WO2010055874A1 - ポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置 - Google Patents

ポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置 Download PDF

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WO2010055874A1
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WO
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polylactic acid
fermented product
rice
producing
fermented
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/069253
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富士子 大本
勉 勝久
Original Assignee
株式会社ロイヤル・バイオ・プラ
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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
    • C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02—Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel

Definitions

  • the present invention relates to a polylactic acid production method, a polylactic acid production apparatus, a biodegradable plastic production method, and a biodegradable plastic production apparatus.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and is capable of obtaining a polylactic acid of uniform quality and shortening the production period, a polylactic acid production apparatus, a polylactic acid production apparatus, An object of the present invention is to provide a method for producing a degradable plastic and an apparatus for producing a biodegradable plastic.
  • the method for producing polylactic acid according to the present invention includes a first fermentation step in which a plant-based raw material is sealed and lactic acid fermentation is performed, and a fermented product in the first fermentation step is divided into a liquid part and a solid part.
  • a first separation step for separating the fermented product a second fermentation step for sealing and re-fermenting the liquid portion of the fermented product separated in the first separation step, and a liquid for the re-fermented product in the second fermentation step.
  • the second separation step that separates into the solid portion and the solid portion
  • the dehumidification step that evaporates water from the liquid part of the re-fermented product separated in the second separation step
  • the dehumidification step And a polymerization step of polymerizing the lactic acid by heating to obtain polylactic acid.
  • the apparatus for producing polylactic acid according to the present invention includes a primary fermentation tank for sealing lactic acid fermentation by sealing plant-based raw materials, and a first separation for separating a fermented product fermented in the primary fermentation tank into a liquid part and a solid part.
  • a secondary fermentation tank for sealing and re-fermenting the liquid part of the fermented product separated by the first separation means, a liquid part and a solid part for the re-fermented product re-fermented in the secondary fermentation tank
  • a second separation means for separating the liquid
  • a dehumidification means for extracting lactic acid by evaporating water from the liquid portion of the re-fermented product separated by the second separation means, and heating the lactic acid extracted by the dehumidification means
  • a polymerization means for polymerizing to obtain polylactic acid.
  • the polylactic acid production apparatus can easily carry out the polylactic acid production method according to the present invention.
  • the method for producing polylactic acid and the apparatus for producing polylactic acid according to the present invention re-ferment the liquid portion of the fermented product lactic acid fermented in the first fermentation step or the first fermentation tank using the second fermentation step or the second fermentation tank. By making it, the pH after re-fermentation can be stabilized. By using the liquid part of the re-fermented product with a stable pH, polylactic acid of uniform quality can be obtained.
  • the fermentation period of the plant-based raw material is reduced in two stages of the first fermentation process or the first fermentation tank and the second fermentation process or the second fermentation tank, so that the fermentation period is shorter than the case where the fermentation is performed in one stage.
  • the production period of polylactic acid can be shortened.
  • the plant-based raw material is preferably composed of a raw material plant pretreated.
  • the plant-based raw material is, for example, a material obtained by pulverizing a raw material plant or a material obtained by adding water to a raw material plant and heating and stirring it to make it muddy, or a material obtained by finely cutting a raw material plant. If necessary, about 2 to 10% by weight of sugar may be added.
  • a 1st fermentation process or a 1st fermentation tank may add lactic acid and another raw material to a plant-type raw material, and may carry out lactic acid fermentation.
  • the method for producing polylactic acid and the apparatus for producing polylactic acid according to the present invention for example, produce gas such as carbon dioxide generated in the first fermentation step or the first fermentation tank and in the second fermentation step or the second fermentation tank, respectively. You may have the process or tank recycled as a raw material of carbon water. Also, there is a process for producing fertilizer or a fertilizer means from the solid part of the fermented product in the first separation step or the first fermentation tank and the solid part of the re-fermented product in the second separation step or the second fermentation tank. You may do it.
  • the plant material in the first fermentation step, the plant material is sealed and fermented for 5 to 25 days, and in the second fermentation step, the pH of the liquid part of the fermented product is 2.2.
  • the re-fermented product separated in the second separation step is a liquid part of the re-fermented product that is sealed and re-fermented at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C.
  • water is atomized and evaporated by ultrasonic vibration
  • the lactic acid is polymerized by heating at a temperature of 190 to 230 ° C. for 10 minutes to 1 hour.
  • the dehumidifying step is preferably performed at a temperature of 25 to 50 ° C. for 5 to 6 hours.
  • the plant-based material is at least one of white rice, brown rice, glutinous rice, germinated rice, kelp, wakame, hondawala, egg shell, cycad, shellfish, or konjac rice. Preferably including one.
  • rice-derived polylactic acid can be obtained.
  • the plant-based material contains brown algal seaweeds such as kelp, wakame or hondawala
  • polylactic acid containing fucoidan or alginic acid can be obtained.
  • the plant-based material includes egg shell, cycad nut or shell shell
  • polylactic acid containing calcium can be obtained.
  • the plant-based raw material contains konjac koji, sticky konjac-derived polylactic acid can be obtained.
  • a plant-based material containing at least one of white rice, brown rice, brown rice or germinated rice is used at 25 to 60 ° C., preferably so that the pH of the fermented product is 4 or less.
  • a first fermentation step in which lactic acid fermentation is performed for 5 to 10 days at a temperature of 35 to 45 ° C.
  • a first separation step in which the fermented product in the first fermentation step is separated into a liquid part and a solid part
  • a heating step in which the liquid part of the fermented product separated in one separating step is heated for 20 minutes to 1 hour at a temperature of 60 to 100 ° C., and a liquid of the fermented product that has been subjected to the miscellaneous treatment in the heating step.
  • a second fermentation step in which the liquid part of the fermented product is sealed and re-fermented at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C., so that the pH of the part becomes 2.2 to 2.6;
  • 2nd separation which separates the re-fermented product in 2 fermentation processes into a liquid part and a solid part
  • a polymerization step of polymerizing by heating for 10 minutes to 1 hour to obtain polylactic acid.
  • the method for producing rice-derived polylactic acid according to the present invention is obtained by adding a heating step to the method for producing polylactic acid according to the present invention to obtain a uniform quality rice-derived polylactic acid having a stable pH. it can. Moreover, rice-derived polylactic acid can be efficiently obtained in a short period of about 2 weeks. It is hygienic because the bacteria are treated in the heating process. In the dehumidification step, water may be atomized and evaporated by ultrasonic vibration on the liquid portion of the re-fermented product separated in the second separation step.
  • the polylactic acid production apparatus includes a heating unit that heats the liquid portion of the fermented material separated by the first separation unit to treat bacteria, and the plant-based material includes white rice and brown rice.
  • the secondary fermentation tank may include at least one of glutinous rice or germinated rice, and the second fermentation tank may be configured to hermetically referment the liquid portion of the fermented product that has been treated with the heating means.
  • the method for producing rice-derived polylactic acid according to the present invention can be easily carried out by the polylactic acid production apparatus according to the present invention.
  • the method for producing a binder-based polylactic acid according to the present invention includes a plant-based raw material containing at least one of kelp, wakame, hondawala, egg shell, cycad nut, shellfish shell, or konjac rice.
  • a first fermentation step in which the rice-derived polylactic acid produced by the method for producing the derived polylactic acid is added and sealed for 10 to 25 days to ferment lactic acid, and the fermented product in the first fermentation step is divided into a liquid part and a solid The liquid part of the fermented product is 25 to 60 so that the pH of the liquid part of the fermented product separated in the first separating step is 2.2 to 2.6.
  • the method for producing a polylactic acid for a binder according to the present invention utilizes the method for producing a polylactic acid according to the present invention, and a polylactic acid for a binder having a uniform pH and a stable pH can be obtained.
