WO2011111189A1 - バイオマスの水熱分解装置及びその温度制御方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム - Google Patents

バイオマスの水熱分解装置及びその温度制御方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム Download PDF

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良介 上原
英夫 鈴木
寺倉　誠一
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    • 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 provides a biomass hydrothermal decomposition apparatus capable of efficiently hydrothermally decomposing biomass raw materials and a temperature control method thereof, and an organic raw material such as alcohols, petroleum substitutes or amino acids using the same.
  • the present invention relates to a system for manufacturing an organic raw material using a biomass raw material that can be manufactured well.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 Conventionally, after saccharification treatment of biomass such as wood with dilute sulfuric acid and concentrated sulfuric acid, solid-liquid separation, neutralization of the liquid phase, and production technology such as ethanol used as a raw material for ethanol fermentation have been put into practical use ( Patent Document 1 and Patent Document 2). Moreover, chemical industrial raw material production (for example, lactic acid fermentation etc.) is also considered using sugar as a starting material.
  • the biomass refers to the accumulation of organisms incorporated into the material circulation system of the earth biosphere or organic substances derived from the organisms (see JIS K 3600 1258).
  • sugarcane, corn, etc. which are currently used as alcohol raw materials, are originally provided for food.
  • it is effective food products to make these edible resources long-term and stable for industrial use. From the viewpoint of life cycle, it is not preferable.
  • Cellulose resources vary from 38 to 50% for cellulose, 23 to 32% for hemicellulose components, and 15 to 22% for lignin components that do not become fermentation raw materials.
  • the raw materials are assumed to be fixed, and there is no disclosure of production system technology considering the versatility of raw materials.
  • Patent Documents 1 to 3 a phenomenon occurs in which the side reaction product causes enzyme saccharification inhibition and the saccharide yield decreases. Therefore, the enzyme saccharification inhibitor is removed and enzyme saccharification mainly by cellulose is performed.
  • the proposal of the hydrothermal decomposition apparatus which improves property was made first (patent documents 4 and 5).
  • JP-T 9-507386 Japanese National Patent Publication No. 11-506934 JP 2005-168335 A JP 2009-183805 A JP 2009-183154 A
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of a vertical apparatus for hydrothermally decomposing biomass according to a conventional example with hot water.
  • biomass (solid) 11 is supplied into the apparatus main body 42 from the lower side, moved upward by a conveying screw 43 provided inside, and from the upper side.
  • Biomass solid content (hot water insoluble content) 17 is discharged outside.
  • pressurized hot water (hereinafter, also referred to as “hot water”) 15 is supplied into the apparatus main body 42 from the upper side, is in contact with the biomass 11, and the hot water discharge liquid 16 is exposed to the outside from the lower side. It is discharged. Therefore, in the apparatus main body 42, the temperature gradually decreases from the hot water 15 supply side (upper side) toward the lower side (biomass supply side).
  • FIG. 14 shows how biomass is decomposed with hot water.
  • the biomass (cellulosic material) contains hemicellulose and lignin in addition to cellulose, and specifically has a structure in which hemicellulose is bundled and lignin is adhered.
  • Biomass is divided into a hot water insoluble part (solid part) and a hot water soluble part after hydrothermal decomposition.
  • the biomass raw material 11 is hydrothermally decomposed at a high temperature (180 to 240 ° C.) by the pressurized hot water 15 to dissolve the hemicellulose on the hot water side, and to decompose and dissolve the lignin. Hemicellulose and the like are dissolved on the water side. In the state of hot water-solubilized hemicellulose after being solubilized in hot water, there is a problem that excessive decomposition occurs at a high temperature (180 to 240 ° C.).
  • the present invention is a hydrothermal process of biomass capable of suppressing the excessive decomposition of hemicellulose in a hydrothermal solubilized part in a hydrothermal decomposition process of biomass capable of separating a cellulose-based component from a biomass raw material.
  • a decomposition apparatus, a temperature control method, and an organic raw material manufacturing system using a biomass raw material are provided.
  • the first invention of the present invention for solving the above-mentioned problem is to supply a solid biomass raw material from one side of the apparatus main body and supply pressurized hot water from the other side,
  • the biomass is hydrothermally decomposed while facing each other, the hot water dissolving component is dissolved in the hot water, the pressurized hot water is discharged from one side of the apparatus main body, and the biomass raw material is discharged from the other side.
  • This is a biomass hydrothermal decomposition apparatus, based on the temperature measurement results of the internal temperature cooling means that rapidly drops the temperature, the temperature measurement part that measures the internal temperature, and the temperature measurement result of the temperature measurement part after hydrothermal decomposition is performed for a certain period of time.
  • the biomass hydrothermal decomposition apparatus includes a control device that controls the internal temperature to be a predetermined cooling temperature by the internal temperature cooling means.
  • the internal temperature cooling means adjusts the temperature to a temperature drop region in which the temperature rapidly drops to a temperature at which the hot water-dissolved component does not excessively decompose immediately after the hydrothermal decomposition is completed. It is in the hydrothermal decomposition apparatus of the biomass characterized by these.
  • a third invention is characterized in that in the first or second invention, there is provided an internal temperature maintaining means which is formed from the other side of the apparatus main body toward the one side and holds the supply temperature of the pressurized hot water for a predetermined time. It is in the hydrothermal decomposition equipment for biomass.
  • the internal temperature cooling means supplies cold water from the outside or hot water extracted from the apparatus main body by heat exchange with the first heat exchanger. It exists in the hydrothermal decomposition apparatus of the biomass characterized by being.
  • the internal temperature maintaining means supplies hot water from the outside, or hot water obtained by exchanging heat from the hot water extracted from the apparatus main body using the second heat exchanger. It exists in the hydrothermal decomposition apparatus of the biomass characterized by being.
  • the pressurized hot water supply temperature is any one of 180 ° C. to 240 ° C., and the temperature at which the hot water dissolved component is not excessively decomposed is 140 ° C. or less.
  • the temperature drop region is a temperature range that drops to 140 ° C. or less from the temperature at which the pressurized hot water is supplied.
  • a seventh invention is the biomass hydrothermal decomposition apparatus according to any one of the first to sixth inventions, wherein the hydrothermal decomposition apparatus is an inclined or vertical apparatus.
  • a pretreatment device for pretreating a biomass raw material a biomass hydrothermal decomposition device according to any one of the first to seventh inventions, and a biomass solid content discharged from the biomass hydrothermal decomposition device.
  • An organic raw material production system using a biomass raw material comprising a fermentation apparatus for producing any one of products and amino acids.
  • a ninth invention is the eighth invention according to the eighth invention, wherein the second enzymatic decomposition apparatus which enzymatically decomposes the hemicellulose component in the hot water discharge liquid into a sugar liquid containing pentose, and the second enzymatic decomposition A fermentation apparatus for producing any one of alcohols, petroleum substitutes or amino acids by fermentation treatment using the sugar solution obtained in the apparatus, In the manufacturing system.
  • a tenth aspect of the invention is the sulfuric acid decomposition apparatus according to the eighth aspect of the invention, wherein the hemicellulose component in the hot water effluent discharged from the hydrothermal decomposition apparatus is subjected to sulfuric acid decomposition to be decomposed into a second sugar liquid containing pentose.
  • a second fermentation apparatus for producing any one of alcohols, petroleum substitutes or amino acids by fermentation using the second sugar solution obtained by the sulfuric acid decomposition apparatus.
  • the hydrothermal decomposition is efficiently performed, and after the hydrothermal decomposition is performed for a certain period of time, it is rapidly cooled by the internal temperature cooling means for rapidly decreasing the temperature. Overdecomposition can be suppressed. As a result, the excessive decomposition of hemicellulose, which is a solubilized component of hot water, is suppressed, thereby reducing the decrease in the yield of C5 sugar.
  • FIG. 1-1 is a conceptual diagram illustrating a hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to a first embodiment.
  • FIG. 1-2 is a conceptual diagram illustrating a hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating another hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating another hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating another hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram of a control system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of control.
  • FIG. 1-1 is a conceptual diagram illustrating a hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to a first embodiment.
