrier gas. Water or oil is also used for this refrigerant.
  • This refrigerant absorbs the thermal energy of the saccharified liquid obtained in the first saccharification step, warms it from the cooling heat exchanger 7 and is discharged. For example, the refrigerant is discharged from the cooling heat exchanger 7 at 45 ° C.
  • the refrigerant that is heated and discharged by the cooling heat exchanger 7 heats the carrier gas that generates mist by the heating heat exchanger 45.
  • the carrier gas is heated by the heating heat exchanger 45 and supplied to the atomization chamber 41.
  • the temperature of the refrigerant that warms the carrier gas decreases.
  • the refrigerant whose temperature has been lowered is circulated from the heating heat exchanger 45 to the cooling heat exchanger 7 to cool the cooling heat exchanger 7 and cool the saccharified liquid obtained in the first saccharification step again. That is, a refrigerant
  • coolant absorbs the thermal energy of the saccharified liquid obtained at a 1st saccharification process, and heats carrier gas with the absorbed thermal energy.
  • the heating heat exchanger 45 warms the carrier gas to 25-30 ° C. However, the heating heat exchanger 45 can also heat the carrier gas to 15 to 40 ° C. and supply it to the atomization chamber 41. If the temperature of the carrier gas supplied to the atomization chamber 41 increases, the amount of mist generated increases, but if the temperature is too high, the alcohol is altered. On the other hand, if the temperature is low, the efficiency of misting alcohol tends to decrease.
  • the cooling heat exchanger 7 can also be used for heating the aqueous alcohol solution supplied to the atomization chamber 41.
  • the method of atomizing an alcohol aqueous solution into mist by ultrasonic vibration can increase the temperature of the alcohol aqueous solution and increase the atomization efficiency. This is because when the temperature of the aqueous alcohol solution increases, it can be atomized into mist with less energy.
  • this separation device connects the cooling heat exchanger 7 to a heating heat exchanger 67 that heats the alcohol solution supplied from the storage tank 14 to the atomization chamber 41, and performs cooling heat exchange.
  • the refrigerant is circulated through the unit 7 and the heating heat exchanger 67.
  • the separator shown in the figure is provided with an inflow valve 68 for controlling the circulation of the refrigerant on the inflow side of the heating heat exchanger 67.
  • This separation device opens the inflow valve 68, circulates the refrigerant to the heating heat exchanger 67, and warms the aqueous alcohol solution supplied from the storage tank 14 to the atomization chamber 41.
  • the heating heat exchanger 67 heats the aqueous alcohol solution supplied to the atomization chamber 41 to 25 to 30 ° C.
  • the heating heat exchanger 67 can also warm the aqueous alcohol solution to 15 to 40 ° C.
  • the temperature at which the heating heat exchanger 67 heats the aqueous alcohol solution is set to an optimum temperature in consideration of these points.
  • the cooling heat exchanger 7 can be used for heating the adsorbent as shown in FIG.
  • the cooling heat exchanger 7 is connected to heating heat exchangers 27 and 37 that heat the adsorbent, and circulates the refrigerant therein.
  • the heating heat exchanger 27 shown in the figure heats the molecular sieve adsorbent 43 to efficiently discharge the adsorbed components.
  • the heating heat exchanger 37 in the figure heats the second adsorbent 44 and efficiently discharges the adsorbed non-adsorbed components.
  • the refrigerant can also cool the cooling heat exchanger with its own heat of vaporization and heat the warming heat exchanger with the heat of condensation.
  • the cooling mechanism that cools or heats the heat exchanger with the heat of vaporization and the heat of condensation of the refrigerant is similar to the mechanism shown in FIG. And supplied to the heating heat exchanger 45.
  • the heating heat exchanger 45 dissipates the heat of the refrigerant, liquefies the refrigerant, and heats it with the heat of condensation of the refrigerant.
  • the liquefied refrigerant is supplied to the cooling heat exchanger 7 via the expansion valve 47.
  • the expansion valve 47 adiabatically expands the refrigerant and is vaporized inside the cooling heat exchanger 7.
  • the cooling heat exchanger 7 is cooled by the heat of vaporization of the refrigerant.
  • the vaporized refrigerant is sucked into the compressor 46 and circulated to the heating heat exchanger 45.
  • This cooling mechanism can raise the temperature of the heating heat exchanger 45 while cooling the cooling heat exchanger 7 to a low temperature. Therefore, in the second concentration step, the temperature of the carrier gas supplied to the atomization chamber 41 can be heated higher.
  • the cooling mechanism is connected to a heating heat exchanger that heats the adsorbent, and the cooling mechanism that cools or heats the heat exchanger with the heat of vaporization and condensation of the refrigerant is a molecular sieve adsorption.
  • the adsorbing component can be quickly discharged by heating the agent to a high temperature, or the non-adsorbing component can be discharged quickly by heating the second adsorbent to a high temperature.
  • the alcohol aqueous solution is supplied from the storage tank 14 to the atomization chamber 41 and atomized into a mist by the atomization mechanism 40.
  • the atomization mechanism 40 atomizes the solution into mist by ultrasonic vibration.
  • An atomization mechanism 40 that atomizes an alcohol aqueous solution into a mist by ultrasonic vibration is an ultrasonic atomizer 10 that ultrasonically vibrates the alcohol aqueous solution in the atomization chamber 41 to atomize the mist.
  • the ultrasonic atomizer 10 includes one or a plurality of ultrasonic transducers 11 that ultrasonically vibrate the aqueous alcohol solution in the atomization chamber 41 to atomize the mist, and are connected to the ultrasonic transducer 11 and are supersonic.
  • An ultrasonic power source 12 that supplies high-frequency power to the ultrasonic transducer 11 to vibrate ultrasonically is provided.
  • the mist that is atomized from the alcohol aqueous solution in the atomization chamber 41 is transferred to the recovery unit 42 by the blower 39 together with the carrier gas.
  • the separation device may be configured to transfer mist using an electrostatic field or ultrasonic waves.
  • the atomization chamber 41 connects the storage tank 14 storing the alcohol aqueous solution fermented in the fermentation process via the pump 13, and continuously supplies the alcohol aqueous solution from the storage tank 14. be able to.
  • This separation device supplies the alcohol aqueous solution from the storage tank 14 while discharging the alcohol aqueous solution in the atomization chamber 41, and prevents the alcohol concentration of the alcohol aqueous solution in the atomization chamber 41 from decreasing.
  • the alcohol aqueous solution in the atomization chamber 41 is discharged outside without circulating to the storage tank 14, and the alcohol concentration of the alcohol aqueous solution contained in the storage tank 14 decreases. It can also be prevented.
  • the atomization chamber 1 can also replace the alcohol aqueous solution with a new one after the alcohol concentration of the alcohol aqueous solution has decreased.
  • the alcohol aqueous solution is replaced with a new one, that is, the alcohol aqueous solution is exchanged in a batch manner.
  • the solution in the atomization chamber 41 is atomized into mist by the ultrasonic atomizer 10.
  • the mist atomized by the ultrasonic atomizer 10 has a higher concentration of the target substance than the solution. Therefore, a high-concentration solution can be efficiently separated by atomizing the solution into mist with the ultrasonic atomizer 10 and separating and collecting the target substance from the mist.
  • the alcohol aqueous solution in the atomizing chamber 41 is ultrasonically vibrated by the ultrasonic atomizer 10 and scatters from the solution surface W as a mist having a higher concentration than the alcohol aqueous solution in the atomizing chamber 41.
  • a liquid column P is formed on the solution surface W, and mist is generated from the surface of the liquid column P.
  • the ultrasonic vibrator 11 of the ultrasonic atomizer 10 is disposed upward at the bottom of the atomization chamber 41 filled with an aqueous alcohol solution.
  • the ultrasonic vibrator 11 emits ultrasonic waves upward from the bottom toward the solution surface W, and ultrasonically vibrates the solution surface W to generate the liquid column P.
  • the ultrasonic transducer 11 emits ultrasonic waves in the vertical direction.
  • an ultrasonic atomizer that ultrasonically vibrates an alcohol aqueous solution with a plurality of ultrasonic vibrators can atomize the alcohol aqueous solution into mist more efficiently.
  • the ultrasonic transducer 11 and the ultrasonic power source 12 can be forcibly cooled to eliminate adverse effects caused by heat.
  • the ultrasonic vibrator 11 and the ultrasonic power source 12 can be arranged and cooled in a state in which the cooling pipe is thermally coupled thereto, that is, in a state in which the cooling pipe is brought into contact therewith.
  • the cooling pipe can cool the ultrasonic vibrator and the ultrasonic power source by flowing liquid or refrigerant cooled by a cooler, or cooling water such as ground water or tap water.
  • the mist of the alcohol aqueous solution atomized in the atomization chamber 41 flows into the recovery unit 42 via the carrier gas.
  • the recovery unit 42 is connected to the atomization chamber 41 by the transfer duct 19.
  • the separation device shown in FIG. 4 has a structure in which the carrier gas is circulated to the collection unit 42 and the atomization chamber 41 by the blower 39. These separation devices are transported from the atomization chamber 41 to the recovery unit 42 and circulate the carrier gas from which the mist has been separated to the atomization chamber 41. These separation devices preferably fill the atomization chamber 41 and the recovery unit 42 with hydrogen or helium as a carrier gas.
  • the carrier gas may be a mixed gas of hydrogen and helium, a mixed gas of hydrogen and air, a mixed gas of helium and air, or a mixed gas of hydrogen, helium and air.
  • the atomizing chamber 41 and the collection unit 42 can be filled with an inert gas as a carrier gas.
  • the collection unit 42 collects the mist atomized by the atomizer 41 by separating it from the carrier gas.
  • the recovery unit 42 shown in FIGS. 4 and 5 separates the adsorption / recovery unit 48 that recovers the adsorbed component contained in the mist from the carrier gas and the non-adsorbed component contained in the mist that is not adsorbed by the adsorption / recovery unit 48 from the mist. And a collection unit 49.
  • the recovery unit 42 shown in the figure includes a cooling unit 15 that cools the carrier gas supplied to the adsorption recovery unit 48.
  • the cooling unit 15 cools the carrier gas containing mist and improves the adsorption efficiency of the adsorbent.
  • the cooling unit 15 aggregates the mist contained in the carrier gas and collects an alcohol solution having a higher concentration than the aqueous alcohol solution.
  • the alcohol solution recovered by the cooling unit 15 has a higher concentration than the alcohol aqueous solution, but has a lower concentration than the alcohol solution recovered by the separation and recovery unit 49.
  • the concentration of the alcohol solution recovered by the cooling unit 15 is about 55% to about 85% by weight.
  • the concentration of the alcohol solution recovered by the separation and recovery unit 49 described in detail below is extremely high at 97% by weight or more when the alcohol concentration of the aqueous alcohol solution is 40 to 80% by weight.
  • the illustrated cooler 16 is a heat exchanger in which fins (not shown) are fixed to a heat exchange pipe.
  • the cooler 16 cools the heat exchange pipe by circulating a cooling refrigerant or cooling water.
  • the cooler may be an electronic cooler including a Peltier element or the like.
  • a part of the mist atomized in the atomization chamber 41 is collected by condensation and aggregation in the cooler 16.
  • the carrier gas containing the mist cooled by the cooling unit 15 is transferred to the adsorption recovery unit 48. Since mist is not a gas, it can be aggregated and recovered without necessarily cooling. However, mist can be cooled and recovered quickly.
  • the adsorption recovery unit 48 separates the carrier gas cooled by the cooling unit 15 and the water of the adsorption component contained in the mist by adsorbing to the molecular sieve adsorbent 43.
  • the adsorption recovery unit 48 adsorbs the water of the adsorbing component contained in the mist by contacting the molecular sieve adsorbent 43 and adsorbs the water of the adsorbing component adsorbed on the molecular sieve adsorbent 43 in the adsorption step.
  • water of the adsorbed component is separated from the mist of the carrier gas.
  • the reason why the pressure in the release process is made lower than the pressure in the adsorption process is that the amount of adsorption of the molecular sieve adsorbent 43 varies depending on the pressure.
  • the characteristic that the molecular sieve adsorbent 43 adsorbs water as an adsorbing component varies depending on the type of molecular sieve adsorbent 43 and the type of adsorbing component, but in general, at the same temperature, the amount of adsorption increases as the pressure increases. However, the amount of adsorption tends to decrease as the pressure decreases. Further, the adsorption amount of the molecular sieve adsorbent 43 tends to decrease as the temperature increases and increase as the temperature decreases under the same pressure.
  • the adsorption / recovery unit 48 shown in FIG. 5 includes a sealed chamber 20 filled with a molecular sieve adsorbent 43 and an on-off valve 21 that controls passage of a carrier gas that flows into or is discharged from the sealed chamber 20. , 22 and a vacuum pump 25 connected to the sealed chamber 20 and exhausting from the sealed chamber 20.
  • the sealed chamber 20 is a closed chamber and is filled with a molecular sieve adsorbent 43 inside.
  • the molecular sieve adsorbent 43 is a molecular sieve of synthetic zeolite.
  • the molecular sieve one having an effective pore diameter that adsorbs water as an adsorbing component, for example, one having an effective pore diameter of 3 angstroms is used.
  • the molecular sieve adsorbent 43 has different effective pore sizes depending on the adsorbing components.
  • the sealed chamber 20 is connected to the discharge side of the cooling unit 15 via the transfer duct 19.
  • the carrier gas containing mist flowing from the cooling unit 15 causes the molecular sieve adsorbent 43 to adsorb the adsorbing component when passing through the sealed chamber 20.
  • the sealed chamber 20 connects the discharge side to the separation / recovery unit 49 and supplies the carrier gas adsorbed with the water of the adsorption component to the separation / recovery unit 49.
  • the closed chamber 20 shown in FIG. 5 is connected to the separation / recovery section 49 via the transfer duct 19 on the discharge side.
  • the transfer duct 19 connected to the inflow side of the sealed chamber 20 is provided with an opening / closing valve 21, and the transfer duct 19 connected to the discharge side is provided with an opening / closing valve 22.