  • the plant-based raw material contains brown alga seaweeds such as kelp, wakame or hondawala
  • polylactic acid for a binder containing fucoidan or alginic acid can be obtained.
  • the plant-based material includes egg shell, cycad nut or shell shell
  • polylactic acid for binder containing calcium can be obtained.
  • the plant-based material contains konjac koji, sticky konjac-derived polylactic acid can be obtained.
  • water may be atomized and evaporated by ultrasonic vibration on the liquid portion of the re-fermented product separated in the second separation step.
  • the biodegradable plastic production method according to the present invention was obtained by the rice-derived polylactic acid obtained by the rice-derived polylactic acid production method according to the present invention and the polylactic acid for binders according to the present invention.
  • the biodegradable plastic manufacturing apparatus includes a polylactic acid manufacturing apparatus according to the present invention, and a stirring means for mixing and stirring a plurality of types of polylactic acid obtained by the polylactic acid manufacturing apparatus, After mixing and stirring by the stirring means, water is removed, and a raw material manufacturing means for polylacticating the mixture, and the mixture polylacticated by the raw material manufacturing means is cooled and solidified to obtain a biodegradable plastic. Solidifying means to be obtained.
  • the biodegradable plastic manufacturing apparatus can easily carry out the biodegradable plastic manufacturing method according to the present invention.
  • polylactic acid obtained from plant-based raw materials such as rice is used, so that biodegradable plastic can be produced. .
  • the resulting biodegradable plastic can be made harder.
  • polylactic acid for a binder containing alginic acid in the stirring step By mixing polylactic acid for a binder containing alginic acid in the stirring step, the tackiness is increased and it can be easily adjusted to an arbitrary shape such as a pellet.
  • flexibility can be added to the obtained biodegradable plastic, and the biodegradable plastic can be made difficult to break.
  • a biodegradable plastic having a high viscosity can be obtained by mixing polylactic acid for a binder derived from konjac koji in the stirring step.
  • the stirring step includes mixing and stirring the rice-derived polylactic acid and the binder polylactic acid at a temperature of 190 to 230 ° C. for 30 minutes to 1 hour.
  • water is removed at a temperature of 70 to 90 ° C. to polylacticate the mixture. In this case, a biodegradable plastic having better performance can be obtained.
  • the stirring step is preferably performed by mixing and stirring the polylactic acid for the binder at a ratio of 5 to 30% by weight with respect to the polylactic acid derived from rice.
  • a biodegradable plastic having a particularly high viscosity can be obtained.
  • a polylactic acid production method a polylactic acid production apparatus, a biodegradable plastic production method, and a biodegradable plastic capable of obtaining polylactic acid of uniform quality and shortening the production period
  • the manufacturing apparatus can be provided.
  • FIG. 1 and 2 show a polylactic acid production method, a polylactic acid production apparatus, a biodegradable plastic production method, and a biodegradable plastic production apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the biodegradable plastic manufacturing apparatus of the embodiment of the present invention has the polylactic acid manufacturing apparatus of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the plasticizing apparatus shown in FIG.
  • the polylactic acid production apparatus includes a pretreatment means 11, a primary fermentation tank 12, a first separation means 13, a heating means 14, a secondary fermentation tank 15, and a second. It has separation means 16, dehumidification means 17, polymerization means 18, gas processing tank 19, and fertilizer making means 20.
  • the pretreatment means 11 is configured to pretreat the raw plant 1 to form a plant raw material. Specifically, when the raw material plant 1 contains white rice, brown rice, brown rice or germinated rice, the pretreatment means 11 adds water to the raw material plant 1 or the raw material plant 1 and heats and stirs it. In a mushy state, plant-based raw materials are formed. The pretreatment means 11 also cuts the raw material plant 1 finely to obtain plant-based raw material when the raw material plant 1 includes kelp, wakame, hondawala, egg shell, cycad nut, shellfish shell, or konjac rice. It comes to form. The pretreatment means 11 sends the processed plant raw material to the primary fermentation tank 12.
  • the primary fermentation tank 12 is composed of a sealed tank with a stirring device.
  • the primary fermentation tank 12 is configured to contain and seal the plant-based raw materials and lactic acid and other additives processed by the pretreatment means 11 and to perform lactic acid fermentation while stirring.
  • the primary fermentation tank 12 sends the fermented fermented product to the first separation means 13 and sends gas components such as carbon dioxide generated during fermentation to the gas processing tank 19.
  • the first separation means 13 is composed of a filtration device.
  • the first separation means 13 is configured to filter the fermented material fermented in the primary fermentation tank 12 and separate it into a liquid part and a solid part.
  • the first separation means 13 sends the separated liquid portion of the fermented product to the heating means 14 or the secondary fermentation tank 15 and sends the solid portion of the fermented product to the fertilizer 20.
  • the heating means 14 is composed of a heating device, and is configured to be able to heat the liquid portion of the fermented product separated by the first separation means 13. Thereby, the heating means 14 carries out various microbe processing of the liquid part of fermented material. The heating means 14 sends the liquid portion of the fermented product after heating to the secondary fermentation tank 15.
  • the secondary fermentation tank 15 is composed of a sealed tank with a stirring device.
  • the secondary fermentation tank 15 is configured to contain and seal the liquid part of the fermented product after heating by the heating unit 14 or the liquid part of the fermented product separated by the first separating unit 13 and re-fermented while stirring. ing.
  • the secondary fermentation tank 15 sends the re-fermented re-fermented product to the second separation means 16 and sends gas components such as carbon dioxide generated during the re-fermentation to the gas processing tank 19.
  • the second separation means 16 is composed of a filtration device.
  • the second separation means 16 is configured to filter the re-fermented product re-fermented in the secondary fermentation tank 15 and separate it into a liquid part and a solid part.
  • the second separation means 16 is configured to send the liquid portion of the separated re-fermented product to the dehumidifying means 17 and send the solid portion of the re-fermented product to the fertilizer means 20.
  • the dehumidifying means 17 has a tank 17a with an ultrasonic transducer.
  • the dehumidifying means 17 atomizes water by the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator with respect to the liquid portion of the re-fermented product separated by the second separating means 16, and evaporates the water by the dehumidifying function. It is configured as follows. Thereby, the dehumidification means 17 can extract lactic acid from the liquid part of a re-fermented material. The dehumidifying means 17 sends the extracted lactic acid to the polymerization means 18.
  • the polymerization means 18 is composed of a heating device, and is configured to be able to heat the lactic acid extracted by the dehumidifying means 17. Thereby, the superposition
  • FIG. The polymerization means 18 can discharge the obtained polylactic acid 2.
  • the gas processing tank 19 is configured to collect and store gas such as carbon dioxide generated in the primary fermentation tank 12 and the secondary fermentation tank 15.
  • gas processing tank 19 detoxifies the collected gas and discharges it, or recycles the collected carbon dioxide as a raw material for carbon water.
  • the fertilizer converting means 20 is configured to be able to manufacture fertilizer from the solid part of the fermented product separated by the first separating means 13 and the solid part of the re-fermented product separated by the second separating means 16.
  • the plasticizing apparatus has a stirring means 21, a raw material manufacturing means 22, and a solidifying means 23.
  • the stirring means 21 is composed of a tank with an ultrasonic stirring function.
  • the stirring means 21 is configured to store a plurality of types of polylactic acid 2 discharged from the polymerization means 18 and to mix and stir them while heating them with an ultrasonic stirring function.
  • the stirring means 21 sends the mixture after mixing and stirring to the raw material manufacturing means 22.
  • the raw material manufacturing means 22 is composed of a heating device, and is configured to heat the mixture mixed and stirred by the stirring means 21 to remove water and to polylacticate the mixture.
  • the raw material production means 22 sends the polylactic acid mixture to the solidification means 23.