  • FIG. 1-2 is a conceptual diagram illustrating a hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • FIG. 2
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a hydrothermal decomposition apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of another hydrothermal decomposition apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an alcohol production system that is an organic raw material using a biomass raw material according to Example 4.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an alcohol production system that is an organic material using a biomass material according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of another alcohol production system that is an organic material using the biomass material according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the xylose reduction rate in the hot water-soluble content and the decomposition time.
  • FIG. 13 is a schematic view of a vertical apparatus for hydrothermally decomposing biomass according to a conventional example with hot water.
  • FIG. 14 is a diagram showing a state of decomposition of biomass by hot water.
  • FIG. 1-1 is a conceptual diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to a first embodiment.
  • FIG. 1-2 is a conceptual diagram illustrating another biomass hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • the biomass hydrothermal decomposition apparatus according to the present embodiment supplies a solid biomass material 11 from one side of the apparatus main body 42 by a conveying screw 43 and pressurizes hot water from the other side.
  • the biomass raw material 11 is hydrothermally decomposed while the two are opposed to each other in the apparatus main body 42, the hot water-dissolved component (hemicellulose component) is dissolved in the hot water, and added from one side of the apparatus main body 42.
  • a hydrothermal decomposition apparatus for biomass that discharges pressurized hot water to the outside as a hot water discharge liquid 16 and discharges biomass solids (hot water insoluble matter) 17 from the other side to the outside.
  • a temperature measuring unit T 1 ⁇ T 8 for measuring the internal temperature, based on temperature measurement result of the temperature measuring part T 1 ⁇ T 8, the internal temperature cooling means By inside
  • a control device 100 that controls the temperature to be a predetermined cooling temperature.
  • the supply temperature of the pressurized hot water 15 is formed from the other side of the main body 42 of the biomass hydrothermal decomposition apparatus to the one side so as to maintain the temperature of the hydrothermal reaction well.
  • An internal temperature maintaining means for adjusting the temperature is provided in an effective reaction region (hydrothermal decomposition region) A in which (180 to 240 ° C., for example, 200 ° C.) is maintained for a certain time and hydrothermal decomposition is performed.
  • hot water 110 is supplied from the outside as the internal temperature maintaining means
  • cold water 111 is supplied from the outside as the internal temperature cooling means.
  • 100 is a control device
  • V 1 to V 6 are open / close valves
  • P 1 is a hot water supply pump
  • P 2 is a cold water supply pump.
  • the predetermined cooling temperature refers to a temperature at which the hot water-soluble component hemicellulose does not excessively decompose, for example, 140 ° C. or less. Therefore, the internal temperature cooling means causes the temperature to drop rapidly from the temperature of the hydrothermal reaction to a temperature at which the hot water-dissolved component hemicellulose does not excessively decompose (for example, rapidly decreases from 200 ° C. to 140 ° C.). Suppression region) B is formed.
  • the effective reaction region (hydrothermal decomposition region) A is maintained at a predetermined temperature by the internal temperature maintaining means, and the temperature at which the hot water-dissolved component is not excessively decomposed immediately after the effective reaction region A ends (for example, 140 ° C. or less).
  • the temperature is adjusted by the internal temperature cooling means so as to form a temperature drop region (dissolved hemicellulose overdegradation suppression region) B in which the temperature drops rapidly (for example, suddenly drops from 200 ° C. to 140 ° C.).
  • excessive decomposition of the hot water-solubilized hemicellulose is suppressed.
  • the internal temperature maintaining means is provided.
  • the temperature inside the apparatus is kept constant for a predetermined time, it is not necessary, so that the installation is provided according to the characteristics of the apparatus. You can do it.
  • FIG. 5 is a block diagram of a control system according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a control flowchart.
  • the control device 100 shown in FIG. 1 includes a microcomputer or the like.
  • the control device 100 is provided with a storage unit 100a.
  • the storage unit 100a includes a RAM, a ROM, and the like, and stores programs and data.
  • the storage unit 100a stores data of the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 in order to operate the hydrothermal decomposition apparatus.
  • the supply temperature of the biomass raw material 11 is set to 100 ° C.
  • the supply temperature of the pressurized hot water 15 is set to 200 ° C., for example.
  • the effective reaction area (hydrothermal decomposition area) A for hydrothermal decomposition is set to 200 ° C., the same as the supply temperature of the pressurized hot water 15, and the reaction time is set to a predetermined time of 5 to 20 minutes. . In addition, reaction time is suitably changed by the kind etc. of biomass raw material. Further, the temperature drop region (dissolved hemicellulose overdecomposition suppression region) B is set so as to rapidly drop from 180 ° C to 140 ° C.
  • the control device 100 is connected to temperature measuring units T 1 to T 8 , on-off valves V 1 to V 6 , a hot water supply pump P 1 , and a cold water supply pump P 2 .
  • the on-off valves V 1 to V 2 supply hot water 110, and the on-off valves V 3 to V 6 supply cold water 111.
  • This control device 100 is based on the internal temperature information input from the temperature measuring units T 1 to T 8, and according to the programs and data stored in advance in the storage unit 100a, the on-off valves V 1 to V 6 and hot water supply described above.
  • the pump P 1 and the cold water supply pump P 2 are comprehensively controlled.
  • the control device 100 supplies the pressurized hot water 15 and the biomass raw material 11 based on the biomass hydrothermal decomposition start command, and starts hydrothermal decomposition of the biomass raw material 11 (step S ⁇ b> 1). .
  • the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are brought into contact with each other inside the apparatus main body 42 and hydrothermally decomposed, and the supply temperature (200 ° C.) of the pressurized hot water 15 is maintained for a certain period of time.
  • step S2 in the temperature control of the temperature drop region (dissolved hemicellulose overdecomposition suppression region) B, the length of the temperature drop region (dissolved hemicellulose overdecomposition suppression region) B, that is, the hot water soluble component is the temperature drop region B.
  • the on-off valves V 3 to V 6 are appropriately opened and closed for each injection position of the cold water 111 so as to minimize the time during which the water is retained.
  • step S2 when the reaction time is short or the temperature drop is small, the effective reaction region (hydrothermal decomposition region) A for hydrothermal decomposition is appropriately controlled, so that a constant temperature can be maintained. In some cases, the supply of hot water 110 may be unnecessary.
  • the continuous tank reactor model when modeling the mixed state for hydrothermal decomposition inside the apparatus main body, the continuous tank reactor model The idea can be applied.
  • the mixing characteristics of the apparatus main body which is a reactor, are modeled as a state where a plurality of virtually small complete mixing tanks are connected in series.
  • the number (N) of the plurality of complete mixing tanks varies depending on the characteristics of the apparatus main body.
  • the internal temperature maintaining means It is preferable to install an internal temperature cooling means.
  • a direct temperature adjustment method for directly supplying the refrigerant (cold water) 111 and hot water 110 as shown in FIG. 1-1, and multistage jackets 45a to 45f as shown in FIG. 1-2 are used.
  • the indirect temperature adjustment method etc. which were mentioned can be illustrated.
  • the indirect temperature adjustment method is preferable.
  • the control device 100 controls the internal temperature to be a predetermined temperature by the internal temperature maintaining means and the internal temperature cooling means based on the temperature measurement results of the temperature measuring units T 1 to T 8.
  • a temperature equivalent to the temperature (for example, 200 ° C.) to which the pressurized hot water 15 is supplied is maintained by the internal temperature maintaining means so that the hydrothermal decomposition is performed efficiently.
  • the excessive decomposition proceeds from the hydrothermal decomposition temperature (200 ° C.).
  • the internal temperature cooling means rapidly cools so as to form a temperature drop region (dissolved hemicellulose overdegradation suppression region) B where the temperature is drastically lowered to a temperature (140 ° C.) that does not occur, greatly suppress overdecomposition of dissolved hemicellulose Can do. Thereby, the fall of the yield of C5 sugar will become few.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating another biomass hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • the concentration inside the apparatus main body 42 is reduced. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, when supplying the cold water, a part of the pressurized hot water 15 is extracted from the apparatus main body 42 and cooled to a predetermined temperature by the first heat exchanger 112. and a cold water 15b, a through circulation line L 2, may be supplied cold water 15b again apparatus body 42.