  • the carrier gas containing mist is supplied to the sealed chamber 20 with the on-off valve 21 opened, and the mist contained in the carrier gas is adsorbed by the molecular sieve adsorbent 43.
  • the sealed chamber 20 is connected to the suction side of the vacuum pump 25 via the suction duct 23.
  • the suction duct 23 is provided with a suction valve 24.
  • the vacuum pump 25 forcibly exhausts the sealed chamber 20 to decompress the sealed chamber 20.
  • the vacuum pump 25 forcibly discharges the adsorbed component released from the molecular sieve adsorbent 43.
  • a cooler 26 is connected to the discharge side of the vacuum pump 25. The cooler 26 cools the adsorbed component released from the molecular sieve adsorbent 43 to condense, or aggregates and collects it as liquid water.
  • the cooler 26 discharges water that is an adsorbing component adsorbed on the molecular sieve adsorbent 43.
  • this cooler is not always necessary. This is because the apparatus using the adsorbing component as water can discard the adsorbing component water released from the molecular sieve adsorbent.
  • the adsorption / recovery section 48 is supplied to the sealed chamber 20 by separately controlling the open / close valve 21 connected to the inflow side of the sealed chamber 20 and the open / close valve 22 connected to the discharge side of the sealed chamber 20. It is also possible to adjust the pressure of the carrier gas. Furthermore, the separation apparatus does not necessarily need to be supplied with a carrier gas that is higher than atmospheric pressure, and can be at atmospheric pressure.
  • the on-off valves 21 and 22 of the first sealed chamber 20A are opened, and the on-off valves 21 and 22 of the second sealed chamber 20B and the suction valve 24 of the first sealed chamber 20A are closed.
  • the carrier gas supplied from the cooling unit 15 in this state flows into the first sealed chamber 20A, and adsorbs the water of the adsorbing component on the molecular sieve adsorbent 43 filled in the first sealed chamber 20A.
  • the on-off valves 21 and 22 of the first sealed chamber 20A and the suction valve 24 of the second sealed chamber 20B are closed, and the on-off valves 21 and 22 of the second sealed chamber 20B are opened.
  • the carrier gas supplied from the cooling unit 15 flows into the second sealed chamber 20B without flowing into the first sealed chamber 20A, and the molecular sieve adsorbent filled in the second sealed chamber 20B.
  • 43 adsorbs water as an adsorbing component.
  • the suction valve 24 of the first sealed chamber 20A is opened, and the vacuum pump 25 is used to evacuate the first sealed chamber 20A.
  • the first sealed chamber 20 ⁇ / b> A is depressurized and the water of the adsorbing component is separated from the molecular sieve adsorbent 43.
  • the water of the adsorbed component separated from the molecular sieve adsorbent 43 in the first sealed chamber 20A is discharged from the first sealed chamber 20A and flows into the cooler 26, cooled by the cooler 26 and condensed. Aggregated and collected.
  • the adsorbed component can also be exhausted from the vacuum pump without being cooled by a cooler.
  • the on-off valves 21 and 22 of the first sealed chamber 20A are opened, and the on-off valves 21 and 22 of the second sealed chamber 20B and the suction valve 24 of the first sealed chamber 20A are closed.
  • the carrier gas supplied from the cooling unit 15 does not flow into the second sealed chamber 20B, but flows into the first sealed chamber 20A and adsorbs the molecular sieve filled in the first sealed chamber 20A.
  • the adsorbing component water is adsorbed on the agent 43.
  • the suction valve 24 of the second sealed chamber 20B is opened, and the vacuum pump 25 is used to evacuate the second sealed chamber 20B.
  • the second sealed chamber 20 ⁇ / b> B is depressurized and the water of the adsorbing component is separated from the molecular sieve adsorbent 43.
  • the water of the adsorbed component separated from the molecular sieve adsorbent 43 in the second sealed chamber 20B is discharged from the second sealed chamber 20B and flows into the cooler 26, cooled by the cooler 26 and condensed. Aggregated and collected. This adsorbed component can also be exhausted from the vacuum pump without being cooled by a cooler.
  • the steps (2) to (7) are repeated, that is, the on-off valves 21 and 22 are alternately opened and closed, and the adsorbed components are separated from the mist in the pair of sealed chambers 20.
  • the adsorption recovery unit 48 can recover the adsorbed component of the carrier gas more efficiently by lowering the temperature of the molecular sieve adsorbent 43 in the adsorption step than the temperature of the molecular sieve adsorbent 43 in the release step. This is because the amount of adsorption of the molecular sieve adsorbent 43 also changes depending on the temperature as described above.
  • the adsorption recovery unit 48 can cool the molecular sieve adsorbent 43 and increase the adsorption amount.
  • the recovery unit 42 shown in the figure cools the carrier gas and the mist by the cooling unit 15 and supplies them to the adsorption recovery unit 48.
  • This separation device adsorbs a large amount of adsorbed components contained in the mist by increasing the amount of adsorbed components adsorbed in the adsorption process.
  • the recovery unit 2 does not necessarily need to be provided with a cooling unit, and the carrier gas containing mist can be supplied to the adsorption recovery unit without being cooled by the cooling unit.
  • the adsorption recovery unit 48 can efficiently separate the adsorbed adsorbed components by heating the molecular sieve adsorbent 43 in the release step. This is because the molecular sieve adsorbent 43 to be heated reduces the amount of adsorbable components that can be adsorbed.
  • the adsorption recovery unit 48 in the figure includes a heating heat exchanger 27 for heating the molecular sieve adsorbent 43 inside each sealed chamber 20. This heating heat exchanger 27 is connected to the cooling heat exchanger 7 of the concentrating device shown in FIG.
  • the heating heat exchanger 27 and the cooling heat exchanger 7 have a structure capable of circulating the refrigerant.
  • the refrigerant absorbs the heat energy of the saccharified solution in the cooling heat exchanger 7 and rises in temperature, releases the heat absorbed in the heating heat exchanger 27, and warms the molecular sieve adsorbent 43.
  • water or oil is used as the refrigerant.
  • This refrigerant absorbs the thermal energy of the saccharified liquid, warms it from the cooling heat exchanger 7 and is discharged.
  • the refrigerant that is heated and discharged by the cooling heat exchanger 7 heats the molecular sieve adsorbent 43 by the heating heat exchanger 27.
  • the temperature of the refrigerant that warms the molecular sieve adsorbent 43 decreases.
  • the refrigerant whose temperature has been lowered is circulated from the heating heat exchanger 27 to the cooling heat exchanger 7 to cool the cooling heat exchanger 7 and cool the saccharified liquid obtained in the first saccharification step again. That is, the refrigerant absorbs the thermal energy of the saccharified solution and warms the molecular sieve adsorbent 43 with the absorbed thermal energy.
  • the adsorption recovery unit 48 in the figure is provided with inflow valves 28 for controlling the circulation of the refrigerant on the inflow side of the heating heat exchanger 27 disposed in the first sealed chamber 20A and the second sealed chamber 20B.
  • the inflow valve 28 is opened at the timing of the discharge process in each sealed chamber 20, circulates the refrigerant to the heating heat exchanger 27, and heats the molecular sieve adsorbent 43.
  • the separation / recovery unit 49 separates the water of the adsorbed component by the adsorption / recovery unit 48 and recovers the mist having a higher alcohol concentration of the non-adsorbed component.
  • the separation and recovery unit 49 adsorbs the non-adsorbing component alcohol to the second adsorbent 44 and separates it.
  • the separation / recovery unit 49 is configured to adsorb the non-adsorbing component alcohol contained in the mist by bringing the alcohol into contact with the second adsorbent 44 and adsorbing the non-adsorbing component adsorbed on the second adsorbent 44 in the adsorption step. In the release step of releasing the alcohol from the second adsorbent 44, the non-adsorbed component alcohol is separated from the mist of the carrier gas.
  • the separation / recovery unit 49 separates the alcohol of the non-adsorbed component from the mist by setting the pressure in the release process to be lower than the pressure in the adsorption process in the same manner as the adsorption / recovery unit 48.
  • the reason why the pressure in the release process is made lower than the pressure in the adsorption process is that the amount of adsorption of the second adsorbent 44 varies depending on the pressure as in the case of the molecular sieve adsorbent 43. Further, the adsorption amount of the second adsorbent 44 tends to decrease as the temperature increases and increase as the temperature decreases under the same pressure.
  • the second adsorbent 44 of the separation and recovery unit 49 adsorbs non-adsorbed components contained in the mist and recovers alcohol with a higher concentration. That is, by making the pressure in the release process lower than the pressure in the adsorption process, a large amount of non-adsorbed components are adsorbed on the second adsorbent 44 in the adsorption process, and can be adsorbed on the second adsorbent 44 in the release process. The amount of the adsorbed component is reduced, and the non-adsorbed component is released from the second adsorbent 44.
  • the separation / recovery unit 49 like the adsorption / recovery unit 48, allows the sealed chamber 30 filled with the second adsorbent 44 and the passage of the carrier gas flowing into or discharged from the sealed chamber 30.
  • On-off valves 31 and 32 to be controlled and a vacuum pump 35 connected to the sealed chamber 30 and exhausting from the sealed chamber 30 are provided.
  • the sealed chamber 30 is a closed chamber and is filled with the second adsorbent 44 inside.
  • the second adsorbent 44 is a molecular sieve of synthetic zeolite that adsorbs alcohol as a non-adsorbing component that is not adsorbed by the molecular sieve adsorbent 43.
  • the molecular sieve one having an effective pore diameter that adsorbs alcohol as a non-adsorbing component, for example, one having an effective pore diameter of 5 angstroms is used.
  • any substance that can adsorb the mist from which the adsorbed components have been separated by the molecular sieve adsorbent 43 for example, zeolite, activated carbon, lithium oxide, silica gel, or a mixture thereof can be used.
  • the sealed chamber 30 is connected to the discharge side of the adsorption recovery unit 48 via the transfer duct 19. Further, in the illustrated separation apparatus, the sealed chamber 30 of the separation and recovery unit 49 is connected to the adsorption and recovery unit 48 via the cooling unit 17.
  • the separation / recovery unit 49 adsorbs the non-adsorbing component alcohol from the carrier gas cooled by the cooling unit 17 to the second adsorbent 44 and separates it.
  • the cooling unit 17 shown in the figure incorporates a cooler 16 that cools the carrier gas and mist in a closed chamber.
  • the closed chamber 30 shown in FIG. 5 is connected to the atomization chamber 41 through the transfer duct 19 on the discharge side.
  • the transfer duct 19 connected to the inflow side of the sealed chamber 30 is provided with an opening / closing valve 31, and the transfer duct 19 connected to the discharge side is provided with an opening / closing valve 32.
  • the separation and recovery unit 49 supplies the carrier gas containing mist to the sealed chamber 30 with the on-off valve 31 opened, and causes the second adsorbent 44 to adsorb the non-adsorbing component of the mist contained in the carrier gas.
  • the sealed chamber 30 is connected to the suction side of the vacuum pump 35 via the suction duct 33.
  • the suction duct 33 is provided with a suction valve 34.
  • the vacuum pump 35 forcibly exhausts the sealed chamber 30 to decompress the sealed chamber 30.
  • the second adsorbent 44 is decompressed, the adsorbed non-adsorbing component is released.
  • the vacuum pump 35 forcibly discharges the non-adsorbing component released from the second adsorbent 44.
  • a cooler 36 is connected to the discharge side of the vacuum pump 35.
  • the cooler 36 cools the non-adsorbed component released from the second adsorbent 44 to condense, or agglomerates to collect high concentration alcohol. Therefore, high-concentration alcohol that is a non-adsorbing component adsorbed by the second adsorbent 44 is discharged from the cooler 36.
  • the separation device can connect the blower 18 between the adsorption / recovery unit 48 and the separation / recovery unit 49 as indicated by the chain line in FIG.
  • the blower 18 supplies the carrier gas discharged from the adsorption recovery unit 48 to the separation recovery unit 49 in a pressurized state.
  • the blower 18 can supply a carrier gas pressurized to a high pressure to the separation and recovery unit 49 to increase the amount of adsorption of non-adsorbed components in the adsorption process.
  • the separation / recovery unit 49 shown in FIG. 5 includes a pair of sealed chambers 30 including a first sealed chamber 30A and a second sealed chamber 30B, similar to the adsorption / recovery unit 48.
  • the separation / recovery unit 49 having this structure has an advantage that the non-adsorbing component alcohol can be efficiently separated in the pair of sealed chambers 30 while switching the pair of sealed chambers 30 between the adsorption process and the discharge process.
  • the separation and recovery unit 49 having this structure separates non-adsorbed components from the carrier gas as follows.
  • the on-off valves 31 and 32 of the first sealed chamber 30A are opened, and the on-off valves 31 and 32 of the second sealed chamber 30B and the suction valve 34 of the first sealed chamber 30A are closed.
  • the carrier gas supplied from the adsorption / recovery unit 48 flows into the first sealed chamber 30A, and adsorbs the non-adsorbing component alcohol to the second adsorbent 44 filled in the first sealed chamber 30A.
  • the on-off valves 31, 32 of the first sealed chamber 30A and the suction valve 34 of the second sealed chamber 30B are closed, and the on-off valves 31, 32 of the second sealed chamber 30B are opened.
  • the carrier gas supplied from the adsorption and recovery unit 48 does not flow into the first sealed chamber 30A, but flows into the second sealed chamber 30B and fills the second sealed chamber 30B.
  • the non-adsorbing component alcohol is adsorbed on the adsorbent 44.
  • the suction valve 34 of the first sealed chamber 30A is opened, and the vacuum pump 35 evacuates from the first sealed chamber 30A.
  • the first sealed chamber 30 ⁇ / b> A is decompressed, and the non-adsorbing component alcohol is separated from the second adsorbent 44.
  • the non-adsorbing component alcohol separated from the second adsorbent 44 in the first sealed chamber 30A is discharged from the first sealed chamber 30A, flows into the cooler 36, is cooled by the cooler 36, and is condensed. Then, it is agglomerated and recovered as a high concentration alcohol.