  • the solidifying means 23 has a container made of silicon or clay, and is configured so that the mixture polylacticated by the raw material manufacturing means 22 is stored in the container and cooled to be solidified. Thereby, the solidification means 23 obtains the biodegradable plastic 3. The solidifying means 23 can discharge the obtained biodegradable plastic 3.
  • the container has any desired shape according to the shape of the biodegradable plastic 3 to be manufactured.
  • the polylactic acid production method of the embodiment of the present invention can be easily carried out. Furthermore, according to the biodegradable plastic manufacturing apparatus of the embodiment of the present invention, the biodegradable plastic manufacturing method of the embodiment of the present invention can be easily implemented.
  • the pretreated plant-based raw material is housed in the primary fermentation tank 12 and sealed, and lactic acid fermentation is performed while maintaining the temperature at 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C.
  • lactic acid fermentation is performed while maintaining the temperature at 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C.
  • the starchy substance of the plant 1 is decomposed by sugar, it is possible to promote the growth of lactic acid bacteria.
  • carbon dioxide gas is generated and filled in the primary fermentation tank 12 during the fermentation, an appropriate amount of gas components is discharged to the gas processing tank 19 as needed, and after the gas is discharged, the fermentation is continued again.
  • the pH of the fermented product is measured with a pH meter, and the fermentation is continued until the pH of the fermented product drops to 4 or less. Specifically, the pH is lowered to 4 or less by fermentation for about one week.
  • the first separated means 13 separates the fermented product into a liquid part and a solid part.
  • the liquid portion of the separated fermented product is heated by the heating means 14 at a temperature of 60 to 100 ° C. for about 30 minutes to carry out various bacteria treatment.
  • separated fermented material is sent to the fertilizer means 20, and is reused as a fertilizer.
  • the liquid part of the fermented product heated by the heating means 14 is stored in a secondary fermentation tank 15 and sealed, and the pH of the fermented product is kept at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. Re-ferment until 2.2-2.6.
  • Precipitated starch is separated from the re-fermented re-fermented product.
  • moisture content of a re-fermented material becomes transparent.
  • This re-fermented product is separated into a liquid part and a solid part by the second separation means 16.
  • dehumidifying means 17 water is atomized by the ultrasonic vibration of 2.4 MHz to the liquid part of the separated re-fermented product at a temperature of 25 to 50 ° C. for 5 to 6 hours, and the moisture is evaporated by the dehumidifying function.
  • lactic acid can be extracted.
  • the extracted lactic acid is put in an aluminum container and heated at 190 to 230 ° C. for 10 minutes to 1 hour to polymerize lactic acid.
  • the polylactic acid 2a derived from rice can be obtained.
  • the number of lactic acid bacteria of the resulting polylactic acid 2a derived from rice was measured by the BCP agar medium method, and found to be 3,000,000 or more / ml (above the upper limit of detection).
  • the pretreated plant-based material and rice-derived polylactic acid 2a are stored in the primary fermentation tank 12 and hermetically sealed and kept at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. Lactate fermented for about a week.
  • seaweeds are decomposed by lactic acid, and alginic acid contained in seaweeds is dissolved on lactic acid, so that lactic acid containing alginic acid is formed.
  • carbon dioxide gas is generated and filled in the primary fermentation tank 12 during fermentation, an appropriate amount of gas components is discharged to the gas treatment tank 19 as needed, and after the gas discharge, the fermentation is continued again.
  • the first separated means 13 separates the fermented product into a liquid part and a solid part.
  • the liquid part of the separated fermented product is housed in the secondary fermentation tank 15 and sealed, and the pH of the fermented product is 2.2 to 2 in a state where it is kept at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. Referment until .6.
  • seaweed starch containing a large amount of alginic acid is decomposed by sugar, refermentation of lactic acid bacteria containing a large amount of alginic acid can be promoted.
  • separated fermented material is sent to the fertilizer means 20, and is reused as a fertilizer.
  • Precipitated starch is separated from the re-fermented re-fermented product to stabilize the water content of the re-fermented product.
  • the stabilized re-fermented product is separated into a liquid part and a solid part by the second separation means 16.
  • dehumidifying means 17 water is atomized by the ultrasonic vibration of 2.4 MHz to the liquid part of the separated re-fermented product at a temperature of 25 to 50 ° C. for 5 to 6 hours, and the moisture is evaporated by the dehumidifying function.
  • lactic acid can be extracted.
  • the extracted lactic acid is put in an aluminum container and heated at 190 to 230 ° C. for 10 minutes to 1 hour to polymerize lactic acid.
  • the polymerized lactic acid is placed in a silicon or clay container, cooled and solidified. Thereby, the polylactic acid 2b for binders containing alginic acid can be obtained. Moreover, the polylactic acid 2b for binders containing alginic acid also contains a lot of fucoidan.
  • the pretreated plant-based material and rice-derived polylactic acid 2a are stored in the primary fermentation tank 12 and hermetically sealed and kept at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. Lactate for about 3 weeks.
  • the egg shell and the like are decomposed by lactic acid, and the calcium content contained in the egg shell and the like is dissolved on the lactic acid, so that lactic acid containing calcium is formed.
  • carbon dioxide gas is generated and filled in the primary fermentation tank 12 during fermentation, an appropriate amount of gas components is discharged to the gas treatment tank 19 as needed, and after the gas discharge, the fermentation is continued again.
  • the first separated means 13 separates the fermented product into a liquid part and a solid part.
  • the liquid part of the separated fermented product is housed in the secondary fermentation tank 15 and sealed, and the pH of the fermented product is 2.2 to 2 in a state where it is kept at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. Referment until .6.
  • the plant starchy substance containing a large amount of calcium is decomposed by sugar, refermentation of lactic acid bacteria containing a large amount of calcium can be promoted.
  • separated fermented material is sent to the fertilizer means 20, and is reused as a fertilizer.
  • Precipitated starch is separated from the re-fermented re-fermented product to stabilize the water content of the re-fermented product.
  • the stabilized re-fermented product is separated into a liquid part and a solid part by the second separation means 16.
  • dehumidifying means 17 water is atomized by the ultrasonic vibration of 2.4 MHz to the liquid part of the separated re-fermented product at a temperature of 25 to 50 ° C. for 5 to 6 hours, and the moisture is evaporated by the dehumidifying function.
  • lactic acid can be extracted.
  • the extracted lactic acid is put in an aluminum container and heated at 190 to 230 ° C. for 10 minutes to 1 hour to polymerize lactic acid.
  • the polymerized lactic acid is placed in a silicon or clay container, cooled and solidified. Thereby, the polylactic acid 2c for binders containing calcium can be obtained.
  • the pretreatment means 11 cuts the konjac rice cake into powder to form a plant-based material. To do.
  • the pretreated plant-based raw material and sugar or rice-derived polylactic acid 2a are stored in the primary fermentation tank 12 and hermetically sealed and kept at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. And ferment lactic acid for 2-3 weeks.
  • konjac starch starch is decomposed by lactic acid to form konjac-derived lactic acid.
  • carbon dioxide gas is generated and filled in the primary fermentation tank 12 during fermentation, an appropriate amount of gas components is discharged to the gas treatment tank 19 as needed, and after the gas discharge, the fermentation is continued again.
  • the first separated means 13 separates the fermented product into a liquid part and a solid part.
  • the liquid part of the separated fermented product is housed in the secondary fermentation tank 15 and sealed, and the pH of the fermented product is 2.2 to 2 in a state where it is kept at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. Referment until .6.
  • the re-fermented product becomes sticky.
  • separated fermented material is sent to the fertilizer means 20, and is reused as a fertilizer.
  • Precipitated starch is separated from the re-fermented re-fermented product to stabilize the water content of the re-fermented product.