  • a part of the hot water 15 is once extracted from the apparatus main body 42 to the outside, and the second heat exchanger 113 sets the temperature as a predetermined temperature to the apparatus main body 42 again through the circulation line L 1. You may make it supply 15a. Thereby, since the density
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating another biomass hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • the hot water 110 is supplied to the lower part of the apparatus main body 42 at four locations of the pressurized hot water 15, so that almost the entire area of the apparatus main body 42 can be effectively reacted.
  • a temperature drop region (dissolved hemicellulose overdecomposition suppression region) B is configured by supplying cold water 111 from two places in the lower region of the apparatus main body 42 as a thermal decomposition region) A.
  • the temperature measuring unit T 1 can be omitted, and the tank height of the apparatus main body 42 can be reduced, so that the apparatus main body 42 can be made compact. be able to.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating another biomass hydrothermal decomposition apparatus and temperature distribution according to the first embodiment.
  • the effective reaction region (hydrothermal decomposition region) A is 180 ° C. or higher (200 ° C.)
  • the effective reaction region temperature (200 ° C.) is maintained for a predetermined time, and then the temperature is increased to 180 ° C.
  • a first temperature drop region B 1 to be lowered and a second temperature drop region (fall to 180 to 140 ° C.) B 2 to be cooled to a temperature that does not immediately cause excessive decomposition may be provided.
  • hemicellulose component when a hemicellulose component is saccharified to 5 monosaccharides, some types of sugars such as arabinose and xylose dissolve at a temperature lower than 200 ° C. Therefore, hemicellulose components that change to arabinose dissolve even at a low temperature (180 ° C). After these components are first dissolved at around 180 ° C, the hemicellulose component that changes to xylose is dissolved at a high temperature (200 ° C). You may make it make it.
  • the hemicellulose dissolved in the pressurized hot water 15 is less excessively decomposed because the pressurized hot water 15 flowing downward immediately after dissolution passes through the temperature drop region (dissolved hemicellulose overdecomposed region) B in a short time. It will be a thing.
  • the temperature range of 140 ° C. or higher is an area where hemicellulose, which is a hot water solubilizing component, is excessively decomposed.
  • hot water in which hemicellulose is once dissolved from biomass is used, and the decomposition state of the hemicellulose solubilized in hot water at each temperature is confirmed.
  • the reduction rate of what was converted into C5 sugar (xylose) is shown.
  • the discharge temperature of the hot water discharge liquid 16 discharged from the apparatus main body is 140 ° C. or less due to cooling, it may be discharged immediately, but for example, a cooling region for cooling to about 100 to 120 ° C. C may be sent to the next process.
  • reaction time in the temperature control of the effective reaction region (hydrothermal decomposition region) A is preferably 20 minutes or less and 5 to 15 minutes. This is because if the reaction is carried out for a long time, hemicellulose dissolved in hot water remains, and the ratio of the excessively decomposed product increases, which is not preferable.
  • the reaction pressure is preferably such that a higher pressure of 0.1 to 0.5 MPa is applied to the saturated vapor pressure of water at each temperature of the reaction temperature (180 to 240 ° C.) of the apparatus main body 42A.
  • the pressurized hot water 15 and the biomass raw material 11 are made to oppose, and the biomass raw material 11 is wash
  • the removal effect of the solid in the solid state is reduced by the cleaning effect, the biomass solids 17 becomes pure, and the reaction of the hexose that is difficult to inhibit the reaction.
  • a crude raw material can be obtained.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition apparatus according to a second embodiment.
  • the biomass hydrothermal decomposition apparatus 41 ⁇ / b> A includes a biomass supply apparatus 31 that supplies the biomass raw material 11 from a normal pressure to a pressurized pressure, and a supplied biomass raw material (in this embodiment, For example, the straw 11 is gradually transported from the lower end side into the vertical apparatus main body (hereinafter referred to as “apparatus main body”) 42 ⁇ / b> A by the transport screw 43, and the upper end side is different from the supply location of the biomass raw material 11.
  • apparatus main body the vertical apparatus main body
  • the pressurized hot water 15 is supplied to the inside of the apparatus main body 42A, and the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are hydrothermally decomposed while facing each other, and the lignin component and the hemicellulose component are transferred into the pressurized hot water 15.
  • the hydrothermal decomposition apparatus 41A obtained by separating the lignin component and the hemicellulose component from the biomass raw material 11 and the biomass from the upper end side of the apparatus main body 42A Those having a shape component 17 under pressure and biomass discharger 51 to withdraw under normal pressure.
  • reference numeral 54 denotes a dehydrating liquid
  • 55 denotes pressurized nitrogen.
  • the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are opposed to each other inside the apparatus, and as a result, cellulose (enzymatic saccharification by enzymatic saccharification is used as a target component).
  • cellulose enzymatic saccharification by enzymatic saccharification is used as a target component.
  • by-products lignin component, hemicellulose component
  • the biomass solid content 17 mainly composed of cellulose can be obtained.
  • the temperature jacket which is a temperature adjustment device of the apparatus main body 41A, is divided into a plurality of 45a to 45f, and is constituted by heat medium supply parts 45a to 45d and refrigerant supply parts 45e to 45f.
  • a temperature control for maintaining a predetermined temperature for example, 200 ° C.
  • a predetermined temperature for example, 200 ° C.
  • the refrigerant is supplied from the hydrothermal decomposition temperature (200 ° C.) by supplying the refrigerant at a predetermined temperature in the refrigerant supply units 45e to 45f. Since the temperature is controlled by the control device so that the temperature is rapidly lowered to a temperature at which the excessive decomposition does not proceed (140 ° C.), the excessive decomposition of hemicellulose, which is a hot water solubilizing component, is suppressed. As a result, the decrease in the yield of C5 sugar is small.
  • cellulose can be efficiently saccharified into the first sugar solution containing hexose, and various organic raw materials (for example, alcohols) can be efficiently produced using the sugar solution as a starting point. it can.
  • the hemicellulose component in the hot water discharge liquid 16 discharged from the hydrothermal decomposition apparatus 41A is saccharified into a second sugar liquid containing pentose, and various organic raw materials (for example, alcohols) are used based on the sugar liquid. ) Can be produced efficiently.
  • the biomass raw material 11 is supplied from the lower end side, but the present invention is not limited to this, and conversely, the biomass raw material 11 may be supplied from the upper end side.
  • the pressurized hot water 15 is supplied from the lower end side.
  • the biomass supply device 31 that supplies from the normal pressure to the pressurization include pump means such as a piston pump or a slurry pump.
  • the hydrothermal decomposition apparatus 41A is a vertical apparatus as shown in FIG. 4, but the present invention is not limited to this, and an inclined or horizontal hydrothermal decomposition apparatus. It is good.
  • the reason why the hydrothermal decomposition apparatus is of the inclined type or vertical type is that gas generated in the hydrothermal decomposition reaction, gas introduced into the raw material, and the like can be quickly released from above, which is preferable. Moreover, since the decomposition product is extracted with the pressurized hot water 15, the concentration of the extract increases from the top to the bottom in terms of extraction efficiency, which is preferable.
  • the solid content can be conveyed by the solid-liquid counterflow.
  • Solid-liquid separation can be performed in the apparatus main body 42A.
  • the mixing of the solid surface and the pressurized hot water 15 in the solid proceeds and the reaction is promoted.
  • a scraper (not shown) for preventing the hot water discharge liquid 16 from being blocked off may be provided on the conveying screw 43.
  • the temperature adjusting device has been described by taking the temperature jacket as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, a method of injecting cold water, a temperature adjusting method by external heat exchange, etc. Can be applied.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating another biomass hydrothermal decomposition apparatus according to the third embodiment.
  • the biomass hydrothermal decomposition apparatus 41 ⁇ / b> B according to this embodiment includes a biomass supply apparatus 60 that supplies a biomass raw material (for example, straw etc. in this embodiment) 11 from normal pressure to pressure.
  • a biomass raw material for example, straw etc. in this embodiment
  • the biomass raw material 11 is gradually moved from one of the upper and lower end sides (the lower end side in this embodiment) to the inside of a vertical apparatus main body (hereinafter referred to as “apparatus main body”) 42B in a consolidated state, and Pressurized hot water 15 is supplied into the apparatus main body 42B from the end side (upper end in the present embodiment) different from the supply of the biomass raw material 11, and the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are brought into contact with each other in a hydrothermal manner.