  • the on-off valves 31 and 32 of the first sealed chamber 30A are opened, and the on-off valves 31 and 32 of the second sealed chamber 30B and the suction valve 34 of the first sealed chamber 30A are closed.
  • the carrier gas supplied from the adsorption / recovery unit 48 does not flow into the second sealed chamber 30B, but flows into the first sealed chamber 30A and fills the first sealed chamber 30A.
  • the adsorbent 44 adsorbs the non-adsorbing component alcohol.
  • the suction valve 34 of the second sealed chamber 30B is opened, and the vacuum pump 35 evacuates from the second sealed chamber 30B.
  • the second sealed chamber 30B is depressurized and the non-adsorbing component alcohol is separated from the second adsorbent 44 in a high concentration state.
  • the non-adsorbed component separated from the second adsorbent 44 in the second sealed chamber 30B is discharged from the second sealed chamber 30B, flows into the cooler 36, is cooled by the cooler 36, and is condensed. Aggregated and collected.
  • the steps (2) to (7) are repeated, that is, the on-off valves 31 and 32 are alternately opened and closed to separate high-concentration alcohol as a non-adsorbing component from the mist in the pair of sealed chambers 30. .
  • the separation / recovery unit 49 makes the temperature of the second adsorbent 44 in the adsorption process lower than the temperature of the second adsorbent 44 in the release process, thereby improving efficiency.
  • the non-adsorbed component of the carrier gas can be recovered.
  • the recovery unit 42 shown in FIGS. 4 and 5 cools the carrier gas and the mist by the cooling unit 17 and supplies the cooling gas to the separation / recovery unit 49. In this device, the amount of non-adsorbed component adsorbed in the second concentration step increases, and a large amount of non-adsorbed component contained in the mist is adsorbed.
  • the recovery unit does not necessarily need to be provided with this cooling unit, and can supply the separation and recovery unit without cooling the carrier gas containing mist.
  • the separation and recovery unit 49 can efficiently separate the adsorbed non-adsorbed components by heating the second adsorbent 44 in the release process. This is because the second adsorbent 44 to be heated reduces the amount of non-adsorbable components that can be adsorbed.
  • the separation / recovery unit 49 shown in the figure includes a heating heat exchanger 37 that heats the second adsorbent 44 inside each sealed chamber 30. This heating heat exchanger 37 is also connected to the cooling heat exchanger 7 of the concentrating device shown in FIG.
  • the heating heat exchanger 37 and the cooling heat exchanger 7 have a structure capable of circulating the refrigerant.
  • the refrigerant absorbs the heat energy of the saccharified solution in the cooling heat exchanger 7 and rises in temperature, releases the heat absorbed in the heating heat exchanger 37 and heats the second adsorbent 44.
  • water or oil is used as the refrigerant.
  • This refrigerant absorbs the thermal energy of the saccharified liquid, warms it from the cooling heat exchanger 7 and is discharged.
  • the refrigerant that is heated and discharged by the cooling heat exchanger 7 heats the second adsorbent 44 by the heating heat exchanger 37.
  • the temperature of the refrigerant that warms the second adsorbent 44 decreases.
  • the refrigerant whose temperature has been lowered is circulated from the heating heat exchanger 37 to the cooling heat exchanger 7 to cool the cooling heat exchanger 7 and cool the saccharified liquid obtained in the first saccharification step again. That is, the refrigerant absorbs the thermal energy of the saccharified liquid and warms the second adsorbent 44 with the absorbed thermal energy.
  • the heating heat exchanger 37 disposed in each sealed chamber 30 circulates the refrigerant at the timing of the release process, warms the second adsorbent 44, and quickly discharges the non-adsorbed components.
  • the separation / recovery unit 49 in the figure is provided with inflow valves 38 for controlling the circulation of the refrigerant on the inflow side of the heating heat exchanger 37 disposed in the first sealed chamber 30A and the second sealed chamber 30B. This inflow valve 38 is opened at the timing of the discharge process in each sealed chamber 30, circulates the refrigerant to the heating heat exchanger 37, and heats the second adsorbent 44.
  • the separation / recovery unit 49 that heats the second adsorbent 44 heats the carrier gas that is circulated from the separation / recovery unit 49 to the atomization chamber 41, and can efficiently generate mist in the atomization chamber 41. There is.
  • the above recovery unit 42 cools the carrier gas transferred from the atomization chamber 41 to the adsorption recovery unit 48 by the cooling unit 15, and the adsorption recovery unit 48 is connected to the cooling heat exchanger 7 of the concentrating device 40.
  • the molecular sieve adsorbent 43 is heated by the refrigerant circulated in the heating heat exchanger 27.
  • the adsorption recovery unit 48 adsorbs the carrier gas cooled by the cooling unit 15 to the molecular sieve adsorbent 43, thereby cooling the molecular sieve adsorbent 43 in the adsorption process and removing a large amount of adsorbed components from the molecular sieve.
  • the carrier gas transferred from the adsorption / recovery unit 48 to the separation / recovery unit 49 is cooled by the cooling unit 17, and in the separation / recovery unit 49, heating heat exchange connected to the cooling heat exchanger 7 of the concentrating device
  • the second adsorbent 44 is heated by the refrigerant circulated in the vessel 37.
  • the separation / recovery unit 49 adsorbs the carrier gas cooled by the cooling unit 17 to the second adsorbent 44, thereby cooling the second adsorbent 44 in the adsorption process, and removing a large amount of non-adsorbed components.
  • the adsorbed component is released from the second adsorbent 44.
  • the recovery unit 42 described above cools the carrier gas transferred to the adsorption recovery unit 48 and the separation recovery unit 49 by the cooling units 15 and 17, and the molecular sieve adsorbent 43 and the second adsorbent 44 in the adsorption process.
  • the molecular sieve adsorbent 43 and the second adsorbent 44 are heated by the heating heat exchangers 27 and 37 to warm the molecular sieve adsorbent 43 and the second adsorbent 44 in the release process. is doing.
  • This structure can efficiently heat the adsorbent by effectively using the thermal energy recovered from the saccharified solution obtained in the first saccharification step.
  • the separation apparatus does not necessarily need to use the heat energy obtained in the saccharification step for heating the adsorbent.
  • the separation device can also recover alcohol without heating the adsorbent.
  • the separation device that separates the adsorbed component with the molecular sieve adsorbent and separates the non-adsorbed component with the second adsorbent cools the adsorbent in the adsorption step and warms the adsorbent in the release step. Can be separated efficiently.
  • the temperature of the adsorbent can be controlled by the temperature control unit 50 shown in FIG.
  • the 6 includes a temperature control unit 50 in order to control the temperature of the molecular sieve adsorbent 43 filled in the sealed chamber 20. Further, similarly, the separation / recovery unit 49 can also control the temperature of the second adsorbent 44 filled in the sealed chamber 30 by the temperature control unit 50.
  • the temperature control unit 50 has a structure capable of cooling and heating the molecular sieve adsorbent 43 filled in the sealed chamber 20.
  • the temperature control unit 50 shown in this figure includes a heat exchanger 51 disposed in each sealed chamber 20, a heating mechanism 52 that circulates hot water through the heat exchanger 51 of one sealed chamber 20, and the other sealed chamber. 20, a cooling mechanism 53 that circulates cold water, a control valve 54 that switches between hot water and cold water circulated in each sealed chamber 20, a hot water tank 55 of the heating mechanism 52, and a cold water tank 56 of the cooling mechanism 53.
  • a cooling cycle 57 for cooling is a structure capable of cooling and heating the molecular sieve adsorbent 43 filled in the sealed chamber 20.
  • the temperature control unit 50 shown in this figure includes a heat exchanger 51 disposed in each sealed chamber 20, a heating mechanism 52 that circulates hot water through the heat exchanger 51 of one sealed chamber 20, and the other sealed chamber. 20, a cooling mechanism 53 that circulates cold water, a control valve 54 that switches between hot water and
  • the heat exchanger 51 is disposed inside the sealed chamber 20.
  • the heat exchanger 51 heats the molecular sieve adsorbent 43 when hot water is circulated therein, and cools the molecular sieve adsorbent 43 when cold water is circulated therein.
  • the heating mechanism 52 has a radiator 58 of the cooling cycle 57 disposed inside the hot water tank 55, and warms the sealed chamber 20 by circulating the hot water heated by the radiator 58 in the circulation path.
  • the cooling mechanism 53 is provided with a heat absorber 59 of the cooling cycle 57 inside the cold water tank 56, and cools the sealed chamber 20 by circulating the cold water cooled by the heat absorber 59 through the circulation path.
  • the heating mechanism and the cooling mechanism can also circulate refrigerant other than water.
  • the cooling cycle 57 includes a compressor 60 that pressurizes the vaporized refrigerant, a radiator 58 that liquefies the refrigerant pressurized by the compressor 60, and a heat absorber 59 that forcibly cools with the heat of vaporization of the liquefied refrigerant. And an expansion valve 61 connected between the radiator 58 and the heat absorber 59. The expansion valve 61 adiabatically expands the refrigerant liquefied by pressurization and cooling inside the heat absorber 59 to forcibly cool the heat absorber 59 with the heat of vaporization of the refrigerant.
  • the cooling cycle 57 adjusts the opening degree of the expansion valve 61 and the output of the compressor 60 so that the temperatures of the radiator 58 and the heat absorber 59 are set to the set temperatures.
  • the temperature control unit 50 having the above structure switches the control valve 54 to circulate hot water in the heat exchanger 51 of one sealed chamber 20 and heats it, and supplies cold water to the heat exchanger 51 of the other sealed chamber 20. Circulate and cool. Since the temperature controller 50 having this structure can heat and cool the pair of sealed chambers 20 in one cooling cycle 57, the temperature of the molecular sieve adsorbent 43 filled in the pair of sealed chambers 20 can be efficiently controlled. In the adsorption recovery unit 48 including a pair of sealed chambers 20, the other sealed chamber 20 is in the discharge process when one sealed chamber 20 is in the adsorption process.
  • the temperature control unit 50 can cool the sealed chamber 20 in the adsorption process to efficiently adsorb the adsorbed components to the molecular sieve adsorbent 43, and also heat the sealed chamber 20 in the release process to heat the molecular sieve.
  • the adsorbed components adsorbed on the adsorbent 43 can be separated efficiently.
  • the temperature control unit effectively utilizes the heat energy recovered in the saccharification process by connecting a radiator disposed in the warm water tank of the heating mechanism to the cooling heat exchanger of the concentrator. Then, the hot water in the hot water tank can be heated.
  • the method for producing biomass alcohol according to the present invention is capable of producing a high-concentration alcohol that cannot be realized by fermentation alone, by fermenting biomass such as sugarcane and other plants and animals that contain polysaccharides, and organic matter that is discarded. Alcohol can be effectively used for various applications such as fuel.
  • Suction valve 25 Vacuum pump 26 ... Cooler 27 ... Heating heat exchanger 28 ... Inflow valve 30 ... Sealed chamber 30A ... First sealed chamber 30B ... First 2 sealing chamber 31 ... open / close valve 32 ... open / close valve 33 ... suction duct 34 ... suction valve 35 ... vacuum pump 36 ... cooler 37 ... heating heat exchanger 38 ... inflow valve 39 ... blower 40 ... atomization mechanism 41 ... atomization chamber DESCRIPTION OF SYMBOLS 42 ... Recovery part 43 ... Molecular sieve adsorbent 44 ... 2nd adsorbent 45 ... Heating heat exchanger 46 ... Compressor 47 ... Expansion valve 48 ... Adsorption recovery part 49 ...