  • the stabilized re-fermented product is separated into a liquid part and a solid part by the second separation means 16.
  • dehumidifying means 17 water is atomized by the ultrasonic vibration of 2.4 MHz to the liquid part of the separated re-fermented product at a temperature of 25 to 50 ° C. for 5 to 6 hours, and the moisture is evaporated by the dehumidifying function.
  • lactic acid can be extracted.
  • the extracted lactic acid is put in an aluminum container and heated at 190 to 230 ° C. for 10 minutes to 1 hour to polymerize lactic acid.
  • the polymerized lactic acid is placed in a silicon or clay container, cooled and solidified. Thereby, the polylactic acid 2d for binders derived from sticky konjac can be obtained.
  • the polylactic acid production method and the polylactic acid production apparatus referment the liquid portion of the fermented product lactic acid fermented in the primary fermentation tank 12 in the secondary fermentation tank 15.
  • the pH after re-fermentation can be stabilized.
  • polylactic acid 2 of uniform quality can be obtained.
  • the fermentation period can be shortened compared to the case of performing fermentation in one stage. The manufacturing period can be shortened.
  • polylactic acid 2a derived from rice about 2 weeks
  • polylactic acid 2b, 2c, 2d for binder 2-4 weeks by preparing rice-derived polylactic acid 2a in advance.
  • Polylactic acid 2 can be obtained efficiently in a short period of time.
  • the stirring means 21 causes the polylactic acid 2a derived from rice and the polylactic acids 2b, 2c, and 2d for binders to be at a temperature of 190 to 230 ° C. Mix and stir while heating for 30 minutes to 1 hour. At this time, the polylactic acid 2b, 2c, 2d for binder is mixed and stirred at a ratio of 5 to 30% by weight with respect to the polylactic acid 2a derived from rice.
  • the polylactic acid for the binder to be mixed As the polylactic acid for the binder to be mixed, the polylactic acid 2b for the binder containing alginic acid, the polylactic acid 2c for the binder containing calcium, and the binder derived from konjac depending on the performance imparted to the biodegradable plastic 3 to be produced.
  • the polylactic acid 2d for use it is preferable to use one to a plurality of types.
  • the mixture after stirring is heated by the raw material production means 22 at a temperature of 80 ° C. to remove water, and the mixture is polylacticated.
  • the polylacticated mixture is stored in a container of the solidifying means 23, cooled, and solidified. Thereby, the biodegradable plastic 3 can be obtained.
  • the biodegradable plastic 3 having biodegradability can be manufactured because the polylactic acid 2a derived from rice is used. it can. Moreover, the biodegradable plastic 3 obtained can be hardened by mixing the polylactic acid 2c for binders containing calcium with the polylactic acid 2a derived from rice. By mixing the polylactic acid 2b for binder containing alginic acid with the polylactic acid 2a derived from rice, the adhesiveness is increased, and it can be easily adjusted to an arbitrary shape such as a pellet. Moreover, a softness
  • a biodegradable plastic having a high viscosity can be obtained by mixing polylactic acid 2d for binder derived from konjac with polylactic acid 2a derived from rice.
  • a biodegradable plastic having better performance can be obtained.

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Abstract

【課題】均一な品質のポリ乳酸を得ることができ、製造期間を短縮することができるポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置を提供する。 【解決手段】１次発酵タンク１２が、植物系原料を密閉して乳酸発酵させる。第１分離手段１３が、１次発酵タンク１２で発酵した発酵物を、液体部と固体部とに分離する。２次発酵タンク１５が、第１分離手段１３で分離された発酵物の液体部を密閉して再発酵させる。第２分離手段１６が、２次発酵タンク１５で再発酵した再発酵物を、液体部と固体部とに分離する。除湿手段１７が、第２分離手段１６で分離された再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する。重合手段１８が、除湿手段１７で抽出された乳酸を加熱し、重合させてポリ乳酸２を得る。

Description

ポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置
　本発明は、ポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置に関する。
　従来の植物系原料からポリ乳酸を製造する方法は、所定期間、植物系原料を乳酸発酵させ、得られた乳酸を原料としてポリ乳酸を製造している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－２６２７７０号公報
　特許文献１に記載のような従来のポリ乳酸の製造方法は、乳酸発酵を所定期間の１段階で行うため、発酵後のｐＨが安定せず、製造されるポリ乳酸の品質が不均一になるという課題があった。また、ポリ乳酸の製造に最短でも１ヶ月程度かかるため、製造期間の短縮が望まれている。