  • apparatus main body hereinafter referred to as “apparatus main body”
  • Hydrothermal decomposition apparatus 41B formed by decomposing and transferring the lignin component and the hemicellulose component into the pressurized hot water 15 and separating the lignin component and the hemicellulose component from the biomass raw material 11,
  • Device is intended to and a biomass discharger 51 to withdraw under normal pressure biomass solids 17 from pressure from the supply side of the pressurized hot water 15 of the main body 42B.
  • Reference numerals V 11 to V 15 denote ON-OFF valves.
  • Examples of the biomass supply device 60 that supplies from the normal pressure to the pressurized pressure include pump means such as a piston pump or a slurry pump.
  • a fixed stirring means 61 for stirring the biomass raw material 11 in a so-called plug flow compaction state is provided inside the apparatus main body 42B, and stirring is performed when the biomass raw material 11 fed into the device moves in the axial direction. Stir by action.
  • the flow of the pressurized hot water 15 and the biomass raw material 11 in the apparatus main body 42B of the hydrothermal decomposition apparatus 41B is a so-called counter flow in which the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 face each other. It is preferable to stir and flow in
  • the hydrothermal decomposition apparatus 41B is a plug flow type hydrothermal decomposition, the structure is simple, and the biomass raw material 11 which is a solid moves in parallel with the tube center axis while being stirred perpendicularly to the tube center axis. It will be.
  • the pressurized hot water 15 hot water, a solution in which a decomposition product is dissolved moves while oozing between solid particles in a counter flow with respect to the solid.
  • a uniform flow of the pressurized hot water 15 can be realized. This is because when the solid biomass raw material 11 is decomposed by the pressurized hot water 15, the decomposition product is dissolved on the hot water side. In the vicinity of the decomposition part, the viscosity is high, and hot water moves preferentially to the vicinity of the undecomposed part, and the undecomposed part is subsequently decomposed, resulting in a uniform hot water flow and uniform decomposition. Become.
  • the solid density on the outlet side of the biomass raw material 11 is reduced in the apparatus main body 42B compared to the inlet side of the biomass raw material 11, and in addition, decomposition occurs. Since the biomass solid content 17 is reduced by this, the proportion of the pressurized hot water 15 increases and the liquid residence time increases, so that the decomposition components in the liquid are excessively decomposed, so that at least the fixed stirring means 61 is provided. I have to.
  • the temperature jacket which is the temperature adjusting device of the apparatus main body 41A is divided into a plurality of 45a to 45f, and the heat medium supply parts 45a to 45d which are internal temperature maintaining means and the refrigerant supply parts 45e to 45f which are internal temperature cooling means. And consists of Then, a temperature control for maintaining a predetermined temperature (for example, 200 ° C.) to which the pressurized hot water 15 is supplied by supplying a heat medium at a predetermined temperature in the heat medium supply units 45a to 45d is performed by a control device (not shown). To ensure efficient hydrothermal decomposition.
  • a predetermined temperature for example, 200 ° C.
  • the refrigerant is supplied from the hydrothermal decomposition temperature (200 ° C.) by supplying the refrigerant at a predetermined temperature in the refrigerant supply units 45e to 45f. Since the temperature is controlled by the control device so that the temperature is rapidly lowered to a temperature at which the excessive decomposition does not proceed (140 ° C.), the excessive decomposition of hemicellulose, which is a hot water solubilizing component, is suppressed. As a result, the decrease in the yield of C5 sugar is small.
  • the temperature adjusting device has been described by taking the temperature jacket as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, a method of injecting cold water, a temperature adjusting method by external heat exchange, etc. Can be applied.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an organic raw material manufacturing system using a biomass raw material according to an example.
  • an alcohol production system 10 ⁇ / b> A using a biomass raw material according to the present embodiment includes a pretreatment device 12 for pulverizing the biomass raw material 11, and a preheated biomass pulverized material 13 with pressurized hot water.
  • the lignin component and the hemicellulose component are transferred into the pressurized hot water 15 on the liquid side by adopting a counter flow.
  • cellulose remains in the solid biomass content 17 on the solid side, and the first sugar solution (hexose) 20-1 is obtained by the first enzymatic decomposition apparatus 19-1 for enzymatic saccharification.
  • a fermentation process according to hexose (fermentation according to the final product: in this embodiment, the ethanol 23 is obtained by fermentation using the first alcohol fermentation apparatus 21-1) can be constructed.
  • ethanol as an alcohol was exemplified as what is obtained by fermentation treatment.
  • the present invention is not limited to this, and petroleum substitutes or foods and feeds that are raw materials for chemical products other than alcohols.
  • Amino acids as raw materials can be obtained by a fermentation apparatus.
  • the biomass-derived sugar liquid can be efficiently used as a substitute for a chemical product derived from crude oil, which is a depleted raw material, and as a raw material for producing the substitute.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an organic raw material alcohol production system using a biomass raw material according to the present embodiment.
  • the alcohol production system 10B using the biomass raw material according to the present embodiment includes the alcohol production system 10A shown in FIG.
  • the transferred hemicellulose component is enzymatically treated to provide a second enzyme decomposing apparatus 19-2 for enzymatic decomposition into a second sugar solution 20-2 containing pentose.
  • the enzyme decomposing apparatus, the alcohol fermentation apparatus, and the refining apparatus are separately provided in two units (the first enzyme decomposing apparatus 19-1, the second enzyme decomposing apparatus 19-2, the first alcohol fermenting apparatus 21-1, and the first decomposing apparatus). 2 alcohol fermentation apparatus 21-2, first purification apparatus 25-1, and second purification apparatus 25-2). Then, an ethanol degradation process, an alcohol fermentation process and a purification process corresponding to the first sugar liquid (hexose sugar) 20-1 and the second sugar liquid (pentose sugar) 20-2 are performed, and ethanol 23 Like to get.
  • the second sugar solution (pentose) 20-2 obtained by the second enzyme decomposing apparatus 19-2 using the second enzyme 18-2 is used to produce the second After obtaining the second alcohol fermentation broth 22-2 by the fermentation treatment by the alcohol fermentation apparatus 21-2, the ethanol 23 can be produced by the second purification apparatus 25-2.
  • Reference numeral 24-2 is a residue.
  • the hot water discharge liquid is not necessarily processed in a separate system.
  • the processes after the enzyme decomposing apparatus are shared, the processes after the alcohol fermentation apparatus are shared, or the processes after the purification apparatus are shared as appropriate. Changes can be made.
  • FIG. 11 it is a conceptual diagram which shows the alcohol manufacturing system of the organic raw material using the biomass raw material which concerns on the modification of a present Example.
  • the alcohol production system 10C using the biomass raw material according to this example is the same as the alcohol production system 10A shown in FIG. 9, in which the lignin component and the hemicellulose component are transferred in the hydrothermal decomposition apparatus 41A.
  • the pressurized hot water 15 is discharged to the outside as a hot water discharge liquid 16, sulfuric acid 71 is supplied to the hot water discharge liquid 16, and the hemicellulose component in the hot water discharge liquid 16 is decomposed with sulfuric acid to pentose.
  • the second alcohol fermentation apparatus 21-2 for producing the ethanol and the second alcohol fermentation liquid 22-2 are purified and separated into the target product ethanol 23 and the second residue 24-2. It is intended to and a purification device 25-2.
  • the ethanol 23 can be produced by fermentation using the second sugar liquid (pentose) 20-2 obtained by the sulfuric acid decomposition apparatus 73.
  • the sulfuric acid concentration is 0.1 to 5 wt%, preferably 1 to 4 wt%
  • the decomposition temperature is 100 to 140 ° C., preferably about 120 ° C.
  • the decomposition time is 30 minutes to 3 hours, preferably about 1 hour. This is because if it is out of the above range, good hemicellulose cannot be decomposed.
  • the cellulose component in the hydrothermal decomposition apparatus 41A, the cellulose component is retained in the biomass solids 17 in advance, and the hot water discharge liquid 16 of the hemicellulose component transferred to the pressurized hot water 13 side is sulfuric acid at low temperature conditions.