  • Separation recovery part 50 Temperature control part 51 ... Heat exchanger 52 ... Warming mechanism 53 ... Cooling mechanism 54 ... Control valve 55 ... Warm water tank 56 ... Cold water tank 57 ... Cooling cycle 58 ... Radiator 59 ... Heat absorber 60 ... Compressor 61 ... Expansion valve 67 ... Heating heat exchanger 68 ... Inflow valve 71 ... Reaction tank 72 ... Decompression tank 73 ... Solid-liquid separator W ... Solution surface P ... Liquid column

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Abstract

【課題】木材やサトウキビなどのバイオマスを効率よく発酵して、発酵されたアルコール水溶液から効率よくアルコールを回収しながら、設備コストとランニングコストを低減して効率よくアルコールを回収する。 【解決手段】バイオマスアルコールの製造方法は、バイオマスを糖化させる糖化工程と、この糖化工程で得られるバイオマスの糖化液を超音波振動させてミストに霧化し、霧化されたミストを回収して糖化液から水分を除去して濃縮する第１の濃縮工程と、この第１の濃縮工程で濃縮された糖化液を発酵させる発酵工程と、この発酵工程で得られるアルコール水溶液からアルコールを分離する第２の濃縮工程とからなる。

Description

バイオマスアルコールの製造方法
　本発明は、多糖類を含む植物や動物などのバイオマスを発酵させてアルコールを製造する方法に関する。
　バイオマスのひとつであるサトウキビからアルコールを製造する方法はすでに実用化されている。この方法は、サトウキビを搾った液をアルコール発酵させた後、これを蒸留してアルコールを製造する。この方法は、サトウキビの搾り滓を燃料に使用して、アルコール発酵させたアルコール水溶液を蒸留して高濃度のアルコールとしている。この方法は、サトウキビの搾り滓を燃料に使用するので、搾り滓を有効に利用して高濃度のアルコールにできる。ただ、この方法は、サトウキビから得られるアルコール量が少なく効率よくアルコールを製造できない。それは、サトウキビの搾り滓に、アルコールにできる多糖類が多量に含まれるからである。
　この弊害は、バイオマスを粉砕して水と混合し、バイオマスに含まれる多糖類を糖化して糖化液とし、この糖化液をアルコール発酵させて、アルコールを回収する方法で解消できる（特許文献１及び２参照）。この方法は、サトウキビ等の搾り液のみからアルコールを製造する方法に比較して、数倍ものアルコールを回収できる特徴がある。この方法を利用して、廃棄される木材からアルコールを回収することもできる。この方法は、効率よく糖化するために、木材などのバイオマスを粉砕して多量の水と混合し、この状態で多糖類を糖化させる。したがって、得られた糖化液には多量の水が混合されている。多量の水を含む糖化液は、アルコール発酵させる工程で、また、発酵したアルコール水溶液からアルコールを濃縮する工程で、大がかりな設備を必要とし、高能率にアルコールを製造できない。また、製造工程において多量の水を使用する必要もある。
特開２００７－２０２５１７号公報 特開２００１－２６２１６２号公報
　本発明の目的は、この欠点を解決すること、すなわち、木材やサトウキビなどのバイオマスを効率よく発酵して、発酵されたアルコール水溶液から効率よくアルコールを回収しながら、設備コストとランニングコストを低減して効率よくアルコールを回収できるバイオマスアルコールの製造方法を提供することにある。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、前述の目的を達成するために以下の方法でバイオマスアルコールを製造する。
　バイオマスアルコールの製造方法は、バイオマスを糖化させる糖化工程と、この糖化工程で得られるバイオマスの糖化液を超音波振動させてミストに霧化し、霧化されたミストを回収して糖化液から水分を除去して濃縮する第１の濃縮工程と、この第１の濃縮工程で濃縮された糖化液を発酵させる発酵工程と、この発酵工程で得られるアルコール水溶液からアルコールを分離する第２の濃縮工程とからなる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程で糖化液から分離される分離水を、糖化工程においてバイオマスの糖化に利用することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、超音波振動で霧化されたミストをサイクロン３で分離し、サイクロン３で分離される下方排出流体を糖化液に循環して糖化液を濃縮することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、超音波振動で霧化されたミストをサイクロン３で分離し、サイクロン３で分離される上方排出流体を水中にバブリングして分離水を回収し、回収された分離水を、糖化工程においてバイオマスの糖化に利用することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、糖化工程を、バイオマスに含まれるヘミセルロースを酸で糖化する第１の糖化工程と、バイオマスに含まれるセルロースを酵素で糖化する第２の糖化工程とすることができる。
　本発明のイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、バイオマスの糖化液に界面活性剤を添加してミストに霧化することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、減圧下においてミストを回収することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、霧化されたミストを水素、ヘリウム、メタンのいずれかを含む搬送気体でもって搬送して回収することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、糖化工程において加温された糖化液を第１の濃縮工程でミストに霧化することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、糖化工程を、酸による第１の糖化工程と、この第１の糖化工程よりも低温での酵素による第２の糖化工程とし、第１の糖化工程で得られる糖化液を冷却して熱エネルギーを回収すると共に、回収された熱エネルギーでもって第１の濃縮工程に使用する搬送気体を加温し、熱エネルギーで加温された搬送気体中に糖化液を超音波振動でミストに霧化することができる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、木材やサトウキビなどのバイオマスを効率よく発酵して、発酵されたアルコール水溶液から効率よくアルコールを回収しながら、設備コストとランニングコストを低減して効率よくアルコールを回収できる特徴がある。それは、本発明の製造方法が、バイオマスを糖化させる糖化工程と、この糖化工程で得られるバイオマスの糖化液を超音波振動させてミストに霧化し、霧化されたミストを回収して糖化液から水分を除去して濃縮する第１の濃縮工程と、この第１の濃縮工程で濃縮された糖化液を発酵させる発酵工程と、この発酵工程で得られるアルコール水溶液からアルコールを分離する第２の濃縮工程とでバイオマスアルコールを製造するからである。とくに、本発明の製造方法は、バイオマスの多糖類を加水分解して糖化して糖化液とし、得られた糖化液を第１の濃縮工程において、超音波振動でミストに霧化し、霧化されたミストを回収して糖化液から水分を除去して濃縮し、濃縮された糖化液をアルコール発酵させてアルコールを回収する。すなわち、糖化工程で得られる糖化液を、超音波振動でミストに霧化して含有される水分を分離して濃縮する。超音波振動は、水が糖よりもミストに霧化されやすい物性を利用して糖化液から水を分離する。水が分離されて濃縮された糖化液は、得られるアルコール量が多く、バイオマスから高収率にアルコールを回収しながら、設備コストとランニングコストを低減してアルコールを効率よく回収できる。また、さらに糖化液を濃縮するために、糖化液から分離される分離水をバイオマスに添加して糖化することで水を効率よく利用できる特徴がある。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程で糖化液から分離される分離水を、糖化工程においてバイオマスの糖化に利用することで、濃縮工程で分離される分離水を有効に再利用してバイオマスの糖化に利用できる。この方法は、糖化に使用する水にかかるコストを低減しながら、多量の水でバイオマスを効率よく糖化できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、超音波振動で霧化されたミストをサイクロンで分離し、サイクロンで分離される下方排出流体を糖化液に循環して糖化液を濃縮することで、ミストに含まれる糖分を回収して有効に使用できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、超音波振動で霧化されたミストをサイクロンで分離し、サイクロンで分離される上方排出流体を水中にバブリングして分離水を回収し、回収された分離水を糖化工程においてバイオマスの糖化に利用することで、サイクロンから排出される上方排出流体に含まれる糖を回収し、糖の回収された分離水を糖化工程に有効に利用できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、糖化工程を、バイオマスに含まれるヘミセルロースを糖化する第１の糖化工程と、バイオマスに含まれるセルロースを糖化する第２の糖化工程とで構成することで、バイオマスに含まれるヘミセルロースとセルロースとを有効に糖化して効果的にアルコールに分離できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、バイオマスの糖化液に界面活性剤を添加してミストに霧化することで、界面活性剤の添加された糖化液を、超音波振動で効率よくミストに霧化できる。このため、この方法は第１の濃縮工程で糖化液を効率よく濃縮できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、減圧下においてミストを回収することで、ミストを効率よく回収して糖化液を効率よく濃縮できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の濃縮工程において、霧化されたミストを水素、ヘリウム、メタンのいずれかを含む搬送気体でもって搬送して回収することで、搬送気体を、空気に比較して分子量が小さいものとして、超音波振動で効率よくミストに霧化できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、糖化工程において加温された糖化液を第１の濃縮工程でミストに霧化するができる。この方法は、超音波振動において、加温された糖化液を効率よくミストに霧化して、第１の濃縮工程で効率よく糖化液を濃縮できる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、第１の糖化工程と第２の糖化工程の間に発生する廃熱で搬送気体を加温することで、第１の糖化工程と第２の糖化工程の間に発生する熱を利用して糖化液を効率よくミストに霧化できる。この方法は、糖化工程に発生する廃熱を有効に利用して搬送気体を加温するので、廃熱を有効に再利用して糖化液を効率よくミストに霧化できる。
　以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバイオマスアルコールの製造方法を例示するものであって、本発明はバイオマスアルコールの製造方法を以下の方法や条件に特定しない。
　さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、図１の概略工程図に示すように、バイオマスを糖化させる糖化工程と、この糖化工程で得られるバイオマスの糖化液を超音波振動させてミストに霧化し、霧化されたミストを回収して糖化液から水分を除去して濃縮する第１の濃縮工程と、この第１の濃縮工程で濃縮された糖化液を発酵させる発酵工程と、この発酵工程で得られるアルコール水溶液からアルコールを分離する第２の濃縮工程とからなる。図２は、糖化工程と第１の濃縮工程に使用する濃縮装置の概略構成図である。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、バイオマスに木材を破砕した木材チップを使用する。木材チップは、建物を解体してできる廃棄木材や間伐材等の木材を小さく、たとえば３ｃｍ以下に破砕したものが使用できる。ただし、本発明は、バイオマスを木材に特定しない。バイオマスには、サトウキビ、トウモロコシ、小麦、海草、有機質廃棄物などの多糖類を含む全てのバイオマスを使用できる。バイオマスである木材チップは、糖化工程において水が添加されて多糖類を加水分解して糖化する。
　木材チップの糖化工程は、図１に示すように、木材チップに含まれるヘミセルロースを糖化する第１の糖化工程と、この第１の糖化工程の後、セルロースを糖化する第２の糖化工程とからなる。第１の糖化工程は、酸による加水分解、又はアルカリによる加水分解を使用できる。酸による加水分解は、硫酸、塩酸、硝酸などを使用できるが、好ましくは硫酸を用いる。酸による木材チップの糖化は、木材チップを希硫酸に浸漬し、さらに１４０℃ないし２００℃に加温してヘミセルロースを糖化する。この第１の糖化工程は、図２に示すように、第１のタンク５である反応槽７１において、希硫酸に浸漬した木材チップを、例えば１５０℃の高温・高圧下で反応させて、木材チップに含まれるヘミセルロースを糖化する。第１の糖化工程で糖化された糖液スラリーは、減圧槽７２において大気圧まで減圧され、１００℃以下に冷却された後、固液分離機７３で糖化液と固形分とに固液分離される。固液分離機７３で分離された糖化液は、第１の濃縮工程に送られる。固液分離機７３で分離された固形分は、第２の糖化工程に送られて、酵素で糖化される。第２の糖化工程は、酵素でセルロースを糖化する。酵素による糖化工程は、酸による糖化よりも低温で糖化させる。この第２の糖化工程は、固液分離機７３で分離された固形分に水分を加えた後、酵素を添加し、酵素が働きやすい温度、例えば、４０℃に調整してセルロースを糖化する。第２の糖化工程で得られた糖化液は、第１の濃縮工程に送られる。