　本発明は、このような課題に着目してなされたもので、均一な品質のポリ乳酸を得ることができ、製造期間を短縮することができるポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明に係るポリ乳酸の製造方法は、植物系原料を密閉して乳酸発酵させる第１発酵工程と、前記第１発酵工程での発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離工程と、前記第１分離工程で分離された前記発酵物の液体部を密閉して再発酵させる第２発酵工程と、前記第２発酵工程での再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離工程と、前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿工程と、前記除湿工程で抽出された前記乳酸を加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合工程とを、有することを特徴とする。
　本発明に係るポリ乳酸の製造装置は、植物系原料を密閉して乳酸発酵させる１次発酵タンクと、前記１次発酵タンクで発酵した発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離手段と、前記第１分離手段で分離された前記発酵物の液体部を密閉して再発酵させる２次発酵タンクと、前記２次発酵タンクで再発酵した再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離手段と、前記第２分離手段で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿手段と、前記除湿手段で抽出された前記乳酸を加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合手段とを、有することを特徴とする。
　本発明に係るポリ乳酸の製造装置によれば、本発明に係るポリ乳酸の製造方法を容易に実施することができる。本発明に係るポリ乳酸の製造方法およびポリ乳酸の製造装置は、第１発酵工程または第１発酵タンクで乳酸発酵された発酵物の液体部を、第２発酵工程または第２発酵タンクにより再発酵させることにより、再発酵後のｐＨを安定化させることができる。ｐＨが安定した再発酵物の液体部を使用することにより、均一な品質のポリ乳酸を得ることができる。また、植物系原料の発酵を、第１発酵工程または第１発酵タンク、および第２発酵工程または第２発酵タンクの２段階で行うことにより、１段階で発酵を行う場合よりも発酵期間を短くすることができ、ポリ乳酸の製造期間を短縮することができる。
　本発明に係るポリ乳酸の製造方法およびポリ乳酸の製造装置で、植物系原料は、原料の植物に前処理が施されたものから成ることが好ましい。植物系原料は、例えば、原料の植物を粉砕したものまたは原料の植物に水を加えて加熱撹拌し、どろどろの状態にしたものや、原料の植物を細かく切断したものなどから成っている。また、必要に応じて、２～１０重量％程度の糖分が加えられてもよい。第１発酵工程または第１発酵タンクは、植物系原料に乳酸類や他の原料を添加して乳酸発酵させてもよい。
　本発明に係るポリ乳酸の製造方法およびポリ乳酸の製造装置は、それぞれ、第１発酵工程または第１発酵タンク、および第２発酵工程または第２発酵タンクで発生する二酸化炭素などのガスを、例えば炭素水の原料として再利用化する工程またはタンクを有していてもよい。また、第１分離工程または第１発酵タンクでの発酵物の固体部、および第２分離工程または第２発酵タンクでの再発酵物の固体部から、肥料を製造する工程または肥料化手段を有していてもよい。
　本発明に係るポリ乳酸の製造方法で、前記第１発酵工程は前記植物系原料を５～２５日間密閉して発酵させ、前記第２発酵工程は前記発酵物の液体部のｐＨが２．２～２．６になるよう、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度で密閉して再発酵させ、前記除湿工程は、前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部に対して、超音波振動により水を霧化させて蒸発させ、前記重合工程は前記乳酸を１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して重合させることが好ましい。この場合、よりｐＨおよび品質が安定したポリ乳酸を得ることができる。また、２～４週間程度の短期間で、効率よくポリ乳酸を得ることもできる。さらにポリ乳酸の品質を安定化させるため、除湿工程を、２５～５０℃の温度で５～６時間行うことが好ましい。
　本発明に係るポリ乳酸の製造方法で、前記植物系原料は、白米、玄米、籾米、発芽米、昆布、ワカメ、ホンダワラ、卵の殻、ソテツの実、貝の殻またはコンニャク芋のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。植物系原料が白米、玄米、籾米または発芽米を含む場合、米由来のポリ乳酸を得ることができる。また、植物系原料が昆布、ワカメまたはホンダワラなどの褐藻海草類を含む場合、フコイダンやアルギン酸を含むポリ乳酸を得ることができる。植物系原料が卵の殻、ソテツの実または貝の殻を含む場合、カルシウムを含むポリ乳酸を得ることができる。植物系原料がコンニャク芋を含む場合、粘り気のあるコンニャク由来のポリ乳酸を得ることができる。
　本発明に係る米由来ポリ乳酸の製造方法は、発酵物のｐＨが４以下になるよう、白米、玄米、籾米または発芽米のうち少なくとも１つを含む植物系原料を２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度で５～１０日間密閉して乳酸発酵させる第１発酵工程と、前記第１発酵工程での発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離工程と、前記第１分離工程で分離された前記発酵物の液体部を、６０～１００℃の温度で２０分～１時間加熱して雑菌処理する加熱工程と、前記加熱工程で雑菌処理された前記発酵物の液体部のｐＨが２．２～２．６になるよう、前記発酵物の液体部を２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度で密閉して再発酵させる第２発酵工程と、前記第２発酵工程での再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離工程と、前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿工程と、前記除湿工程で抽出された前記乳酸を１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合工程とを、有することを特徴とする。
　本発明に係る米由来ポリ乳酸の製造方法は、本発明に係るポリ乳酸の製造方法に加熱工程を付加したものであり、ｐＨが安定した、均一な品質の米由来のポリ乳酸を得ることができる。また、２週間程度の短期間で、効率よく米由来のポリ乳酸を得ることができる。加熱工程で雑菌処理を行うため、衛生的である。なお、除湿工程は、第２分離工程で分離された再発酵物の液体部に対して、超音波振動により水を霧化させて蒸発させてもよい。
　また、本発明に係るポリ乳酸の製造装置は、前記第１分離手段で分離された前記発酵物の液体部を加熱して雑菌処理する加熱手段を有し、前記植物系原料は、白米、玄米、籾米または発芽米のうち少なくとも１つを含み、前記２次発酵タンクは前記加熱手段で雑菌処理された前記発酵物の液体部を密閉して再発酵させるよう構成されていてもよい。この場合、本発明に係るポリ乳酸の製造装置により、本発明に係る米由来ポリ乳酸の製造方法を容易に実施することができる。
　本発明に係るバインダー用ポリ乳酸の製造方法は、昆布、ワカメ、ホンダワラ、卵の殻、ソテツの実、貝の殻またはコンニャク芋のうち少なくとも１つを含む植物系原料に、本発明に係る米由来ポリ乳酸の製造方法で製造された前記米由来のポリ乳酸を添加して１０～２５日間密閉し、乳酸発酵させる第１発酵工程と、前記第１発酵工程での発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離工程と、前記第１分離工程で分離された前記発酵物の液体部のｐＨが２．２～２．６になるよう、前記発酵物の液体部を２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度で密閉して再発酵させる第２発酵工程と、前記第２発酵工程での再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離工程と、前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿工程と、前記除湿工程で抽出された前記乳酸を１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合工程とを、有することを特徴とする。
　本発明に係るバインダー用ポリ乳酸の製造方法は、本発明に係るポリ乳酸の製造方法を利用したものであり、ｐＨが安定した、均一な品質のバインダー用のポリ乳酸を得ることができる。植物系原料が昆布、ワカメまたはホンダワラなどの褐藻海草類を含む場合、フコイダンやアルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸を得ることができる。植物系原料が卵の殻、ソテツの実または貝の殻を含む場合、カルシウムを含むバインダー用のポリ乳酸を得ることができる。植物系原料がコンニャク芋を含む場合、粘り気のあるコンニャク由来のバインダー用のポリ乳酸を得ることができる。なお、除湿工程は、第２分離工程で分離された再発酵物の液体部に対して、超音波振動により水を霧化させて蒸発させてもよい。
　本発明に係る生分解性プラスチックの製造方法は、本発明に係る米由来ポリ乳酸の製造方法により得られた米由来のポリ乳酸と、本発明に係るバインダー用ポリ乳酸の製造方法により得られたバインダー用のポリ乳酸とを加熱しつつ混合撹拌する撹拌工程と、混合撹拌の後、水を除去して、その混合物をポリ乳酸化させる原料製造工程と、ポリ乳酸化した前記混合物を冷却し、固化させて生分解性プラスチックを得る固化工程とを、有することを特徴とする。