  • the structure of the sulfuric acid facility can be simplified and the amount of sulfuric acid used can be greatly reduced (0.6 to 0.9 times the amount of conventional sulfuric acid used).
  • the amount of sulfuric acid disposal (gypsum treatment) is reduced, so the sulfuric acid recovery and separation equipment is also small. The equipment will be made more compact.
  • the decomposition with sulfuric acid is a low temperature of 140 ° C. or lower, it is not necessary to use a conventional high-temperature (180 ° C.) acid-resistant facility, and the equipment cost can be reduced.
  • the hydrothermal decomposition apparatus 41A (41B)
  • cellulose remains in the solid biomass solids 17 on the solid side
  • the first enzymatic decomposition apparatus 19- of enzymatic saccharification 1 is used to obtain the first sugar liquid (6-carbon sugar) 20-1, and in the pressurized hot water 15 on the liquid side, the hemicellulose component soluble in the pressurized hot water 15 is separated as the hot water discharge liquid 16.
  • the second sugar solution (5-carbon sugar) 20-2 is obtained by the second enzymatic decomposition apparatus 19-2 or the sulfuric acid decomposition apparatus 73 for enzymatic saccharification, both can be efficiently separated and each saccharified. It becomes.
  • the fermentation Fermentation according to the final product: example: ethanol fermentation
  • process according to hexose and pentose can be constructed.
  • the side reaction component that becomes an inhibitor in the enzymatic saccharification reaction for obtaining hexose and the lignin component that is soluble in pressurized hot water are pressurized. Since it moves to the hot water 15 side, it becomes the biomass solid content 17 mainly composed of cellulose, and the saccharification reaction yield of hexose in the subsequent saccharification reaction is improved.
  • the hemicellulose component contained in the separated hot water discharge liquid 16 is then saccharified in the second enzymatic decomposition apparatus 19-2 to obtain a sugar liquid containing pentose.
  • ethanol 23 can be obtained by fermentation individually and efficiently.
  • the inside of the reaction apparatus is formed from the other side of the apparatus main body 42 to one side, and the supply temperature (180 to 240 ° C., for example, 200 ° C.) of the pressurized hot water 15 is kept constant.
  • An effective reaction region that is maintained for a period of time and hydrothermally decomposed (hydrothermal decomposition region A and immediately after the completion of effective reaction region A, the temperature is rapidly lowered (for example, 200 ° C.) to a temperature at which the hot water dissolved component is not excessively decomposed (for example, 140 ° C.).
  • a temperature drop region (dissolved hemicellulose hyperdegradation suppression region) B that rapidly decreases from 140 ° C. to 140 ° C., the hemicellulose overdecomposition is suppressed, and as a result, the decrease in the yield of C5 sugar is suppressed. Can do.
  • the cellulose-based component and the hemicellulose component are transferred to the pressurized hot water from the biomass raw material and separated from each other, and the excessive decomposition of the hemicellulose is suppressed.
  • Production of sugar liquid (6-carbon sugar liquid, 5-carbon sugar liquid) and efficient production of various organic raw materials (for example, alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) based on the sugar liquid It becomes possible to provide an organic raw material manufacturing system using a biomass raw material that can be produced.
  • a cellulose-based component is separated from a biomass raw material by a hydrothermal decomposition apparatus to efficiently produce a sugar solution, and various organic (for example, Alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) can be efficiently produced.
  • various organic for example, Alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.

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Abstract

　装置本体４２の一方側から固体のバイオマス原料１１を供給すると共に、他方側から加圧熱水１５を供給させ、両者を対向接触させつつバイオマス原料１１を水熱分解させ、熱水溶解成分を熱水中に溶解させ、装置本体４２の一方側から加圧熱水を熱水排出液１６として外部に排出すると共に、他方側からバイオマス固形分１７を外部に排出させるバイオマスの水熱分解装置であって、水熱分解を一定時間行った後に、温度を急降下させる内部温度冷却手段と、内部温度を計測する温度測定部Ｔ1～Ｔ8と、温度測定部Ｔ1～Ｔ8の温度計測結果を基に、内部温度冷却手段により内部温度を所定の冷却温度となるように制御する制御装置１００とを有する。

Description

バイオマスの水熱分解装置及びその温度制御方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム
　本発明は、バイオマス原料を効率よく水熱分解することができるバイオマスの水熱分解装置及びその温度制御方法、並びにそれを用いた例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等の有機原料を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムに関する。
　従来、希硫酸、濃硫酸による木材等のバイオマスの糖化処理後、固液分離し、液相を中和処理し、エタノール発酵等の原料として利用するエタノール等の製造技術が実用化されている（特許文献１、特許文献２）。