　固液分離機７３で分離された糖化液は、第１の濃縮工程に移送されるが、このとき、移送される糖化液を冷却して熱エネルギーを回収できる。図２の濃縮装置は、第１の糖化工程で得られた糖化液を、第１の濃縮工程で使用される霧化室１に移送する移送管９に冷却熱交換器７を配設しており、第１の濃縮工程で得られる糖化液を、この冷却熱交換器７で冷却して熱エネルギーを回収している。回収された熱エネルギーは、次の第１の濃縮工程に使用する搬送気体の加温に利用される。この熱エネルギーで加温された搬送気体中に糖化液を超音波振動でミストに霧化して、ミストに霧化する効率を高くできる。また、回収された熱エネルギーは、第２の濃縮工程における搬送気体の加温にも利用できる。図２の濃縮装置は、冷却熱交換器７を、搬送気体を加温する加温熱交換器８に連結している。冷却熱交換器７と加温熱交換器８は冷媒を循環させている。冷媒は、冷却熱交換器７で熱エネルギーを吸収して温度が上昇し、吸収した熱を加温熱交換器８で放出して搬送気体を加温する。たとえば、冷媒には水やオイルが使用される。この冷媒は、第１の糖化工程で得られる糖化液から熱のエネルギーを吸収して冷却熱交換器７から加温して排出される。たとえば、冷媒は冷却熱交換器７から４５℃で排出される。冷却熱交換器７で加温されて排出される冷媒は、ミストを発生させる搬送気体を加温熱交換器８で加温する。搬送気体は加温熱交換器８で加温されて、霧化室１に供給される。搬送気体を加温した冷媒は温度が低下する。温度が低下した冷媒は、加温熱交換器８から冷却熱交換器７に循環されて、冷却熱交換器７を冷却し、第１の糖化工程で得られる糖化液を再び冷却する。すなわち、冷媒は、第１の糖化工程で得られる糖化液の熱エネルギーを吸収し、吸収した熱エネルギーで搬送気体を加温する。加温熱交換器８は、搬送気体を２５～３０℃に加温する。ただし、加温熱交換器８は、搬送気体を１５～４０℃に加温して霧化室１に供給することもできる。
　冷媒は、それ自体の気化熱で冷却熱交換器を冷却して、凝縮熱で加温熱交換器を加温することもできる。冷媒の気化熱と凝縮熱で熱交換器を冷却又は加温する冷却機構は、図３に示すように、冷媒をコンプレッサ４６で加圧する。コンプレッサ４６で加圧された冷媒は、加温熱交換器８に供給される。加温熱交換器８は冷媒を冷却して、すなわち冷媒の熱を放熱して液化させる。したがって、加温熱交換器８は、冷媒の凝縮熱で加温される。液化された冷媒は、膨張弁４７を介して冷却熱交換器７に供給される。膨張弁４７は、冷媒を断熱膨張させて、冷却熱交換器７の内部で気化される。したがって、冷却熱交換器７は、冷媒の気化熱で冷却される。気化された冷媒はコンプレッサ４６に吸入されて、加温熱交換器８に循環される。この冷却機構は、冷却熱交換器７を低温に冷却しながら、加温熱交換器８の温度を高くできる。したがって、第１の濃縮工程において、霧化室１に供給される搬送気体の温度を加温できる。
　糖化工程で得られた糖化液は、直ちには発酵工程において発酵させない。糖化工程で得られた糖化液は、図１に示すように、第１の濃縮工程で濃縮した後に、アルコール発酵させる。第１の濃縮工程は、糖化工程で得られた糖化液を超音波振動でミストに霧化して水分を除去する。第１の濃縮工程で濃縮された糖化液は、発酵工程で発酵されてアルコール水溶液となる。その後、アルコール水溶液は、第２の濃縮工程で濃縮されて高濃度のアルコールとなる。本発明は、糖化液を超音波振動を利用して濃縮し、濃縮された糖化液をアルコールに発酵してアルコールを回収することを特徴とする。したがって、本発明は、バイオマスを糖化する方法を特定するものでなく、バイオマスに水を添加して糖化させる方法については、現在すでに使用され、あるいはこれから開発される全ての方法を利用できる。さらに、本発明は、第１の濃縮工程で濃縮された糖化液を発酵してアルコール水溶液とし、さらに、このアルコール水溶液を濃縮して高濃度のアルコールとする方法についても以下に例示する方法には特定しない。
　糖化液を濃縮する第１の濃縮工程は、超音波振動によって糖化液をミストに霧化し、霧化されたミストを搬送気体で回収部に移送して濃縮する。霧化されたミストを搬送する搬送気体には、水素、ヘリウム、メタンのいずれかを含む搬送気体が使用できる。ただ、搬送気体として、不活性ガスを使用することもできる。さらに、第１の濃縮工程において、バイオマスの糖化液に、界面活性剤を添加することができる。界面活性剤が添加される糖化液は、超音波振動によって効果的にミストに霧化できる。
　第１の濃縮工程は、たとえば、５％の糖化液から水分を分離して１０％に濃縮する。図２の濃縮装置は、糖化液を超音波振動してミストに霧化する霧化室１と、霧化されたミストを回収する回収部２からなる。霧化室１は、糖化液を超音波振動してミストに霧化し、霧化されたミストを搬送気体で回収部２に搬送する。回収部２は、サイクロン３と水槽４である。第１の濃縮工程において、回収部２は、好ましくは減圧下においてミストを回収する。
　回収部２のサイクロン３は、搬送気体を内部で回転させて遠心分離する。大きな粒径のミストは遠心力でサイクロン３の内面に沿って落下して、下方排出流体として下端から排出される。小さい粒径のミストや気体は遠心力が小さく、中心から上方排出流体として上方に排出される。水と糖類とを比較すると、水は糖類よりも分子量が小さく気化しやすい。このため、糖化液を超音波振動でミストに霧化すると、水が糖類よりもミストに霧化されやすく、霧化されたミストは糖分濃度が低く、言い換えると水分濃度が大きくなる。したがって、糖化液を超音波振動してミストを分離して濃縮できる。さらに、糖化液から霧化されたミストは、１００％が水分ではなく、多少の糖分を含有している。糖類を含むミストは、サイクロン３で上方排出流体と下方排出流体とに分離される。上方排出流体は、微細なミストと気化された成分が排出されることから、糖類よりも気化しやすい水の割合が多く、下方排出流体は、大きな粒径のミストであるから上方排出流体よりも糖類の割合が多くなる。したがって、下方排出流体である大きな粒径のミストを霧化室１に環流し、上方排出流体を水槽４の水中にバブリングして気体に含まれる糖類と水を回収する。
　水槽４は、搬送気体に含まれる水と糖類を回収する。回収された糖類を含む分離水は、廃棄することなく糖化液として利用される。すなわち、図２に示すように、第１の糖化工程に使用される第１のタンク５に供給され、あるいは、第２の糖化工程に使用される第２のタンク６に供給される。この方法は、第１の濃縮工程で糖化液から分離される分離水を、有効に再利用してバイオマスの糖化に利用できる。このため、糖化に使用する水にかかるコストを低減しながら、多量の水でバイオマスを効率よく糖化できる。
　第１の濃縮工程で濃縮された糖化液は、図１に示すように、発酵工程で発酵されてアルコール水溶液となり、次の第２の濃縮工程で高濃度のアルコールとなる。第２の濃縮工程は、アルコール水溶液を霧化する霧化工程と、回収工程とで高濃度のアルコールとする。
　この回収工程においては、ミストを凝集して回収できる。また、分子ふるい吸着剤に吸着して回収することもできる。分子ふるい吸着剤を使用する方法は、分子ふるい吸着剤に吸着させる吸着成分をミストに含まれる水、吸着されない非吸着成分をミストに含まれるアルコールとして能率よく高濃度のアルコールを分離できる。この方法は、アルコール水溶液を、搬送気体中に、ミストに霧化する。霧化されたミストは、含有される吸着成分である水を分子ふるい吸着剤に吸着させる。吸着成分の水を吸着して分離したミストは、非吸着成分であるアルコール濃度が高くなる。この状態で、非吸着成分の高濃度なアルコールは、搬送気体から分離される。さらに、アルコール濃度が高くなったミストから、アルコールを分子ふるい吸着剤に吸着して回収することもできる。
　たとえば、アルコール水溶液をミストに霧化してこれを回収すると、霧化されたミストが回収された溶液のアルコール濃度が、ミストにならないで残存する溶液のアルコール濃度よりも高くなる。溶液をミストに霧化して回収すると、回収された溶液は、低沸点、高揮発性の溶質、あるいは表面過剰の性質がある溶質の濃度が高くなる。低沸点、高揮発性の溶質は、ミストに霧化されやすく、またミストの状態で気化されてガスになりやすく、ミストを回収して濃度が高くなる。また、表面過剰となる物性を示す溶液は表面濃度が高くなるので、これを超音波振動させて表面の溶液をミストにして霧化させると、ミストは表面過剰となりやすい物質の濃度が高くなる。したがって、このミストから、表面過剰の物性が強い物質を回収すると、その濃度が高くなる。すなわち、アルコール水溶液から高濃度のアルコールを分離できる。以下、アルコール水溶液から高濃度なアルコールを分離する分離装置と分離方法を示す。
　図４に示す分離装置は、発酵工程で得られたアルコール水溶液を搬送気体中に霧化する霧化室４１と、この霧化室４１のアルコール水溶液を搬送気体中にミストに霧化する霧化機構４０と、霧化機構４０でアルコール水溶液からミストに霧化されたミストを回収する回収部４２と、霧化室４１で霧化されたミストを搬送気体と共に回収部４２へ移送するブロア３９とを備える。
　超音波振動でアルコール水溶液をミストに霧化する方式は、搬送気体の温度を高くして霧化効率を高くできる。搬送気体の温度が高くなると、空気中に含むことができるガス量が増加するからである。すなわち、超音波振動のエネルギーに対して、霧化できるミスト量を多くできる。図の分離装置は、前述の第１の糖化工程で得られる糖化液を第１の濃縮工程に移送するときに回収される熱エネルギーを利用して搬送気体の温度を高くできる。すなわち、図２において、第１の糖化工程で糖化された糖液スラリーを分離する固液分離機７３から、第１の濃縮工程で使用される霧化室１に移送される糖化液の移送管９に配設される冷却熱交換器７を、図４の分離装置の搬送気体を加温する冷却熱交換器に併用している。
　図４の分離装置は、冷却熱交換器７を、搬送気体を加温する加温熱交換器４５に連結している。冷却熱交換器７と加温熱交換器４５は冷媒を循環させている。冷媒は、冷却熱交換器７で糖化液の熱エネルギーを吸収して温度が上昇し、吸収した熱を加温熱交換器４５で放出して搬送気体を加温する。この冷媒にも、水やオイルが使用される。この冷媒は、第１の糖化工程で得られる糖化液の熱エネルギーを吸収して、冷却熱交換器７から加温して排出される。たとえば、冷媒は冷却熱交換器７から４５℃で排出される。冷却熱交換器７で加温されて排出される冷媒は、ミストを発生させる搬送気体を加温熱交換器４５で加温する。搬送気体は加温熱交換器４５で加温されて、霧化室４１に供給される。搬送気体を加温した冷媒は温度が低下する。温度が低下した冷媒は、加温熱交換器４５から冷却熱交換器７に循環されて、冷却熱交換器７を冷却し、第１の糖化工程で得られる糖化液を再び冷却する。すなわち、冷媒は、第１の糖化工程で得られる糖化液の熱エネルギーを吸収し、吸収した熱エネルギーで搬送気体を加温する。加温熱交換器４５は、搬送気体を２５～３０℃に加温する。ただし、加温熱交換器４５は、搬送気体を１５～４０℃に加温して霧化室４１に供給することもできる。霧化室４１に供給される搬送気体の温度が高くなるとミストの発生量は多くなるが、温度が高すぎると、アルコールを変質させる。反対に温度が低いとアルコールをミストにする効率が低下する傾向がある。
　さらに、冷却熱交換器７は、霧化室４１に供給されるアルコール水溶液の加温にも利用できる。超音波振動でアルコール水溶液をミストに霧化する方式は、アルコール水溶液の温度を高くして霧化効率を高くできる。アルコール水溶液の温度が高くなると、少ないエネルギーでミストに霧化できるからである。この分離装置は、図４に示すように、冷却熱交換器７を、貯溜槽１４から霧化室４１に供給されるアルコール溶液を加温する加温熱交換器６７に連結して、冷却熱交換器７と加温熱交換器６７に冷媒を循環させる。図の分離装置は、加温熱交換器６７の流入側に、冷媒の循環を制御する流入弁６８を設けている。この分離装置は、流入弁６８を開弁して、冷媒を加温熱交換器６７に循環し、貯溜槽１４から霧化室４１に供給されるアルコール水溶液を加温する。加温熱交換器６７は、霧化室４１に供給されるアルコール水溶液を２５～３０℃に加温する。ただし、加温熱交換器６７は、アルコール水溶液を１５～４０℃に加温することもできる。霧化室４１に供給されるアルコール水溶液の温度が高くなるとミストの発生効率は高くなるが、温度が高すぎると、アルコールを変質させるおそれがある。したがって、加温熱交換器６７がアルコール水溶液を加温する温度は、これらのことを考慮して最適な温度に設定する。
　さらに、冷却熱交換器７は、図４に示すように、吸着剤の加温にも利用できる。この冷却熱交換器７は、吸着剤を加温する加温熱交換器２７、３７に連結されて、内部に冷媒を循環させる。図の加温熱交換器２７は、分子ふるい吸着剤４３を加温して吸着した吸着成分を効率よく排出させる。また、図の加温熱交換器３７は、第２の吸着剤４４を加温して、吸着した非吸着成分を効率よく排出させる。
　さらに、冷媒は、それ自体の気化熱で冷却熱交換器を冷却して、凝縮熱で加温熱交換器を加温することもできる。冷媒の気化熱と凝縮熱で熱交換器を冷却又は加温する冷却機構は、前述の図３に示す機構と同様にして、冷媒をコンプレッサ４６で加圧し、コンプレッサ４６で加圧された冷媒を、加温熱交換器４５に供給する。加温熱交換器４５は、冷媒の熱を放熱して冷媒を液化させて、冷媒の凝縮熱で加温する。液化された冷媒は、膨張弁４７を介して冷却熱交換器７に供給される。膨張弁４７は、冷媒を断熱膨張させて、冷却熱交換器７の内部で気化される。したがって、冷却熱交換器７は、冷媒の気化熱で冷却される。気化された冷媒はコンプレッサ４６に吸入されて、加温熱交換器４５に循環される。この冷却機構は、冷却熱交換器７を低温に冷却しながら、加温熱交換器４５の温度を高くできる。したがって、第２の濃縮工程において、霧化室４１に供給される搬送気体の温度をより高く加温できる。また、図示しないが、吸着剤を加温する加温熱交換器に冷却熱交換器を連結して、冷媒の気化熱と凝縮熱で熱交換器を冷却又は加温する冷却機構は、分子ふるい吸着剤を高い温度に加温して、吸着成分を速やかに排出でき、あるいは、第２の吸着剤を高い温度に加温して、非吸着成分を速やかに排出できる。
　アルコール水溶液は、貯溜槽１４から霧化室４１に供給されて、霧化機構４０でミストに霧化される。霧化機構４０は、溶液を超音波振動させてミストに霧化する。超音波振動でアルコール水溶液をミストに霧化する霧化機構４０は、霧化室４１のアルコール水溶液を超音波振動させてミストに霧化する超音波霧化機１０である。この超音波霧化機１０は、霧化室４１のアルコール水溶液を超音波振動させてミストに霧化する１個または複数の超音波振動子１１と、この超音波振動子１１に接続されて超音波振動子１１に高周波電力を供給して超音波振動させる超音波電源１２を備える。図４に示す分離装置は、霧化室４１でアルコール水溶液からミストになって霧化されたミストを、ブロア３９でもって搬送気体と共に回収部４２に移送している。ただ、分離装置は、図示しないが、静電場や超音波を利用してミストを移送する構造とすることもできる。
　霧化室４１は、図４に示すように、発酵工程で発酵されたアルコール水溶液を蓄えている貯溜槽１４を、ポンプ１３を介して連結し、貯溜槽１４から連続的にアルコール水溶液を供給することができる。この分離装置は、霧化室４１のアルコール水溶液を排出しながら、貯溜槽１４からアルコール水溶液を供給して、霧化室４１のアルコール水溶液のアルコール濃度が低下するのを防止する。また、図４の矢印Ａで示すように、霧化室４１のアルコール水溶液を貯溜槽１４に循環することなく外部に排出して、貯溜槽１４に含まれるアルコール水溶液のアルコール濃度が低下するのを防止することもできる。ただ、霧化室１は、アルコール水溶液のアルコール濃度が低下した後、アルコール水溶液を新しいものに入れ換えることもできる。この方法は、一定の時間経過するとアルコール水溶液を新しいものに入れ換える方法、すなわちバッチ式にアルコール水溶液を交換する。
　霧化室４１の溶液は、超音波霧化機１０でミストに霧化される。超音波霧化機１０で霧化されたミストは、溶液よりも目的物質の濃度が高い。したがって、超音波霧化機１０で溶液をミストに霧化し、ミストから目的物質を分離して回収することで、高濃度な溶液を効率よく分離できる。