　本発明に係る生分解性プラスチックの製造装置は、本発明に係るポリ乳酸の製造装置と、前記ポリ乳酸の製造装置により得られた複数種類のポリ乳酸を加熱しつつ混合撹拌する撹拌手段と、前記撹拌手段で混合撹拌の後、水を除去して、その混合物をポリ乳酸化させる原料製造手段と、前記原料製造手段でポリ乳酸化した前記混合物を冷却し、固化させて生分解性プラスチックを得る固化手段とを、有することを特徴とする。
　本発明に係る生分解性プラスチックの製造装置によれば、本発明に係る生分解性プラスチックの製造方法を容易に実施することができる。本発明に係る生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置では、米などの植物系原料から得られたポリ乳酸を利用するため、生分解性を有するプラスチックを製造することができる。撹拌工程でカルシウムを含むバインダー用のポリ乳酸を混合することにより、得られる生分解性プラスチックをより固くすることができる。撹拌工程でアルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸を混合することにより、粘着性が増し、ペレット状などの任意の形状に整えやすくすることができる。また、得られる生分解性プラスチックに柔軟性を付加することができ、生分解性プラスチックを割れにくくすることができる。撹拌工程でコンニャク芋由来のバインダー用のポリ乳酸を混合することにより、粘度の高い生分解性プラスチックを得ることができる。
　本発明に係る生分解性プラスチックの製造方法で、前記撹拌工程は前記米由来のポリ乳酸と前記バインダー用のポリ乳酸とを、１９０～２３０℃の温度で３０分～１時間加熱しつつ混合撹拌し、前記原料製造工程は７０～９０℃の温度で、水を除去して、前記混合物をポリ乳酸化させることが好ましい。この場合、より優れた性能を有する生分解性プラスチックを得ることができる。
　本発明に係る生分解性プラスチックの製造方法で、前記撹拌工程は前記米由来のポリ乳酸に対して、前記バインダー用のポリ乳酸を５～３０重量％の割合で混合撹拌することが好ましい。この場合、特に粘度が高い生分解性プラスチックを得ることができる。
　本発明によれば、均一な品質のポリ乳酸を得ることができ、製造期間を短縮することができるポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置を提供することができる。
本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造装置および製造方法を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の生分解性プラスチックの製造装置および製造方法の、プラスチック化装置を示すブロック図である。
　以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
　図１および図２は、本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造方法、ポリ乳酸の製造装置、生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置を示している。
　本発明の実施の形態の生分解性プラスチックの製造装置は、図１に示す本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造装置と、図２に示すプラスチック化装置とを有している。
　図１に示すように、本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造装置は、前処理手段１１と１次発酵タンク１２と第１分離手段１３と加熱手段１４と２次発酵タンク１５と第２分離手段１６と除湿手段１７と重合手段１８とガス処理タンク１９と肥料化手段２０とを有している。
　図１に示すように、前処理手段１１は、原料の植物１に前処理を施して、植物系原料を形成するよう構成されている。具体的には、前処理手段１１は、原料の植物１が白米、玄米、籾米または発芽米を含むとき、原料の植物１を粉砕したものや原料の植物１に水を加えて加熱撹拌し、どろどろの状態にして、植物系原料を形成するようになっている。また、前処理手段１１は、原料の植物１が昆布、ワカメ、ホンダワラ、卵の殻、ソテツの実、貝の殻またはコンニャク芋を含むとき、原料の植物１を細かく切断して植物系原料を形成するようになっている。前処理手段１１は、処理した植物系原料を１次発酵タンク１２に送るようになっている。
　１次発酵タンク１２は、撹拌装置が付いた密閉式のタンクから成っている。１次発酵タンク１２は、前処理手段１１で処理された植物系原料や乳酸等の添加物を収納して密閉し、撹拌しながら乳酸発酵させるよう構成されている。１次発酵タンク１２は、発酵した発酵物を第１分離手段１３に送り、発酵時に発生した二酸化炭素などのガス成分をガス処理タンク１９に送るようになっている。
　第１分離手段１３は、ろ過装置から成っている。第１分離手段１３は、１次発酵タンク１２で発酵した発酵物をろ過して、液体部と固体部とに分離するよう構成されている。第１分離手段１３は、分離した発酵物の液体部を加熱手段１４または２次発酵タンク１５に送り、発酵物の固体部を肥料化手段２０に送るようになっている。
　図１に示すように、加熱手段１４は、加熱装置から成り、第１分離手段１３で分離された発酵物の液体部を加熱可能に構成されている。これにより、加熱手段１４は、発酵物の液体部を雑菌処理するようになっている。加熱手段１４は、加熱後の発酵物の液体部を２次発酵タンク１５に送るようになっている。
　２次発酵タンク１５は、撹拌装置が付いた密閉式のタンクから成っている。２次発酵タンク１５は、加熱手段１４による加熱後の発酵物の液体部または第１分離手段１３で分離された発酵物の液体部を収納して密閉し、撹拌しながら再発酵させるよう構成されている。２次発酵タンク１５は、再発酵した再発酵物を第２分離手段１６に送り、再発酵時に発生した二酸化炭素などのガス成分をガス処理タンク１９に送るようになっている。
　第２分離手段１６は、ろ過装置から成っている。第２分離手段１６は、２次発酵タンク１５で再発酵した再発酵物をろ過して、液体部と固体部とに分離するよう構成されている。第２分離手段１６は、分離した再発酵物の液体部を除湿手段１７に送り、再発酵物の固体部を肥料化手段２０に送るようになっている。
　図１に示すように、除湿手段１７は、超音波振動子付きのタンク１７ａを有している。除湿手段１７は、第２分離手段１６で分離された再発酵物の液体部に対して、超音波振動子で発生させた超音波振動により水を霧化させ、除湿機能でその水分を蒸発させるよう構成されている。これにより、除湿手段１７は、再発酵物の液体部から乳酸を抽出可能になっている。除湿手段１７は、抽出した乳酸を重合手段１８に送るようになっている。
　重合手段１８は、加熱装置から成り、除湿手段１７で抽出された乳酸を加熱可能に構成されている。これにより、重合手段１８は、乳酸を重合させてポリ乳酸２を得るようになっている。重合手段１８は、得られたポリ乳酸２を排出可能になっている。
　図１に示すように、ガス処理タンク１９は、１次発酵タンク１２および２次発酵タンク１５で発生した二酸化炭素などのガスを集めて収納可能に構成されている。ガス処理タンク１９は、例えば、集められたガスを無害化して排出処理したり、集められた二酸化炭素を炭素水の原料として再利用化処理したりするようになっている。
　肥料化手段２０は、第１分離手段１３で分離された発酵物の固体部および第２分離手段１６で分離された再発酵物の固体部から、肥料を製造可能に構成されている。
　図２に示すように、プラスチック化装置は、撹拌手段２１と原料製造手段２２と固化手段２３とを有している。撹拌手段２１は、超音波撹拌機能が付いたタンクから成っている。撹拌手段２１は、重合手段１８から排出された複数種類のポリ乳酸２を収納し、それらを超音波撹拌機能により加熱しつつ混合撹拌するよう構成されている。撹拌手段２１は、混合撹拌後の混合物を原料製造手段２２に送るようになっている。
　原料製造手段２２は、加熱装置から成り、撹拌手段２１で混合撹拌された混合物を加熱して水を除去し、その混合物をポリ乳酸化させるよう構成されている。原料製造手段２２は、ポリ乳酸化した混合物を固化手段２３に送るようになっている。
　固化手段２３は、シリコン製または粘土製の容器を有し、原料製造手段２２でポリ乳酸化した混合物をその容器に収納して冷却し、固化させるよう構成されている。これにより、固化手段２３は、生分解性プラスチック３を得るようになっている。固化手段２３は、得られた生分解性プラスチック３を排出可能になっている。なお、容器は、製造する生分解性プラスチック３の形状に合わせて、任意の所望の形状を成している。
　本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造装置によれば、本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造方法を容易に実施することができる。また、本発明の実施の形態の生分解性プラスチックの製造装置によれば、本発明の実施の形態の生分解性プラスチックの製造方法を容易に実施することができる。
［米由来のポリ乳酸の製造］
　本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造方法では、原料の植物１が白米、玄米、籾米または発芽米を含む場合、まず、前処理手段１１により、これら原料の植物１を粉砕したものや原料の植物に水を加えて加熱撹拌し、どろどろの状態にして、植物系原料を形成する。このとき、必要に応じて、２～１０重量％程度の糖分が加えられてもよい。