　また、糖を出発原料として、化学工業原料生産（例えば乳酸発酵等）も考えられる。
　ここで、バイオマスとは、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう（ＪＩＳ　Ｋ　３６００　１２５８参照）。
　ここで、現在アルコール原料として用いられているサトウキビ、トウモロコシ等は本来食用に供されるものであるが、これらの食用資源を長期的、安定的に工業用利用資源とすることは、有効食料品のライフサイクルの観点から、好ましくない。
　このため、将来的に有用な資源と考えられる草本系バイオマスや木質系バイオマスのようなセルロース系資源を有効活用するのは、重要な課題である。
　また、セルロース系資源では、セルロースは３８～５０％、ヘミセルロース成分が２３～３２％と様々で、発酵原料にならないリグニン成分も１５～２２％とそれぞれ異なっている。多くの課題を抱えたままの工業化研究のため、原料は固定的に想定されており、原料の汎用性を考慮した生産システムの技術の開示は未だないのが現状である。
　さらに、元来、澱粉原料に較べて発酵原料に不利な方法で、ごみ問題、地球温暖化防止対応などを目標に考えるのであるから、原料を固定的に考えた生産システムでは意味が薄れる。広く一般の廃棄物に適用できなければならない。酵素糖化法そのものも、効率が悪すぎて、将来課題とされているのが現状である。酸処理による糖化率も、過剰反応による糖の過分解などで、およそ７５％（糖化可能成分基準）前後とかなり小さい値となっている。従って、セルロース系資源に対して、エタノール生産収率はおよそ２５％に止まっている（非特許文献１、特許文献３）。
　なお、特許文献１乃至３の従来の技術では、副反応生成物が酵素糖化阻害を引起し糖収率が減少する現象が起きていたので、酵素糖化阻害物質を除去し、セルロース主体による酵素糖化性を高める水熱分解装置の提案を先にした（特許文献４及び５）。
特表平９－５０７３８６号公報 特表平１１－５０６９３４号公報 特開２００５－１６８３３５号公報 特開２００９－１８３８０５号公報 特開２００９－１８３１５４号公報
日経バイオビジネス、ｐ．５２、2002年9月
　前述した特許文献４及び５における水熱分解装置では、バイオマスと加圧熱水とを対向接触するように供給して、内部熱交換で水熱反応させているが、内部温度において温度分布が発生している。
　図１３に、従来例によるバイオマスを熱水で水熱分解する垂直型の装置の模式図を示す。
　図１３に示すように、垂直型の水熱分解装置では、バイオマス（固体）１１を下部側から装置本体４２内部に供給し、内部に設けた搬送スクリュー４３により上方側に移動させ、上部側からバイオマス固形分（熱水不可溶分）１７を外部に排出させている。
　これに対し、加圧熱水（以下、「熱水」ともいう）１５は上部側から装置本体４２の内部に供給し、バイオマス１１と対向接触し、下部側から熱水排出液１６を外部に排出させている。よって、装置本体４２内においては、熱水１５を供給する側（上部側）から下部側（バイオマスの供給側）に向かって徐々に温度が降下している。
　図１４にバイオマスの熱水による分解の様子を示す。
　図１４に示すように、バイオマス（セルロース系原料）には、セルロース以外にヘミセルロースやリグニンが含まれており、具体的にはセルロースをヘミセルロースが束ね、リグニンが接着している構造を有している。
　バイオマスは水熱分解後には、熱水不溶分（固形分）と熱水可溶分とに分けられることとなる。
　よって、バイオマス原料１１が加圧熱水１５により高温（１８０～２４０℃）の温度域で水熱分解され、熱水側にヘミセルロースを溶解させると共に、リグニンも分解・溶解させており、その結果熱水側にはヘミセルロース等が溶解されることとなる。
　熱水に可溶化された後の熱水可溶化ヘミセルロースの状態では、高温（１８０～２４０℃）の温度域では過分解が生じる、という問題がある。
　すなわち、バイオマス原料１１が内部に投入されて、加圧熱水１５に接触した直後において、全てのヘミセルロースが可溶化する場合には、可溶化ヘミセルロースは対向接触の作用により熱水排出液１６として、外部に直ちに排出されるので、過分解時間は短い。しかし、加圧熱水１５中をバイオマス原料が上昇し、バイオマス固形分１７として排出される近傍で可溶化された場合には、熱水排出液１６として装置下部側から外部に排出されるまで長い間高温の熱水と接触しているので、過分解が進行することとなり、さらに問題となる。
　このヘミセルロースの過分解は、Ｃ５糖の原料となるヘミセルロースの収率が低下するので、熱水可溶化分のヘミセルロースの過分解を抑制して、プラント運転効率の向上を図ることが切望されている。
　また、熱水中への過分解物の混入は、後流側設備におけるＣ５糖の発酵及びアルコールの発酵の発酵阻害要因となるので、この阻害物の発生を阻止することも必要となる。
　本発明は、前記課題に鑑み、バイオマス原料からセルロース主体の成分を分離することができるバイオマスの水熱分解処理において、熱水可溶化分のヘミセルロースの過分解を抑制することができるバイオマスの水熱分解装置及び温度制御方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システムを提供する。
　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、装置本体の一方側から固体のバイオマス原料を供給すると共に、他方側から加圧熱水を供給させ、装置本体内にて両者を対向接触させつつバイオマスを水熱分解させ、熱水溶解成分を熱水中に溶解させ、装置本体の一方側から加圧熱水を外部に排出すると共に、他方側からバイオマス原料を外部に排出させるバイオマスの水熱分解装置であって、水熱分解を一定時間行った後に、温度を急降下させる内部温度冷却手段と、内部温度を計測する温度測定部と、温度測定部の温度計測結果を基に、前記内部温度冷却手段により内部温度を所定の冷却温度となるように制御する制御装置とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。
　第２の発明は、第１の発明において、前記内部温度冷却手段が、水熱分解が終了した直後に、熱水溶解成分が過分解しない温度まで温度を急降下させる温度降下領域に温度調整することを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。
　第３の発明は、第１又は２の発明において、装置本体の他方側から一方側に向かって形成され、加圧熱水の供給温度を一定時間保持する内部温度維持手段を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。
　第４の発明は、第１又は２の発明において、前記内部温度冷却手段が、外部よりの冷水、又は装置本体から抜き出した熱水を第１の熱交換器で熱交換させた冷水を供給するものであることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。
　第５の発明は、第３の発明において、前記内部温度維持手段が、外部よりの熱水、又は装置本体から抜き出した熱水を第２の熱交換器で熱交換させた熱水を供給するものであることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。
　第６の発明は、第２の発明において、前記加圧熱水の供給温度が１８０℃乃至２４０℃のいずれか一の所定温度であり、前記熱水溶解成分が過分解しない温度が１４０℃以下であり、前記温度降下領域は、加圧熱水が供給された温度から、１４０℃以下まで降下する温度範囲であることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。
　第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記水熱分解装置が、傾斜型又は垂直型の装置であることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置にある。
　第８の発明は、バイオマス原料を前処理する前処理装置と、第１乃至７の発明のいずれか一つのバイオマス水熱分解装置と、前記バイオマス水熱分解装置から排出されるバイオマス固形分中のセルロースを酵素処理して６炭糖を含む糖液に酵素分解する第１の酵素分解装置と、該第１の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。
　第９の発明は、第８の発明において、熱水排出液中のヘミセルロース成分を酵素処理して５炭糖を含む糖液に酵素分解する第２の酵素分解装置と、該第２の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。
　第１０の発明は、第８の発明において、前記水熱分解装置から排出される熱水排出液中のヘミセルロース成分を硫酸分解して５炭糖を含む第２の糖液に分解する硫酸分解装置と、硫酸分解装置で得られた第２の糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する第２の発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムにある。
　本発明によれば、水熱分解を効率よく行うと共に、水熱分解を一定時間行った後に、温度を急降下させる内部温度冷却手段により急冷させるので、可溶化分となった熱水可溶化ヘミセルロースの過分解を抑制させることができる。この結果、熱水可溶化分であるヘミセルロースの過分解が抑制され、これによりＣ５糖の収率の低下が少ないものとなる。
図１－１は、実施例１に係る水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。 図１－２は、実施例１に係る水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。 図２は、実施例１に係る他の水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。 図３は、実施例１に係る他の水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。 図４は、実施例１に係る他の水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。 図５は、本発明の実施例の制御系のブロック図である。 図６は、制御のフローチャートである。 図７は、実施例２に係る水熱分解装置の概略図である。 図８は、実施例３に係る他の水熱分解装置の概略図である。 図９は、実施例４に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコール製造システムの概略図である。 図１０は、実施例５に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコール製造システムの概略図である。 図１１は、実施例５に係るバイオマス原料を用いた有機原料である他のアルコール製造システムの概略図である。 図１２は、熱水可溶分中のキシロース減少率と分解時間との関係を示す図である。 図１３は、従来例に係るバイオマスを熱水で水熱分解する垂直型の装置の模式図である。 図１４は、バイオマスの熱水による分解の様子を示す図である。