　霧化室４１のアルコール水溶液は、超音波霧化機１０で超音波振動されて、霧化室４１のアルコール水溶液よりも高濃度なミストとなって溶液面Ｗから飛散する。アルコール水溶液を超音波振動させると、溶液面Ｗに液柱Ｐができ、この液柱Ｐの表面からミストが発生する。超音波霧化機１０は、アルコール水溶液を充填している霧化室４１の底に、超音波霧化機１０の超音波振動子１１を上向きに配設している。超音波振動子１１は、底から溶液面Ｗに向かって上向きに超音波を放射して、溶液面Ｗを超音波振動させて、液柱Ｐを発生させる。超音波振動子１１は、垂直方向に超音波を放射する。図示しないが、複数の超音波振動子でアルコール水溶液を超音波振動させる超音波霧化機は、より効率よくアルコール水溶液をミストに霧化できる。
　さらに、超音波振動子１１や超音波電源１２は、強制的に冷却して熱による弊害を解消できる。超音波振動子１１や超音波電源１２は、たとえば、これ等に冷却パイプを熱結合する状態で配設、すなわち、冷却パイプを接触させる状態で配設して冷却できる。冷却パイプは、冷却機で冷却した液体や冷媒、あるいは地下水や水道水等の冷却水を流して超音波振動子と超音波電源を冷却することができる。
　霧化室４１で霧化されたアルコール水溶液のミストは、搬送気体を介して回収部４２に流入される。ミストを回収部４２に流入させるために、回収部４２を移送ダクト１９で霧化室４１に連結している。図４に示す分離装置は、搬送気体をブロア３９で回収部４２と霧化室４１とに循環させる構造としている。これらの分離装置は、霧化室４１から回収部４２に移送されて、ミストが分離された搬送気体を霧化室４１に環流している。これらの分離装置は、好ましくは搬送気体として、水素又はヘリウムを霧化室４１と回収部４２に充填する。ただ、搬送気体は、水素とヘリウムを混合したガス、水素と空気の混合ガス、ヘリウムと空気の混合ガス、あるいはまた、水素とヘリウムと空気の混合ガスとすることもできる。さらに、搬送気体として、不活性ガスを霧化室４１と回収部４２に充填することもできる。
　回収部４２は、霧化機４１で霧化されたミストを搬送気体から分離して回収する。図４と図５に示す回収部４２は、搬送気体からミストに含まれる吸着成分を回収する吸着回収部４８と、吸着回収部４８で吸着されないミストに含まれる非吸着成分をミストから分離する分離回収部４９とを備える。さらに、図に示す回収部４２は、吸着回収部４８に供給される搬送気体を冷却する冷却部１５を備えている。
　冷却部１５は、ミストを含む搬送気体を冷却して、吸着剤の吸着効率を向上させる。また、この冷却部１５は、搬送気体に含まれるミストを凝集して、アルコール水溶液よりも高濃度のアルコール溶液を回収する。冷却部１５で回収されるアルコール溶液は、アルコール水溶液よりも高濃度であるが、分離回収部４９で回収されるアルコール溶液よりも低濃度となる。たとえば、アルコール水溶液のアルコール濃度を４０～８０重量％とするとき、冷却部１５で回収されるアルコール溶液の濃度は約５５重量％～約８５重量％となる。以下に詳述する分離回収部４９で回収されるアルコール溶液の濃度は、アルコール水溶液のアルコール濃度を４０～８０重量％として、９７重量％以上と極めて高濃度になる。
　図５に示す冷却部１５は、閉鎖構造のチャンバーに、搬送気体とミストを冷却する冷却器１６を内蔵している。図の冷却器１６は、熱交換パイプにフィン（図示せず）を固定している熱交換器である。この冷却器１６は、熱交換パイプに冷却用の冷媒や冷却水を循環させて冷却する。ただ、冷却器は、ペルチェ素子等を備える電子冷却器とすることもできる。霧化室４１で霧化されたミストの一部は、冷却器１６に結露、凝集して回収される。冷却部１５で冷却されたミストを含む搬送気体は、吸着回収部４８に移送される。ミストは気体ではないので、必ずしも冷却しないで凝集させて回収できる。ただ、ミストを冷却して速やかに回収できる。
　吸着回収部４８は、図５に示すように、冷却部１５で冷却された搬送気体とミストに含まれる吸着成分の水を、分子ふるい吸着剤４３に吸着させて分離する。吸着回収部４８は、ミストに含まれる吸着成分の水を、分子ふるい吸着剤４３に接触させて吸着させる吸着工程と、吸着工程で分子ふるい吸着剤４３に吸着された吸着成分の水を分子ふるい吸着剤４３から放出させる放出工程とで、搬送気体のミストから吸着成分の水を分離する。
　吸着回収部４８は、放出工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くして、吸着成分の水をミストから分離する。すなわち、吸着回収部４８は、吸着成分を吸着させるときの圧力よりも、吸着した吸着成分を放出するときの圧力を低くして、ミストから吸着成分の水を分離する。
　放出工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くするのは、分子ふるい吸着剤４３の吸着量が圧力によって変化するからである。分子ふるい吸着剤４３が吸着成分の水を吸着する特性は、分子ふるい吸着剤４３の種類と、吸着成分の種類によって異なるが、一般には、同じ温度の下では、圧力が高くなると吸着量が増加し、圧力が低くなると吸着量が減少する傾向がある。また、分子ふるい吸着剤４３の吸着量は、同じ圧力の下では、温度が高くなると減少し、温度が低くなると増加する傾向がある。
　吸着回収部４８は、この特性を利用して、ミストに含まれる吸着成分を分離して、より高濃度なアルコールを回収する。すなわち、放出工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くすることによって、吸着工程では多量の吸着成分を分子ふるい吸着剤４３に吸着させ、放出工程では分子ふるい吸着剤４３に吸着できる吸着成分の量を少なくして、分子ふるい吸着剤４３から吸着成分を放出させる。
　図５に示す吸着回収部４８は、分子ふるい吸着剤４３が充填される密閉室２０と、この密閉室２０に流入され、あるいは密閉室２０から排出される搬送気体の通過を制御する開閉弁２１、２２と、密閉室２０に連結されて、密閉室２０から排気する真空ポンプ２５とを備える。
　密閉室２０は、閉塞されたチャンバーで、内部に分子ふるい吸着剤４３を充填している。分子ふるい吸着剤４３は、合成ゼオライトのモレキュラーシーブである。モレキュラーシーブは、吸着成分の水を吸着する有効細孔径のもの、たとえば有効細孔径を３オングストロームとするものを使用する。分子ふるい吸着剤４３は、吸着成分によって有効細孔径が異なる。たとえば、有効細孔径を５オングストロームとするモレキュラーシーブは、炭素数を３以上とするノルマルパラフィンを吸着して、イソパラフィン、ベンゼン、トルエン等を吸着しない。このため、この有効細孔径のモレキュラーシーブを使用して、イソパラフィン、ベンゼン、トルエン等から、炭素数が３以上であるノルマルパラフィンを吸着して分離できる。
　密閉室２０は、移送ダクト１９を介して冷却部１５の排出側に連結される。冷却部１５から流入されるミストを含む搬送気体は、密閉室２０を通過するときに、分子ふるい吸着剤４３に吸着成分を吸着させる。密閉室２０は、排出側を分離回収部４９に連結して、吸着成分の水を吸着した搬送気体を分離回収部４９に供給する。
　さらに、図５に示す密閉室２０は、排出側を移送ダクト１９を介して分離回収部４９に連結している。密閉室２０の流入側に連結される移送ダクト１９には開閉弁２１を、排出側に連結される移送ダクト１９には開閉弁２２を設けている。吸着回収部４８は、開閉弁２１を開く状態でミストを含む搬送気体が密閉室２０に供給されて、搬送気体に含まれるミストが分子ふるい吸着剤４３に吸着される。
　さらに、密閉室２０は、吸引ダクト２３を介して真空ポンプ２５の吸入側に連結される。吸引ダクト２３には、吸引弁２４を設けている。真空ポンプ２５は、密閉室２０から強制的に排気して密閉室２０を減圧する。分子ふるい吸着剤４３は、減圧されると、吸着した吸着成分を放出する。真空ポンプ２５は、分子ふるい吸着剤４３から放出された吸着成分を強制的に排出する。図５の装置は、真空ポンプ２５の排出側に、冷却器２６を連結している。冷却器２６は、分子ふるい吸着剤４３から放出された吸着成分を冷却して、結露させ、あるいは凝集して液体の水として回収する。したがって、冷却器２６は、分子ふるい吸着剤４３に吸着された吸着成分である水を排出する。ただ、この冷却器は必ずしも必要でない。吸着成分を水とする装置は、分子ふるい吸着剤から放出される吸着成分の水を廃棄できるからである。
　図に示す分離装置は、ブロア３９を冷却部１５と吸着回収部４８の間に配設している。この分離装置は、ブロア３９で循環される搬送気体を、加圧状態で吸着回収部４８と分離回収部４９に供給する。ブロア３９は、たとえば、大気圧よりも高圧に加圧された搬送気体を吸着回収部４８と分離回収部４９に供給することができる。吸着回収部４８と分離回収部４９に供給する搬送気体を加圧状態とする分離装置は、吸着工程における吸着量を増加できる特長がある。このため、効率よく搬送気体から吸着成分と非吸着成分を分離できる。ただ、吸着回収部４８は、密閉室２０の流入側に連結される開閉弁２１と、密閉室２０の排出側に連結される開閉弁２２とを別々に制御して、密閉室２０に供給される搬送気体の圧力を調整することもできる。さらに、分離装置は、必ずしも供給される搬送気体を大気圧よりも高圧とする必要はなく、大気圧とすることもできる。
　さらに、図５に示す吸着回収部４８は、第１密閉室２０Ａと第２密閉室２０Ｂとからなる一対の密閉室２０を備える。この構造の吸着回収部４８は、一対の密閉室２０を吸着工程と放出工程とに切り換えながら一対の密閉室２０で効率よく吸着成分の水を分離できる特長がある。この構造の吸着回収部４８は、以下のようにして、搬送気体から吸着成分を分離する。
（１）第１密閉室２０Ａの開閉弁２１、２２を開いて、第２密閉室２０Ｂの開閉弁２１、２２と第１密閉室２０Ａの吸引弁２４を閉じる。この状態で冷却部１５から供給される搬送気体は、第１密閉室２０Ａ内に流入されて、第１密閉室２０Ａに充填された分子ふるい吸着剤４３に吸着成分の水を吸着させる。
（２）所定の時間経過後、第１密閉室２０Ａの開閉弁２１、２２と第２密閉室２０Ｂの吸引弁２４を閉じて、第２密閉室２０Ｂの開閉弁２１、２２を開く。この状態で冷却部１５から供給される搬送気体は、第１密閉室２０Ａに流入されることなく、第２密閉室２０Ｂ内に流入されて、第２密閉室２０Ｂに充填された分子ふるい吸着剤４３に吸着成分の水を吸着させる。
（３）第１密閉室２０Ａの吸引弁２４を開いて、真空ポンプ２５で第１密閉室２０Ａから排気する。第１密閉室２０Ａは減圧されて、分子ふるい吸着剤４３から吸着成分の水が分離される。
（４）第１密閉室２０Ａの分子ふるい吸着剤４３から分離された吸着成分の水は、第１密閉室２０Ａから排出されて冷却器２６に流入され、冷却器２６で冷却されて凝結し、凝集されて回収される。吸着成分は、冷却器で冷却することなく、真空ポンプから外部に排気することもできる。
（５）さらに、所定の時間経過後、第１密閉室２０Ａの開閉弁２１、２２を開いて、第２密閉室２０Ｂの開閉弁２１、２２と第１密閉室２０Ａの吸引弁２４を閉じる。この状態で冷却部１５から供給される搬送気体は、第２密閉室２０Ｂ内に流入されることなく、第１密閉室２０Ａ内に流入されて、第１密閉室２０Ａに充填された分子ふるい吸着剤４３に吸着成分の水を吸着させる。
（６）第２密閉室２０Ｂの吸引弁２４を開いて、真空ポンプ２５で第２密閉室２０Ｂから排気する。第２密閉室２０Ｂは減圧されて、分子ふるい吸着剤４３から吸着成分の水が分離される。
（７）第２密閉室２０Ｂの分子ふるい吸着剤４３から分離された吸着成分の水は、第２密閉室２０Ｂから排出されて冷却器２６に流入され、冷却器２６で冷却されて凝結し、凝集されて回収される。この吸着成分も、冷却器で冷却することなく、真空ポンプから外部に排気することができる。
（８）（２）～（７）の工程を繰り返して、すなわち、開閉弁２１、２２を交互に開閉して、一対の密閉室２０でミストから吸着成分を分離する。
　さらに、吸着回収部４８は、吸着工程における分子ふるい吸着剤４３の温度を、放出工程における分子ふるい吸着剤４３の温度よりも低くして、より効率よく搬送気体の吸着成分を回収できる。それは、前述のように、分子ふるい吸着剤４３の吸着量が温度によっても変化するからである。吸着回収部４８は、たとえば、吸着工程において、分子ふるい吸着剤４３を冷却して吸着量を増加できる。図に示す回収部４２は、冷却部１５で搬送気体とミストを冷却して、吸着回収部４８に供給する。この分離装置は、吸着工程における吸着成分の吸着量が増加して、ミストに含まれる吸着成分を多量に吸着する。ただ、回収部２は、必ずしも冷却部を設ける必要はなく、ミストを含む搬送気体を冷却部で冷却することなく、吸着回収部に供給することもできる。
　さらに、吸着回収部４８は、放出工程において、分子ふるい吸着剤４３を加温して、吸着した吸着成分を効率よく分離できる。加温される分子ふるい吸着剤４３は、吸着できる吸着成分の量が減少するからである。図の吸着回収部４８は、各密閉室２０の内部に、分子ふるい吸着剤４３を加温する加温熱交換器２７を備えている。この加温熱交換器２７は、図２に示す濃縮装置の冷却熱交換器７に連結している。加温熱交換器２７と冷却熱交換器７は冷媒を循環できる構造としている。冷媒は、冷却熱交換器７で糖化液の熱エネルギーを吸収して温度が上昇し、加温熱交換器２７で吸収した熱を放出して分子ふるい吸着剤４３を加温する。この冷媒には、たとえば、水やオイルが使用される。この冷媒は、糖化液の熱エネルギーを吸収して冷却熱交換器７から加温して排出される。冷却熱交換器７で加温されて排出される冷媒は、加温熱交換器２７で分子ふるい吸着剤４３を加温する。分子ふるい吸着剤４３を加温した冷媒は温度が低下する。温度が低下した冷媒は、加温熱交換器２７から冷却熱交換器７に循環されて、冷却熱交換器７を冷却し、第１の糖化工程で得られた糖化液を再び冷却する。すなわち、冷媒は、糖化液の熱エネルギーを吸収し、吸収した熱エネルギーで分子ふるい吸着剤４３を加温する。
　図５の吸着回収部４８は、第１密閉室２０Ａと第２密閉室２０Ｂとからなる一対の密閉室２０を、吸着工程と放出工程とに切り換えながら吸着成分の水を分離する。したがって、各密閉室２０に配設される加温熱交換器２７は、放出工程のタイミングで冷媒が循環されて、分子ふるい吸着剤４３を加温して、吸着成分を速やかに排出する。図の吸着回収部４８は、第１密閉室２０Ａと第２密閉室２０Ｂに配設される加温熱交換器２７の流入側に、それぞれ冷媒の循環を制御する流入弁２８を設けている。この流入弁２８は、各密閉室２０における放出工程のタイミングで開弁されて、冷媒を加温熱交換器２７に循環し、分子ふるい吸着剤４３を加温する。
　分離回収部４９は、吸着回収部４８で吸着成分の水を分離して、非吸着成分のアルコール濃度を高くしたミストを回収する。この分離回収部４９は、非吸着成分のアルコールを第２の吸着剤４４に吸着させて分離する。分離回収部４９は、ミストに含まれる非吸着成分のアルコールを、第２の吸着剤４４に接触させて吸着させる吸着工程と、吸着工程で第２の吸着剤４４に吸着された非吸着成分のアルコールを第２の吸着剤４４から放出させる放出工程とで、搬送気体のミストから非吸着成分のアルコールを分離する。
　分離回収部４９は、吸着回収部４８と同じように、放出工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くして、非吸着成分のアルコールをミストから分離する。