　次に、前処理した植物系原料を、１次発酵タンク１２に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で乳酸発酵させる。このとき、植物１の持つデンプン質が糖分で分解されるため、乳酸菌の増殖を促すことができる。発酵中、１次発酵タンク１２内に二酸化炭素ガスが発生して充満するため、随時、適量のガス成分をガス処理タンク１９に排出し、ガス排出後、再び密閉して発酵を続ける。また、発酵中、ｐＨ計で発酵物のｐＨを測定し、発酵物のｐＨが４以下に低下するまで、発酵を継続させる。具体的には、１週間程度発酵させることにより、ｐＨが４以下に低下する。
　ｐＨが４以下に低下したならば、第１分離手段１３により、発酵物を液体部と固体部とに分離する。分離した発酵物の液体部を、加熱手段１４により、６０～１００℃の温度で３０分程度加熱して雑菌処理を行う。なお、分離した発酵物の固体部は、肥料化手段２０に送られて肥料として再利用される。加熱手段１４による加熱後の発酵物の液体部を、２次発酵タンク１５に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で、発酵物のｐＨが２．２～２．６になるまで、再発酵させる。
　再発酵した再発酵物から、沈殿したデンプン質を沈殿分離する。これにより、再発酵物の水分が透明化する。この再発酵物を、第２分離手段１６により、液体部と固体部とに分離する。除湿手段１７により、２５～５０℃の温度で５～６時間、分離した再発酵物の液体部に対して、２．４ＭＨｚの超音波振動により水を霧化させ、除湿機能でその水分を蒸発させる。これにより、乳酸を抽出することができる。抽出された乳酸をアルミ容器に入れ、１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して乳酸を重合させる。これにより、米由来のポリ乳酸２ａを得ることができる。なお、得られた米由来のポリ乳酸２ａの乳酸菌数を、ＢＣＰ寒天培地法により計測した結果、3,000,000以上／ml（検出上限値以上）であった。
［アルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸の製造］
　本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造方法では、原料の植物１が昆布、ワカメ、ホンダワラ等の褐藻海草類を含む場合、まず、前処理手段１１により、これら原料の植物１を細かく切断して粉末状にして、植物系原料を形成する。
　次に、前処理した植物系原料と米由来のポリ乳酸２ａとを、１次発酵タンク１２に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で２週間程度、乳酸発酵させる。このとき、海草類が乳酸により分解され、海草類に含まれるアルギン酸が乳酸上に溶け出すため、アルギン酸を含んだ乳酸が形成される。また、発酵中、１次発酵タンク１２内に二酸化炭素ガスが発生して充満するため、随時、適量のガス成分をガス処理タンク１９に排出し、ガス排出後、再び密閉して発酵を続ける。
　発酵後、第１分離手段１３により、発酵物を液体部と固体部とに分離する。分離した発酵物の液体部を、２次発酵タンク１５に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で、発酵物のｐＨが２．２～２．６になるまで、再発酵させる。このとき、アルギン酸を多く含む海草デンプン質が糖分で分解されるため、アルギン酸を多く含んだ乳酸菌の再発酵化を促すことができる。なお、分離した発酵物の固体部は、肥料化手段２０に送られて肥料として再利用される。
　再発酵した再発酵物から、沈殿したデンプン質を沈殿分離し、再発酵物の水分の安定化を図る。安定化した再発酵物を、第２分離手段１６により、液体部と固体部とに分離する。除湿手段１７により、２５～５０℃の温度で５～６時間、分離した再発酵物の液体部に対して、２．４ＭＨｚの超音波振動により水を霧化させ、除湿機能でその水分を蒸発させる。これにより、乳酸を抽出することができる。抽出された乳酸をアルミ容器に入れ、１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して乳酸を重合させる。重合させた乳酸を、シリコン製または粘土製の容器に入れて冷却し、固化させる。これにより、アルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸２ｂを得ることができる。また、アルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸２ｂは、フコイダンも多く含んでいる。
［カルシウムを含むバインダー用のポリ乳酸の製造］
　本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造方法では、原料の植物１が卵の殻、ソテツの実または貝の殻を含む場合、まず、前処理手段１１により、これら原料の植物１を細かく切断して粉末状にして、植物系原料を形成する。
　次に、前処理した植物系原料と米由来のポリ乳酸２ａとを、１次発酵タンク１２に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で２～３週間程度、乳酸発酵させる。このとき、卵の殻等が乳酸により分解され、卵の殻等に含まれるカルシウム分が乳酸上に溶け出すため、カルシウムを含んだ乳酸が形成される。また、発酵中、１次発酵タンク１２内に二酸化炭素ガスが発生して充満するため、随時、適量のガス成分をガス処理タンク１９に排出し、ガス排出後、再び密閉して発酵を続ける。
　発酵後、第１分離手段１３により、発酵物を液体部と固体部とに分離する。分離した発酵物の液体部を、２次発酵タンク１５に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で、発酵物のｐＨが２．２～２．６になるまで、再発酵させる。このとき、カルシウムを多く含む植物性のデンプン質が糖分で分解されるため、カルシウムを多く含んだ乳酸菌の再発酵化を促すことができる。なお、分離した発酵物の固体部は、肥料化手段２０に送られて肥料として再利用される。
　再発酵した再発酵物から、沈殿したデンプン質を沈殿分離し、再発酵物の水分の安定化を図る。安定化した再発酵物を、第２分離手段１６により、液体部と固体部とに分離する。除湿手段１７により、２５～５０℃の温度で５～６時間、分離した再発酵物の液体部に対して、２．４ＭＨｚの超音波振動により水を霧化させ、除湿機能でその水分を蒸発させる。これにより、乳酸を抽出することができる。抽出された乳酸をアルミ容器に入れ、１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して乳酸を重合させる。重合させた乳酸を、シリコン製または粘土製の容器に入れて冷却し、固化させる。これにより、カルシウムを含むバインダー用のポリ乳酸２ｃを得ることができる。
［コンニャク由来のバインダー用のポリ乳酸の製造］
　本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造方法では、原料の植物１がコンニャク芋を含む場合、まず、前処理手段１１により、コンニャク芋を細かく切断して粉末状にして、植物系原料を形成する。
　次に、前処理した植物系原料と糖分または米由来のポリ乳酸２ａとを、１次発酵タンク１２に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で２～３週間程度、乳酸発酵させる。このとき、コンニャク芋のデンプンが乳酸により分解されて、コンニャク由来の乳酸が形成される。また、発酵中、１次発酵タンク１２内に二酸化炭素ガスが発生して充満するため、随時、適量のガス成分をガス処理タンク１９に排出し、ガス排出後、再び密閉して発酵を続ける。
　発酵後、第１分離手段１３により、発酵物を液体部と固体部とに分離する。分離した発酵物の液体部を、２次発酵タンク１５に収納して密閉し、２５～６０℃、好ましくは３５～４５℃の温度に保った状態で、発酵物のｐＨが２．２～２．６になるまで、再発酵させる。これにより、再発酵物に粘り気が出る。なお、分離した発酵物の固体部は、肥料化手段２０に送られて肥料として再利用される。
　再発酵した再発酵物から、沈殿したデンプン質を沈殿分離し、再発酵物の水分の安定化を図る。安定化した再発酵物を、第２分離手段１６により、液体部と固体部とに分離する。除湿手段１７により、２５～５０℃の温度で５～６時間、分離した再発酵物の液体部に対して、２．４ＭＨｚの超音波振動により水を霧化させ、除湿機能でその水分を蒸発させる。これにより、乳酸を抽出することができる。抽出された乳酸をアルミ容器に入れ、１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して乳酸を重合させる。重合させた乳酸を、シリコン製または粘土製の容器に入れて冷却し、固化させる。これにより、粘り気のあるコンニャク由来のバインダー用のポリ乳酸２ｄを得ることができる。
　このように、本発明の実施の形態のポリ乳酸の製造方法およびポリ乳酸の製造装置は、１次発酵タンク１２で乳酸発酵された発酵物の液体部を、２次発酵タンク１５で再発酵させることにより、再発酵後のｐＨを安定化させることができる。ｐＨが安定した再発酵物の液体部を使用することにより、均一な品質のポリ乳酸２を得ることができる。また、植物系原料の発酵を、１次発酵タンク１２および２次発酵タンク１５の２段階で行うことにより、１段階で発酵を行う場合よりも発酵期間を短くすることができ、ポリ乳酸２の製造期間を短縮することができる。例えば、米由来のポリ乳酸２ａの場合には２週間程度、バインダー用のポリ乳酸２ｂ，２ｃ，２ｄの場合には、あらかじめ米由来のポリ乳酸２ａを準備しておくことにより、２～４週間程度の短期間で、効率よくポリ乳酸２を得ることができる。
［生分解性プラスチックの製造］