　以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　本発明に係る実施例に係るバイオマスの水熱分解装置について、図面を参照して説明する。
　図１－１は、実施例１に係るバイオマスの水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。図１－２は、実施例１に係る他のバイオマスの水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。
　図１－１に示すように、本実施例に係るバイオマスの水熱分解装置は、装置本体４２の一方側から固体のバイオマス原料１１を搬送スクリュー４３により供給すると共に、他方側から加圧熱水１５を供給させ、装置本体４２内にて両者を対向接触させつつバイオマス原料１１を水熱分解させ、熱水溶解成分（ヘミセルロース成分）を熱水中に溶解させ、装置本体４２の一方側から加圧熱水を熱水排出液１６として外部に排出すると共に、他方側からバイオマス固形分（熱水不可溶分）１７を外部に排出させるバイオマスの水熱分解装置であって、水熱分解を一定時間行った後に、温度を急降下させる内部温度冷却手段と、内部温度を計測する温度測定部Ｔ1～Ｔ8と、温度測定部Ｔ1～Ｔ8の温度計測結果を基に、内部温度冷却手段により内部温度を所定の冷却温度となるように制御する制御装置１００とを有するものである。
　また、本実施例では、水熱反応の温度を良好に維持するように、バイオマスの水熱分解装置の装置本体４２の他方側から一方側に向かって形成され、加圧熱水１５の供給温度（１８０～２４０℃、例えば２００℃）を一定時間保持し、水熱分解させる有効反応領域（水熱分解領域）Ａに温度調整する内部温度維持手段を設けている。
　本実施例では、内部温度維持手段として、熱水１１０を外部より供給すると共に、内部温度冷却手段として冷水１１１を外部より供給するようにしている。
　なお、図中、１００は制御装置、Ｖ1～Ｖ6は開閉弁及びＰ1は熱水供給ポンプ、Ｐ2は冷水供給ポンプを各々図示する。
　ここで、前記所定の冷却温度とは、熱水溶解成分のヘミセルロースが過分解しない温度をいい、例えば１４０℃以下とするのが好ましい。
　よって、内部温度冷却手段により、水熱反応の温度から、熱水溶解成分のヘミセルロースが過分解しない温度まで温度を急降下（例えば２００℃から１４０℃まで急降下）させ、温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂを形成するようにしている。
　そして、内部温度維持手段により有効反応領域（水熱分解領域）Ａを所定温度に維持すると共に、有効反応領域Ａが終了した直後に、熱水溶解成分が過分解しない温度（例えば１４０℃以下）まで温度を急降下（例えば２００℃から１４０℃まで急降下）させる温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂを形成するように、内部温度冷却手段で温度調整するようにして、可溶化分となった熱水可溶化ヘミセルロースの過分解を抑制するようにしている。
　なお、本実施例では、内部温度維持手段を設けているが、装置内部の温度が所定時間一定に維持される場合には、不要となるので、その設置は、装置の特性に応じて設けるようにすればよい。
　図５は本発明の実施例の制御系のブロック図であり、図６は制御のフローチャートである。
　ここで、図１に示す制御装置１００は、マイコンなどで構成されている。図５に示すように、制御装置１００には、記憶部１００ａが設けられている。記憶部１００ａは、ＲＡＭやＲＯＭなどから構成され、プログラムやデータが格納されている。
　記憶部１００ａには、水熱分解装置を稼働するため、バイオマス原料１１及び加圧熱水１５のデータが格納されている。このデータは、例えば、バイオマス原料１１の供給温度が１００℃に設定されている。また、加圧熱水１５の供給温度が例えば２００℃に設定されている。また、水熱分解させる有効反応領域（水熱分解領域）Ａは、加圧熱水１５の供給温度と同じ２００℃に設定され、反応時間は５～２０分の所定の時間に設定されている。なお、反応時間はバイオマス原料の種類等によって、適宜変更される。また、温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂは１８０℃から１４０℃に急降下させるように設定されている。また、制御装置１００には、温度測定部Ｔ1～Ｔ8、開閉弁Ｖ1～Ｖ6、及び熱水供給ポンプＰ1、冷水供給ポンプＰ2が接続されている。
　本実施例では、開閉弁Ｖ1～Ｖ2は、熱水１１０の供給を行うものであり、開閉弁Ｖ3～Ｖ6は、冷水１１１の供給を行うものである。
　この制御装置１００は、温度測定部Ｔ1～Ｔ8から入力された内部温度情報に基づき、記憶部１００ａに予め格納されたプログラムやデータに従って、上述した開閉弁Ｖ1～Ｖ6及び熱水供給ポンプＰ1、冷水供給ポンプＰ2を統括的に制御する。
　制御装置１００は、図６に示すように、バイオマスの水熱分解開始指令に基づき、加圧熱水１５及びバイオマス原料１１の供給を行い、バイオマス原料１１の水熱分解を開始する（ステップＳ１）。
　これにより、バイオマス原料１１と加圧熱水１５とを装置本体４２内部で対向接触させ、水熱分解すると共に、加圧熱水１５の供給温度（２００℃）を一定時間保持し、水熱分解させる有効反応領域（水熱分解領域）Ａを形成する温度制御と、有効反応領域Ａが終了した直後に、熱水溶解成分が過分解しない温度（例えば１４０℃）まで温度を急降下（例えば２００℃から１４０℃まで急降下）させる温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂを形成する温度制御と、の水熱分解温度調整制御を行う（ステップＳ２）。
　水熱分解反応が終了したら、バイオマス原料１１及び加圧熱水１５の供給を停止し、水熱分解を終了する（ステップＳ３）。
　ステップＳ２において、温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂの温度制御では、温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂの領域の長さ、すなわち熱水可溶分が温度降下領域Ｂを滞留する時間が最小となるように、冷水１１１の投入位置毎に開閉弁Ｖ3～Ｖ6を適宜開閉し注入量を制御する。
　また、ステップＳ２において、反応時間が短い場合や、温度低下が少ない場合には、水熱分解させる有効反応領域（水熱分解領域）Ａの制御が適切になされるので、一定の温度を保持できる場合等には、熱水１１０の供給を不要としてもよい。
　ここで、本発明の温度調整手段である内部温度維持手段及び内部温度冷却手段の設置において、装置本体内部における水熱分解のための混合状態をモデル化する場合に、連続槽型反応器モデルの考え方を適用することができる。
　この連続槽型反応器モデルは、反応器である装置本体の混合特性を仮想的に小さな完全混合槽を直列に複数結合した状態としてモデル化する。
　この複数の完全混合槽の数（Ｎ）は、装置本体個々の特性により変化するが、実際に設置された装置本体のＮが決定された場合、このＮの数以上に、内部温度維持手段、内部温度冷却手段を設置するようにするのが好ましい。
　また、温度調整方法としては、図１－１に示すような冷媒（冷水）１１１や熱水１１０を直接供給する直接温度調整方法や、図１－２に示すような多段ジャケット４５ａ～４５ｆを用いた間接温度調整方法等を例示することができる。
　なお、熱水１１０や冷水１１１を装置本体４２内に直接供給すると、内部の濃度が変化するので、濃度変化を避けるためには、間接温度調整方法とするのが、好ましい。
　このように、本実施例では、温度測定部Ｔ1～Ｔ8の温度計測結果を基に、内部温度維持手段及び内部温度冷却手段により、内部温度を所定の温度となるように制御装置１００で温度制御することにより、加圧熱水１５が供給された温度（例えば２００℃）と同等の温度を内部温度維持手段で維持し、水熱分解を効率よく行うようにしている。そして、この水熱分解が終了した直後に、水熱分解して可溶化分となった熱水可溶化ヘミセルロースの過分解を抑制させるために、水熱分解温度（２００℃）から過分解が進行しない温度（１４０℃）まで、急激に温度降下させる温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂを形成するように内部温度冷却手段で急冷するので、溶解ヘミセルロースの過分解を大幅に抑制することができる。これによりＣ５糖の収率の低下が少ないものとなる。
図２は、実施例１に係る他のバイオマスの水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。
　前記冷水１１１や熱水１１０を外部から供給する場合には、装置本体４２の内部の濃度が薄まることとなる。
　そこで、本実施例では、図２に示すように、前記冷水を供給する場合において、装置本体４２から加圧熱水１５の一部を抜き出し、第１の熱交換器１１２で所定の温度に冷却して冷水１５ｂとし、循環ラインＬ2を介して、再度装置本体４２内に冷水１５ｂを供給するようにしてもよい。また、装置本体４２から熱水１５の一部を外部へ一度抜出し、第２の熱交換器１１３で所定の温度として、循環ラインＬ1を介して、再度装置本体４２内に熱交換した熱水１５ａを供給するようにしてもよい。
　これにより装置本体４２の内部の濃度に変化がないので、目標どおりの水熱分解処理を行うことができる。
　図３は、実施例１に係る他のバイオマスの水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。本実施例では、図３に示すように、加圧熱水１５の供給を四箇所として装置本体４２の下方まで熱水１１０を供給することで、装置本体４２のほぼ全域を有効反応領域（水熱分解領域）Ａとし、装置本体４２の下部領域において二箇所から冷水１１１を供給することで、温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂを構成している。この結果、図１－１等に示した装置と較べて、温度測定部Ｔ1を一箇所省くことができることとなり、装置本体４２の槽高さを小さくできるので、装置本体４２のコンパクト化を図ることができる。