　放出工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くするのは、第２の吸着剤４４の吸着量が、分子ふるい吸着剤４３と同じように、圧力によって変化するからである。また、第２の吸着剤４４の吸着量は、同じ圧力の下では、温度が高くなると減少し、温度が低くなると増加する傾向がある。
　分離回収部４９の第２の吸着剤４４は、ミストに含まれる非吸着成分を吸着して、より高濃度なアルコールを回収する。すなわち、放出工程における圧力を吸着工程における圧力よりも低くすることによって、吸着工程では多量の非吸着成分を第２の吸着剤４４に吸着させ、放出工程では第２の吸着剤４４に吸着できる非吸着成分の量を少なくして、第２の吸着剤４４から非吸着成分を放出させる。
　分離回収部４９は、吸着回収部４８と同じように、第２の吸着剤４４を充填する密閉室３０と、この密閉室３０に流入され、あるいは密閉室３０から排出される搬送気体の通過を制御する開閉弁３１、３２と、密閉室３０に連結されて、密閉室３０から排気する真空ポンプ３５とを備える。
　密閉室３０は、閉塞されたチャンバーで、内部に第２の吸着剤４４を充填している。第２の吸着剤４４は、分子ふるい吸着剤４３に吸着されない非吸着成分のアルコールを吸着する合成ゼオライトのモレキュラーシーブである。モレキュラーシーブは、非吸着成分のアルコールを吸着する有効細孔径のもの、たとえば有効細孔径を５オングストロームとするものを使用する。第２の吸着剤４４は、分子ふるい吸着剤４３で吸着成分の分離されたミストを吸着できる全てのもの、たとえば、ゼオライト、活性炭、酸化リチウム、シリカゲルのいずれか、もしくはこれらの混合物も使用できる。
　密閉室３０は、移送ダクト１９を介して吸着回収部４８の排出側に連結される。さらに、図の分離装置は、冷却部１７を介して分離回収部４９の密閉室３０を吸着回収部４８に連結している。この分離回収部４９は、冷却部１７で冷却された搬送気体から非吸着成分のアルコールを第２の吸着剤４４に吸着させて分離する。図に示す冷却部１７は、閉鎖構造のチャンバーに、搬送気体とミストを冷却する冷却器１６を内蔵している。
　さらに、図５に示す密閉室３０は、排出側を移送ダクト１９を介して霧化室４１に連結している。密閉室３０の流入側に連結される移送ダクト１９には開閉弁３１を、排出側に連結される移送ダクト１９には開閉弁３２を設けている。分離回収部４９は、開閉弁３１を開く状態でミストを含む搬送気体を密閉室３０に供給し、搬送気体に含まれるミストの非吸着成分を第２の吸着剤４４に吸着させる。
　さらに、密閉室３０は、吸引ダクト３３を介して真空ポンプ３５の吸入側に連結される。吸引ダクト３３には、吸引弁３４を設けている。真空ポンプ３５は、密閉室３０から強制的に排気して密閉室３０を減圧する。第２の吸着剤４４は、減圧されると、吸着した非吸着成分を放出する。真空ポンプ３５は、第２の吸着剤４４から放出された非吸着成分を強制的に排出する。図の装置は、真空ポンプ３５の排出側に冷却器３６を連結している。
　冷却器３６は、第２の吸着剤４４から放出された非吸着成分を冷却して、結露させ、あるいは凝集して高濃度のアルコールを回収する。したがって、冷却器３６からは、第２の吸着剤４４に吸着された非吸着成分である高濃度のアルコールが排出される。
　分離装置は、図５の鎖線で示すように、吸着回収部４８と分離回収部４９との間にブロア１８を連結することができる。このブロア１８は、吸着回収部４８から排出される搬送気体を、加圧状態で分離回収部４９に供給する。このブロア１８は、たとえば、高圧に加圧された搬送気体を分離回収部４９に供給して、吸着工程における非吸着成分の吸着量を増加できる。ただ、分離装置は、吸着回収部と分離回収部との間に、必ずしもブロアを連結する必要はない。
　さらに、図５に示す分離回収部４９は、吸着回収部４８と同じように、第１密閉室３０Ａと第２密閉室３０Ｂとからなる一対の密閉室３０を備える。この構造の分離回収部４９は、一対の密閉室３０を吸着工程と放出工程とに切り換えながら一対の密閉室３０で効率よく非吸着成分のアルコールを分離できる特長がある。この構造の分離回収部４９は、以下のようにして、搬送気体から非吸着成分を分離する。
（１）第１密閉室３０Ａの開閉弁３１、３２を開いて、第２密閉室３０Ｂの開閉弁３１、３２と第１密閉室３０Ａの吸引弁３４を閉じる。この状態で吸着回収部４８から供給される搬送気体は、第１密閉室３０Ａ内に流入されて、第１密閉室３０Ａに充填された第２の吸着剤４４に非吸着成分のアルコールを吸着させる。
（２）所定の時間経過後、第１密閉室３０Ａの開閉弁３１、３２と第２密閉室３０Ｂの吸引弁３４を閉じて、第２密閉室３０Ｂの開閉弁３１、３２を開く。この状態で吸着回収部４８から供給される搬送気体は、第１密閉室３０Ａに流入されることなく、第２密閉室３０Ｂ内に流入されて、第２密閉室３０Ｂに充填された第２の吸着剤４４に非吸着成分のアルコールを吸着させる。
（３）第１密閉室３０Ａの吸引弁３４を開いて、真空ポンプ３５で第１密閉室３０Ａから排気する。第１密閉室３０Ａは減圧されて、第２の吸着剤４４から非吸着成分のアルコールが分離される。
（４）第１密閉室３０Ａの第２の吸着剤４４から分離された非吸着成分のアルコールは、第１密閉室３０Ａから排出されて冷却器３６に流入され、冷却器３６で冷却されて凝結し、凝集されて高濃度のアルコールとして回収される。
（５）さらに、所定の時間経過後、第１密閉室３０Ａの開閉弁３１、３２を開いて、第２密閉室３０Ｂの開閉弁３１、３２と第１密閉室３０Ａの吸引弁３４を閉じる。この状態で吸着回収部４８から供給される搬送気体は、第２密閉室３０Ｂ内に流入されることなく、第１密閉室３０Ａ内に流入されて、第１密閉室３０Ａに充填された第２の吸着剤４４に非吸着成分のアルコールを吸着させる。
（６）第２密閉室３０Ｂの吸引弁３４を開いて、真空ポンプ３５で第２密閉室３０Ｂから排気する。第２密閉室３０Ｂは減圧されて、第２の吸着剤４４から非吸着成分のアルコールが高濃度な状態で分離される。
（７）第２密閉室３０Ｂの第２の吸着剤４４から分離された非吸着成分は、第２密閉室３０Ｂから排出されて冷却器３６に流入され、冷却器３６で冷却されて凝結し、凝集されて回収される。
（８）（２）～（７）の工程を繰り返して、すなわち、開閉弁３１、３２を交互に開閉して、一対の密閉室３０でミストから非吸着成分である高濃度なアルコールを分離する。
　さらに、分離回収部４９は、吸着回収部４８と同じように、吸着工程における第２の吸着剤４４の温度を、放出工程における第２の吸着剤４４の温度よりも低くして、より効率よく搬送気体の非吸着成分を回収できる。図４と図５に示す回収部４２は、冷却部１７で搬送気体とミストを冷却して、分離回収部４９に供給する。この装置は、第２の濃縮工程における非吸着成分の吸着量が増加して、ミストに含まれる非吸着成分を多量に吸着する。ただ、回収部は、必ずしもこの冷却部を設ける必要はなく、ミストを含む搬送気体を冷却することなく、分離回収部に供給することもできる。
　さらに、分離回収部４９は、吸着回収部４８と同じように、放出工程において第２の吸着剤４４を加温して、吸着された非吸着成分を効率よく分離できる。加温される第２の吸着剤４４は、吸着できる非吸着成分の量が減少するからである。図の分離回収部４９は、各密閉室３０の内部に、第２の吸着剤４４を加温する加温熱交換器３７を備えている。この加温熱交換器３７も、図２に示す濃縮装置の冷却熱交換器７に連結している。加温熱交換器３７と冷却熱交換器７は冷媒を循環できる構造としている。冷媒は、冷却熱交換器７で糖化液の熱エネルギーを吸収して温度が上昇し、加温熱交換器３７で吸収した熱を放出して第２の吸着剤４４を加温する。この冷媒には、たとえば、水やオイルが使用される。この冷媒は、糖化液の熱エネルギーを吸収して冷却熱交換器７から加温して排出される。冷却熱交換器７で加温されて排出される冷媒は、加温熱交換器３７で第２の吸着剤４４を加温する。第２の吸着剤４４を加温した冷媒は温度が低下する。温度が低下した冷媒は、加温熱交換器３７から冷却熱交換器７に循環されて、冷却熱交換器７を冷却し、第１の糖化工程で得られた糖化液を再び冷却する。すなわち、冷媒は、糖化液の熱エネルギーを吸収し、吸収した熱エネルギーで第２の吸着剤４４を加温する。
　図５の分離回収部４９は、第１密閉室３０Ａと第２密閉室３０Ｂとからなる一対の密閉室３０を、吸着工程と放出工程とに切り換えながら非吸着成分のアルコールを分離する。したがって、各密閉室３０に配設される加温熱交換器３７は、放出工程のタイミングで冷媒が循環されて、第２の吸着剤４４を加温して、非吸着成分を速やかに排出する。図の分離回収部４９は、第１密閉室３０Ａと第２密閉室３０Ｂに配設される加温熱交換器３７の流入側に、それぞれ冷媒の循環を制御する流入弁３８を設けている。この流入弁３８は、各密閉室３０における放出工程のタイミングで開弁されて、冷媒を加温熱交換器３７に循環し、第２の吸着剤４４を加温する。
　さらに、第２の吸着剤４４を加温する分離回収部４９は、分離回収部４９から霧化室４１に循環させる搬送気体を加温して、霧化室４１で能率よくミストを発生できる特長がある。
　以上の回収部４２は、霧化室４１から吸着回収部４８に移送される搬送気体を冷却部１５で冷却し、吸着回収部４８においては、濃縮装置４０の冷却熱交換器７に連結される加温熱交換器２７に循環される冷媒で分子ふるい吸着剤４３を加温している。この吸着回収部４８は、冷却部１５で冷却された搬送気体を分子ふるい吸着剤４３に吸着させることで、吸着工程においては、分子ふるい吸着剤４３を冷却して、多量の吸着成分を分子ふるい吸着剤４３に吸着させ、放出工程においては、加温熱交換器２７に循環される冷媒で分子ふるい吸着剤４３を加温して、分子ふるい吸着剤４３に吸着できる吸着成分の量を少なくして、分子ふるい吸着剤４３から吸着成分を放出させている。
　また、同様に、吸着回収部４８から分離回収部４９に移送される搬送気体を冷却部１７で冷却し、分離回収部４９においては、濃縮装置の冷却熱交換器７に連結される加温熱交換器３７に循環される冷媒で第２の吸着剤４４を加温している。この分離回収部４９は、冷却部１７で冷却された搬送気体を第２の吸着剤４４に吸着させることで、吸着工程において、第２の吸着剤４４を冷却して、多量の非吸着成分を第２の吸着剤４４に吸着させ、放出工程においては、加温熱交換器３７に循環される冷媒で第２の吸着剤４４を加温して、第２の吸着剤４４に吸着できる非吸着成分の量を少なくして、第２の吸着剤４４から吸着成分を放出させている。
　すなわち、以上の回収部４２は、吸着回収部４８や分離回収部４９に移送される搬送気体を冷却部１５、１７で冷却して、吸着工程における分子ふるい吸着剤４３や第２の吸着剤４４を冷却し、また、分子ふるい吸着剤４３や第２の吸着剤４４を加温熱交換器２７、３７で加温して、放出工程における分子ふるい吸着剤４３や第２の吸着剤４４を加温している。この構造は、第１の糖化工程で得られる糖化液から回収される熱エネルギーを有効利用して吸着剤を効率よく加温できる。ただ、分離装置は、必ずしも、糖化工程で得られる熱エネルギーを吸着剤の加温に利用する必要はない。分離装置は、吸着剤を加温することなくアルコールを回収することもできる。ただ、分子ふるい吸着剤で吸着成分を分離し、また、第２の吸着剤で非吸着成分を分離する分離装置は、吸着工程で吸着剤を冷却し、放出工程で吸着剤を加温して、効率よく分離できる。この分離装置は、たとえば、図６に示す温度制御部５０で吸着剤の温度を制御することができる。
　図６に示す吸着回収部４８は、密閉室２０に充填された分子ふるい吸着剤４３の温度を制御するために、温度制御部５０を備える。さらに、同様にして、分離回収部４９も、密閉室３０に充填された第２の吸着剤４４の温度を、温度制御部５０で制御することができる。
　この温度制御部５０は、密閉室２０に充填された分子ふるい吸着剤４３を冷却及び加温できる構造としている。この図に示す温度制御部５０は、各密閉室２０に配設される熱交換器５１と、一方の密閉室２０の熱交換器５１に温水を循環させる加温機構５２と、他方の密閉室２０に冷水を循環させる冷却機構５３と、各密閉室２０に循環させる温水と冷水とを切り換える制御弁５４と、加温機構５２の温水タンク５５を加熱すると共に、冷却機構５３の冷水タンク５６を冷却する冷却サイクル５７とを備える。
　熱交換器５１は、密閉室２０の内部に配設されている。熱交換器５１は、内部に温水が循環される状態では分子ふるい吸着剤４３を加温し、内部に冷水が循環される状態では分子ふるい吸着剤４３を冷却する。加温機構５２は、温水タンク５５の内部に冷却サイクル５７の放熱器５８を配設しており、放熱器５８で加温された温水を循環路に循環させて密閉室２０を加温する。冷却機構５３は、冷水タンク５６の内部に冷却サイクル５７の吸熱器５９を配設しており、吸熱器５９で冷却された冷水を循環路に循環させて密閉室２０を冷却する。ただ、加温機構と冷却機構は、水以外の冷媒を循環させることもできる。
　冷却サイクル５７は、気化された冷媒を加圧するコンプレッサー６０と、このコンプレッサー６０で加圧された冷媒を液化させる放熱器５８と、液化された冷媒の気化熱で強制的に冷却する吸熱器５９と、放熱器５８と吸熱器５９との間に接続している膨張弁６１とを備える。膨張弁６１は、加圧・冷却して液化された冷媒を吸熱器５９の内部で断熱膨張させて、吸熱器５９を冷媒の気化熱で強制的に冷却する。この冷却サイクル５７は、放熱器５８と吸熱器５９の温度を設定温度とするように、膨張弁６１の開度とコンプレッサー６０の出力を調整する。
　以上の構造の温度制御部５０は、制御弁５４を切り換えて、一方の密閉室２０の熱交換器５１に温水を循環させて加温し、他方の密閉室２０の熱交換器５１に冷水を循環させて冷却する。この構造の温度制御部５０は、ひとつの冷却サイクル５７で、一対の密閉室２０を加温及び冷却できるので、一対の密閉室２０に充填される分子ふるい吸着剤４３を効率よく温度制御できる。一対の密閉室２０を備える吸着回収部４８は、一方の密閉室２０が吸着工程にある状態では、他方の密閉室２０が放出工程にある。したがって、この温度制御部５０は、吸着工程にある密閉室２０を冷却して分子ふるい吸着剤４３に効率よく吸着成分を吸着できると共に、放出工程にある密閉室２０を加温して、分子ふるい吸着剤４３に吸着された吸着成分を効率よく分離できる。
　さらに、図示しないが、温度制御部は、加温機構の温水タンクの内部に配設される放熱器を濃縮装置の冷却熱交換器に連結して、糖化工程で回収される熱エネルギーを有効利用して温水タンク内の温水を加温することもできる。
　本発明のバイオマスアルコールの製造方法は、サトウキビなどの多糖類を含む植物や動物、さらに廃棄される有機物などのバイオマスを発酵させて、発酵のみでは実現できない高濃度なアルコールを製造でき、製造されたアルコールを燃料などの種々の用途に有効に使用できる。
本発明の一実施例にかかるバイオマスアルコールの製造方法を示す概略工程図である。 本発明の一実施例にかかるバイオマスアルコールの製造方法の糖化工程と第１の濃縮工程に使用する濃縮装置の概略構成図である。 冷却熱交換器と加温熱交換器の他の一例を示す概略構成図である。 本発明の一実施例にかかるバイオマスアルコールの製造方法の第２の濃縮工程に使用する分離装置の概略構成図である。 図４に示す分離装置の回収部の一例を示す概略構成図である。 温度制御部の一例を示す概略構成図である。
符号の説明
　　１…霧化室
　　２…回収部
　　３…サイクロン
　　４…水槽
　　５…第１のタンク
　　６…第２のタンク
　　７…冷却熱交換器
　　８…加温熱交換器
　　９…移送管
　１０…超音波霧化機
　１１…超音波振動子
　１２…超音波電源
　１３…ポンプ
　１４…貯溜槽