　本発明の実施の形態の生分解性プラスチックの製造方法は、まず、撹拌手段２１により、米由来のポリ乳酸２ａとバインダー用のポリ乳酸２ｂ，２ｃ，２ｄとを、１９０～２３０℃の温度で３０分～１時間加熱しつつ混合撹拌する。このとき、米由来のポリ乳酸２ａに対して、バインダー用のポリ乳酸２ｂ，２ｃ，２ｄを５～３０重量％の割合で混合撹拌する。混合するバインダー用のポリ乳酸としては、製造する生分解性プラスチック３に付与する性能に応じて、アルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸２ｂ、カルシウムを含むバインダー用のポリ乳酸２ｃ、およびコンニャク由来のバインダー用のポリ乳酸２ｄのうち、１種類～複数種類を使用するのが好ましい。
　次に、混合撹拌した後の混合物を、原料製造手段２２により、８０℃の温度で加熱して水を除去し、その混合物をポリ乳酸化させる。ポリ乳酸化した混合物を、固化手段２３の容器に収納して冷却し、固化させる。これにより、生分解性プラスチック３を得ることができる。
　本発明の実施の形態の生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置では、米由来のポリ乳酸２ａを利用するため、生分解性を有する生分解性プラスチック３を製造することができる。また、米由来のポリ乳酸２ａにカルシウムを含むバインダー用のポリ乳酸２ｃを混合することにより、得られる生分解性プラスチック３をより固くすることができる。米由来のポリ乳酸２ａにアルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸２ｂを混合することにより、粘着性が増し、ペレット状などの任意の形状に整えやすくすることができる。また、得られる生分解性プラスチック３に柔軟性を付加することができ、生分解性プラスチック３を割れにくくすることができる。米由来のポリ乳酸２ａにコンニャク由来のバインダー用のポリ乳酸２ｄを混合することにより、粘度の高い生分解性プラスチックを得ることができる。このように、本発明の実施の形態の生分解性プラスチックの製造方法および生分解性プラスチックの製造装置によれば、より優れた性能を有する生分解性プラスチックを得ることができる。
　１　　原料の植物
　２　　ポリ乳酸
　　２ａ　米由来のポリ乳酸
　　２ｂ　アルギン酸を含むバインダー用のポリ乳酸
　　２ｃ　カルシウムを含むバインダー用のポリ乳酸
　　２ｄ　コンニャク由来のバインダー用のポリ乳酸
　３　　生分解性プラスチック
　１１　前処理手段
　１２　１次発酵タンク
　１３　第１分離手段
　１４　加熱手段
　１５　２次発酵タンク
　１６　第２分離手段
　１７　除湿手段
　１８　重合手段
　１９　ガス処理タンク
　２０　肥料化手段
　２１　撹拌手段
　２２　原料製造手段
　２３　固化手段
 

Claims (11)

  1. 　植物系原料を密閉して乳酸発酵させる第１発酵工程と、
    　前記第１発酵工程での発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離工程と、
    　前記第１分離工程で分離された前記発酵物の液体部を密閉して再発酵させる第２発酵工程と、
    　前記第２発酵工程での再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離工程と、
    　前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿工程と、
    　前記除湿工程で抽出された前記乳酸を加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合工程とを、
    　有することを特徴とするポリ乳酸の製造方法。
  2. 　前記第１発酵工程は前記植物系原料を５～２５日間密閉して発酵させ、
    　前記第２発酵工程は前記発酵物の液体部のｐＨが２．２～２．６になるよう、２５～６０℃の温度で密閉して再発酵させ、
    　前記除湿工程は、前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部に対して、超音波振動により水を霧化させて蒸発させ、
    　前記重合工程は前記乳酸を１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して重合させることを、
    　特徴とする請求項１記載のポリ乳酸の製造方法。
  3. 　前記植物系原料は、白米、玄米、籾米、発芽米、昆布、ワカメ、ホンダワラ、卵の殻、ソテツの実、貝の殻またはコンニャク芋のうち少なくとも１つを含むことを、特徴とする請求項１または２記載のポリ乳酸の製造方法。
  4. 　発酵物のｐＨが４以下に低下するよう、白米、玄米、籾米または発芽米のうち少なくとも１つを含む植物系原料を２５～６０℃の温度で５～１０日間密閉して乳酸発酵させる第１発酵工程と、
    　前記第１発酵工程での発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離工程と、
    　前記第１分離工程で分離された前記発酵物の液体部を、６０～１００℃の温度で２０分～１時間加熱して雑菌処理する加熱工程と、
    　前記加熱工程で雑菌処理された前記発酵物の液体部のｐＨが２．２～２．６になるよう、前記発酵物の液体部を２５～６０℃の温度で密閉して再発酵させる第２発酵工程と、
    　前記第２発酵工程での再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離工程と、
    　前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿工程と、
    　前記除湿工程で抽出された前記乳酸を１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合工程とを、
    　有することを特徴とする米由来ポリ乳酸の製造方法。
  5. 　昆布、ワカメ、ホンダワラ、卵の殻、ソテツの実、貝の殻またはコンニャク芋のうち少なくとも１つを含む植物系原料に、請求項４記載の米由来ポリ乳酸の製造方法で製造された前記米由来のポリ乳酸を添加して１０～２５日間密閉し、乳酸発酵させる第１発酵工程と、
    　前記第１発酵工程での発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離工程と、
    　前記第１分離工程で分離された前記発酵物の液体部のｐＨが２．２～２．６になるよう、前記発酵物の液体部を２５～６０℃の温度で密閉して再発酵させる第２発酵工程と、
    　前記第２発酵工程での再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離工程と、
    　前記第２分離工程で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿工程と、
    　前記除湿工程で抽出された前記乳酸を１９０～２３０℃の温度で１０分～１時間加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合工程とを、
    　有することを特徴とするバインダー用ポリ乳酸の製造方法。
  6. 　植物系原料を密閉して乳酸発酵させる１次発酵タンクと、
    　前記１次発酵タンクで発酵した発酵物を液体部と固体部とに分離する第１分離手段と、
    　前記第１分離手段で分離された前記発酵物の液体部を密閉して再発酵させる２次発酵タンクと、
    　前記２次発酵タンクで再発酵した再発酵物を液体部と固体部とに分離する第２分離手段と、
    　前記第２分離手段で分離された前記再発酵物の液体部から水を蒸発させて乳酸を抽出する除湿手段と、
    　前記除湿手段で抽出された前記乳酸を加熱して重合させ、ポリ乳酸を得る重合手段とを、
    　有することを特徴とするポリ乳酸の製造装置。
  7. 　前記第１分離手段で分離された前記発酵物の液体部を加熱して雑菌処理する加熱手段を有し、
    　前記植物系原料は、白米、玄米、籾米または発芽米のうち少なくとも１つを含み、
    　前記２次発酵タンクは前記加熱手段で雑菌処理された前記発酵物の液体部を密閉して再発酵させるよう構成されていることを、
    　特徴とする請求項６記載のポリ乳酸の製造装置。
  8. 　請求項４記載の米由来ポリ乳酸の製造方法により得られた米由来のポリ乳酸と、請求項５記載のバインダー用ポリ乳酸の製造方法により得られたバインダー用のポリ乳酸とを加熱しつつ混合撹拌する撹拌工程と、
    　混合撹拌の後、水を除去して、その混合物をポリ乳酸化させる原料製造工程と、
    　ポリ乳酸化した前記混合物を冷却し、固化させて生分解性プラスチックを得る固化工程とを、
    　有することを特徴とする生分解性プラスチックの製造方法。
  9. 　前記撹拌工程は前記米由来のポリ乳酸と前記バインダー用のポリ乳酸とを、１９０～２３０℃の温度で３０分～１時間加熱しつつ混合撹拌し、
    　前記原料製造工程は７０～９０℃の温度で、水を除去して、前記混合物をポリ乳酸化させることを、
    　特徴とする請求項８記載の生分解性プラスチックの製造方法。
  10. 　前記撹拌工程は前記米由来のポリ乳酸に対して、前記バインダー用のポリ乳酸を５～３０重量％の割合で混合撹拌することを、特徴とする請求項８または９記載の生分解性プラスチックの製造方法。
  11. 　請求項６または７記載のポリ乳酸の製造装置と、
    　前記ポリ乳酸の製造装置により得られた複数種類のポリ乳酸を加熱しつつ混合撹拌する撹拌手段と、
    　前記撹拌手段で混合撹拌の後、水を除去して、その混合物をポリ乳酸化させる原料製造手段と、
    　前記原料製造手段でポリ乳酸化した前記混合物を冷却し、固化させて生分解性プラスチックを得る固化手段とを、
    　有することを特徴とする生分解性プラスチックの製造装置。
     
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