　１５…冷却部
　１６…冷却器
　１７…冷却部
　１８…ブロア
　１９…移送ダクト
　２０…密閉室　　　　　　２０Ａ…第１密閉室
　　　　　　　　　　　　　２０Ｂ…第２密閉室
　２１…開閉弁
　２２…開閉弁
　２３…吸引ダクト
　２４…吸引弁
　２５…真空ポンプ
　２６…冷却器
　２７…加温熱交換器
　２８…流入弁
　３０…密閉室　　　　　　３０Ａ…第１密閉室
　　　　　　　　　　　　　３０Ｂ…第２密閉室
　３１…開閉弁
　３２…開閉弁
　３３…吸引ダクト
　３４…吸引弁
　３５…真空ポンプ
　３６…冷却器
　３７…加温熱交換器
　３８…流入弁
　３９…ブロア
　４０…霧化機構
　４１…霧化室
　４２…回収部
　４３…分子ふるい吸着剤
　４４…第２の吸着剤
　４５…加温熱交換器
　４６…コンプレッサ
　４７…膨張弁
　４８…吸着回収部
　４９…分離回収部
　５０…温度制御部
　５１…熱交換器
　５２…加温機構
　５３…冷却機構
　５４…制御弁
　５５…温水タンク
　５６…冷水タンク
　５７…冷却サイクル
　５８…放熱器
　５９…吸熱器
　６０…コンプレッサー
　６１…膨張弁
　６７…加温熱交換器
　６８…流入弁
　７１…反応槽
　７２…減圧槽
　７３…固液分離機
　　Ｗ…溶液面
　　Ｐ…液柱

Claims (16)

  1. 　バイオマスを糖化させる糖化工程と、この糖化工程で得られるバイオマスの糖化液を超音波振動させてミストに霧化し、霧化されたミストを回収して糖化液から水分を除去して濃縮する第１の濃縮工程と、この第１の濃縮工程で濃縮された糖化液を発酵させる発酵工程と、この発酵工程で得られるアルコール水溶液からアルコールを分離する第２の濃縮工程とからなるバイオマスアルコールの製造方法。
  2. 　前記第１の濃縮工程で糖化液から分離される分離水を糖化工程においてバイオマスの糖化に利用する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  3. 　前記第１の濃縮工程において、超音波振動で霧化されたミストをサイクロン(3)で分離し、サイクロン(3)で分離される下方排出流体を糖化液に循環して糖化液を濃縮する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  4. 　前記第１の濃縮工程において、超音波振動で霧化されたミストをサイクロン(3)で分離し、サイクロン(3)で分離される上方排出流体を水中にバブリングして分離水を回収し、回収された分離水を糖化工程においてバイオマスの糖化に利用する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  5. 　前記糖化工程がバイオマスに含まれるヘミセルロースを酸で糖化する第１の糖化工程と、バイオマスに含まれるセルロースを酵素で糖化する第２の糖化工程からなる請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  6. 　第１の糖化工程において、加熱してバイオマスに含まれるヘミセルロースを酸で糖化する請求項５に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  7. 　第１の糖化工程において、１４０℃ないし２００℃に加熱して、バイオマスに含まれるヘミセルロースを酸で糖化する請求項６に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  8. 　第１の糖化工程で糖化された糖液スラリーを冷却した後、糖化液と固形分とに固液分離し、分離された糖化液を第１の濃縮工程に移送して、分離された固形分を第２の糖化工程に移送して酵素で糖化する請求項５に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  9. 　前記第１の濃縮工程において、バイオマスの糖化液に界面活性剤を添加してミストに霧化する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  10. 　前記第１の濃縮工程において、減圧下においてミストを回収する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  11. 　前記第１の濃縮工程において、霧化されたミストを水素、ヘリウム、メタンのいずれかを含む搬送気体でもって搬送して回収する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  12. 　前記糖化工程において加温された糖化液を第１の濃縮工程でミストに霧化する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  13. 　前記糖化工程が、酸による第１の糖化工程と、この第１の糖化工程よりも低温での酵素による第２の糖化工程とからなり、第１の糖化工程で得られる糖化液を冷却して熱エネルギーを回収すると共に、回収された熱エネルギーでもって第１の濃縮工程に使用する搬送気体を加温し、熱エネルギーで加温された搬送気体中に糖化液を超音波振動でミストに霧化する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  14. 　糖化する前記バイオマスに、木材チップ、サトウキビ、トウモロコシ、小麦、海草、有機質廃棄物のいずれかを使用する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  15. 　前記第１の濃縮工程において、糖化工程又は第２の濃縮工程で得られる熱エネルギーを回収して搬送気体を加温する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
  16. 　前記第１の濃縮工程において、糖化工程又は第２の濃縮工程で得られる熱エネルギーを回収して糖化液を加温する請求項１に記載されるバイオマスアルコールの製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234663A (zh) * 2010-05-05 2011-11-09 上海海洋大学 一种制备燃料乙醇的方法
EP3037148A1 (en) 2014-12-26 2016-06-29 Nanomist Technologies Co., Ltd. Atomizing separation method and atomizing separation device
JP2017144393A (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 株式会社桧鉄工所 霧化装置
JP2018064514A (ja) * 2016-10-20 2018-04-26 株式会社ジェイコム バイオエタノールの製造方法と製造装置
JP2020044501A (ja) * 2018-09-19 2020-03-26 Dic株式会社 溶媒の分離方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003311102A (ja) * 2002-04-18 2003-11-05 Honke Matsuura Shuzojo:Kk 表面過剰液体を分離する分離装置
JP2008030026A (ja) * 2006-07-05 2008-02-14 Choonpa Jozosho Kk 溶液の超音波分離装置
JP2008049220A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 粒子の分離方法と分離装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3675442A (en) * 1971-02-12 1972-07-11 Rollin J Swanson Atmospheric water collector
US4276124A (en) * 1975-07-17 1981-06-30 Haakon Haakonsen Distillation system for sea water
US4428967A (en) * 1979-06-12 1984-01-31 Research And Development Institute, Inc., At Montana State University Processes for production of waxy barley products
US4316956A (en) * 1980-02-06 1982-02-23 Novo Industri A/S Fermentation process
US4321328A (en) * 1980-12-05 1982-03-23 Hoge William H Process for making ethanol and fuel product
US4617270A (en) * 1983-05-13 1986-10-14 Anderson Clyde G Alcohol and distillers grain recovery process
US5290403A (en) * 1987-03-17 1994-03-01 Saeaesk Aapo Liquid evaporating apparatus
US5424417A (en) * 1993-09-24 1995-06-13 Midwest Research Institute Prehydrolysis of lignocellulose
JP4533496B2 (ja) 2000-03-15 2010-09-01 三菱重工業株式会社 バイオマスからの燃料製造方法
ATE275861T1 (de) * 2001-01-31 2004-10-15 Winterhalter Gastronom Gmbh Gewerbliche spülmaschine
US6919000B2 (en) * 2002-12-17 2005-07-19 University Of Florida Diffusion driven desalination apparatus and process
DE10327954C5 (de) * 2003-06-20 2008-06-26 Wilkening, Carl Ludwig, Dr. Verbesserte Verfahren zur Herstellung von Ethanol und Methan aus Getreide
JP2005270888A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Choonpa Jozosho Kk 溶液の濃縮方法とこの方法に使用される濃縮装置
JP2008514207A (ja) * 2004-09-30 2008-05-08 アイオゲン エナジー コーポレイション 蒸気回収を伴う連続流通式前処理システム
ATE533544T1 (de) * 2004-12-29 2011-12-15 Ultrasound Brewery Verfahren zur ultraschalltrennung einer lösung und ultraschalltrennvorrichtung zur verwendung bei dem verfahren
CN101160409B (zh) * 2005-04-12 2013-04-24 纳幕尔杜邦公司 获得可发酵糖的生物质处理方法
US9101949B2 (en) * 2005-08-04 2015-08-11 Eilaz Babaev Ultrasonic atomization and/or seperation system
KR101481933B1 (ko) * 2005-12-29 2015-01-14 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 코팅 공정을 위한 물질의 분무화 방법
JP2007202517A (ja) 2006-02-03 2007-08-16 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd バイオマス原料からのエタノール製造方法及び製造装置
US20070193874A1 (en) * 2006-02-14 2007-08-23 Adiga Kayyani C Method and device for improved fermentation process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003311102A (ja) * 2002-04-18 2003-11-05 Honke Matsuura Shuzojo:Kk 表面過剰液体を分離する分離装置
JP2008030026A (ja) * 2006-07-05 2008-02-14 Choonpa Jozosho Kk 溶液の超音波分離装置
JP2008049220A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 粒子の分離方法と分離装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAZUO MATSUURA: "Shokuhin Kako ni Okeru Choonpa Muka ni yoru Chushutsu to Noshuku", JOURNAL OF THE JAPANESE SOCIETY OF FOOD ENGINEERING, vol. 28, no. 3, 9 December 2008 (2008-12-09), pages 27 - 29 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234663A (zh) * 2010-05-05 2011-11-09 上海海洋大学 一种制备燃料乙醇的方法
EP3037148A1 (en) 2014-12-26 2016-06-29 Nanomist Technologies Co., Ltd. Atomizing separation method and atomizing separation device
JP2016123924A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 ナノミストテクノロジーズ株式会社 霧化分離方法と霧化分離装置
US10220333B2 (en) 2014-12-26 2019-03-05 Nanomist Technologies Co., Ltd. Atomizing separation method and atomizing separation device
JP2017144393A (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 株式会社桧鉄工所 霧化装置
JP2018064514A (ja) * 2016-10-20 2018-04-26 株式会社ジェイコム バイオエタノールの製造方法と製造装置
JP2020044501A (ja) * 2018-09-19 2020-03-26 Dic株式会社 溶媒の分離方法
JP7172337B2 (ja) 2018-09-19 2022-11-16 Dic株式会社 溶媒の分離方法

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