　図４は、実施例１に係る他のバイオマスの水熱分解装置及び温度分布を示す概念図である。図４に示すように、有効反応領域（水熱分解領域）Ａが１８０℃以上である場合（２００℃）、有効反応領域温度（２００℃）を所定時間維持し、その後、１８０℃まで温度を低下させる第１の温度降領域Ｂ1と、その後直ちに過分解しない温度まで冷却させる第２の温度降下領域（１８０～１４０℃へ降下）Ｂ2を設けるようにしてもよい。
　これは、例えばヘミセルロース成分でも５単糖へ糖化した際、アラビノース、キシロースといった種類の異なる糖においては、２００℃よりも低い温度で溶解するものがある。よって、アラビノースに変化するヘミセルロース成分では低い温度（１８０℃）でも溶解するので、先ず１８０℃近傍にてこれらの成分を溶解させた後に、キシロースに変化するヘミセルロース成分を高い温度（２００℃）で溶解させるようにしてもよい。
　なお、加圧熱水１５に溶解されたヘミセルロースは、溶解直後に下方側に流れる加圧熱水１５が温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解領域）Ｂを短い時間で通過するので、過分解が少ないものとなる。
　ここで、本発明で、過分解を抑制する温度として１４０℃以下まで温度降下させる理由を図１２の熱水可溶分中のキシロース減少率のグラフを参照して説明する。
　図１２に示すように、１４０℃以上の温度範囲は、熱水可溶化成分であるヘミセルロースが過分解する領域であるからである。
　図１２においては、バイオマスから一度ヘミセルロースを溶解させた熱水を用い、各温度において、熱水に可溶化したヘミセルロースの時間の経過による分解状態を確認したものである。なお、ヘミセルロースを直接測定することができないので、Ｃ５糖（キシロース）に変換したものの減少率を示している。
　前述したように、熱水に可溶化された後の熱水可溶化ヘミセルロースの状態（いわゆる裸の状態）では、１４０℃以上の温度域において過分解が生じるので、本発明のように、速やかに１４０℃以下まで急冷する必要がある。
　また、装置本体から排出する熱水排出液１６の排出温度は、冷却により１４０℃以下となっていれば、直ぐに排出してもよいが、例えば約１００～１２０℃程度まで除冷却する除冷領域Ｃを有し、次工程に送るようにしてもよい。
　また、有効反応領域（水熱分解領域）Ａの温度制御における反応時間は、２０分以下、５分～１５分とするのが好ましい。これはあまり長く反応を行うと熱水中を溶解したヘミセルロースが留まり、過分解物の割合が増大し、好ましくないからである。
　反応圧力は、装置本体４２Ａの反応温度（１８０～２４０℃）の各温度の水の飽和蒸気圧に、更に０．１～０．５ＭＰａの高い圧力を加えることとするのが好ましい。
　また、本発明においては、加圧熱水１５とバイオマス原料１１とは、対向接触させており、バイオマス固形分１７が排出される上端部側では、加圧熱水１５にバイオマス原料１１が洗浄されることとなり、仮に過分解成分が存在する場合においても、その洗浄効果により固体状態での外部への持ち出しが削減され、バイオマス固形分１７は純粋なものとなり、反応阻害が起こりにくい６炭糖の粗原料を得ることができる。
　次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解装置の具体例について、図面を参照して説明する。
　図７は、実施例２に係るバイオマスの水熱分解装置を示す概略図である。
　図７に示すように、本実施例に係るバイオマスの水熱分解装置４１Ａは、バイオマス原料１１を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置３１と、供給されたバイオマス原料（本実施例では、例えば麦わら等）１１を、下端部側から垂直型装置本体（以下「装置本体」という）４２Ａの内部に搬送スクリュー４３により徐々に搬送すると共に、前記バイオマス原料１１の供給箇所とは異なる上端部側から加圧熱水１５を装置本体４２Ａ内部に供給し、バイオマス原料１１と加圧熱水１５とを対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水１５中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス原料１１中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解装置４１Ａと、装置本体４２Ａの上端部側からバイオマス固形分１７を加圧下から常圧下に抜出すバイオマス抜出装置５１とを具備するものである。なお、図中、符号５４は脱水液、５５は加圧窒素を各々図示する。
　このような水熱分解装置４１Ａを用いることにより、装置内部において、バイオマス原料１１と加圧熱水１５とが対向接触されることとなり、この結果、目的成分であるセルロース（酵素糖化により６炭糖液となる）を生成する水熱反応以外の副反応物（リグニン成分、ヘミセルロース成分）を加圧熱水１５中に移行させることにより、セルロース主体のバイオマス固形分１７を得ることができる。
　この際、装置本体４１Ａの温度調整装置である温度ジャケットを複数４５ａ～４５ｆに分割し、熱媒供給部４５ａ～４５ｄと、冷媒供給部４５ｅ～４５ｆとから構成している。
　そして、熱媒供給部４５ａ～４５ｄにおいて所定温度の熱媒を供給することにより、加圧熱水１５が供給された所定の温度（例えば２００℃）を維持する温度制御を図示しない制御装置にて行い、水熱分解を効率よく行うようにしている。
　その後、冷媒により可溶化分となった熱水可溶化ヘミセルロースの過分解を抑制させるために、冷媒供給部４５ｅ～４５ｆにおいて所定温度の冷媒を供給することにより、水熱分解温度（２００℃）から過分解が進行しない温度（１４０℃）まで、急激に温度降下させように制御装置により温度制御しているので、熱水可溶化成分であるヘミセルロースの過分解が抑制される。これによりＣ５糖の収率の低下が少ないものとものとなる。
　その結果、バイオマス固形分１７では、セルロースを効率よく６炭糖を含む第１の糖液に糖化させて、該糖液を基点として、各種有機原料（例えばアルコール類）を効率よく製造することができる。
　一方、水熱分解装置４１Ａから排出された熱水排出液１６中のヘミセルロース成分は、５炭糖を含む第２の糖液に糖化させ、該糖液を基点として、各種有機原料（例えばアルコール類）を効率よく製造することができる。
　なお、本実施例では、バイオマス原料１１を下端部側から供給しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これとは逆に上端部側から供給するようにしてもよく、この際には、加圧熱水１５は下端部側から供給する。
　前記常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置３１としては、例えばピストンポンプ又はスラリーポンプ等のポンプ手段を挙げることができる。
　また、水熱分解装置４１Ａは、本実施例では、図４に示すように垂直型の装置としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、傾斜型や水平型の水熱分解装置としてもよい。
　ここで、水熱分解装置を傾斜型又は垂直型とするのは、水熱分解反応において発生したガスや原料中に持ち込まれたガス等が上方から速やかに抜けることができ好ましいからである。また、加圧熱水１５で分解生成物を抽出するので、抽出効率の点において上方から下方に向かって抽出物の濃度が高まることとなり、好ましいものとなる。
　本実施例に係る水熱分解装置４１Ａでは、前記搬送スクリュー４３を設けることにより、１）固液カウンターフローでの固形分の搬送が可能となる。２）装置本体４２Ａ内で固液の分離が可能となる。３）装置本体４２Ａ内で固体表面、固体中の加圧熱水１５の混合が進み反応が促進される。
　また、前記搬送スクリュー４３に熱水排出液１６の抜出し孔の閉塞を防止するスクレーパー（図示せず）を設けるようにしてもよい。
　また、本実施例では温度調節装置について温度ジャケットを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷水を注入する方法や、外部熱交換による温度調整方法等を適宜適用することができる。
　次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解装置の他の実施例について、図面を参照して説明する。
　図８は、実施例３に係る他のバイオマスの水熱分解装置を示す概略図である。
　図８に示すように、本実施例に係るバイオマスの水熱分解装置４１Ｂは、バイオマス原料（本実施例では、例えば麦わら等）１１を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置６０と、供給されたバイオマス原料１１を、上下のいずれかの端部側（本実施例では下端側）から垂直型装置本体（以下「装置本体」という）４２Ｂの内部を圧密状態で徐々に移動させると共に、前記バイオマス原料１１の供給とは異なる端部側（本実施例では上端）から加圧熱水１５を装置本体４２Ｂ内部に供給し、バイオマス原料１１と加圧熱水１５とを対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水１５中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス原料１１中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解装置４１Ｂと、該装置本体４２Ｂの加圧熱水１５の供給部側からバイオマス固形分１７を加圧下から常圧下に抜出すバイオマス抜出装置５１とを具備するものである。なお、符号Ｖ11～Ｖ15はＯＮ－ＯＦＦ弁を示す。
　前記常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置６０としては、例えばピストンポンプ又はスラリーポンプ等のポンプ手段を挙げることができる。
　本実施例では、前記装置本体４２Ｂ内部にバイオマス原料１１をいわゆるプラグフローの圧密状態で撹拌する固定撹拌手段６１を設けており、内部に送り込まれるバイオマス原料１１を軸方向に移動する際に、撹拌作用により撹拌するようにしている。
　この固定撹拌手段６１を設けることにより、装置本体４２Ｂ内で固体表面、固体中の加圧熱水１５の混合が進み反応が促進される。
　ここで、本発明では、水熱分解装置４１Ｂの装置本体４２Ｂ内の加圧熱水１５とバイオマス原料１１との流動は、バイオマス原料１１と加圧熱水１５とを対向接触させる、いわゆるカウンターフローで撹拌・流動するようにすることが好ましい。
　水熱分解装置４１Ｂは、プラグフロー型による水熱分解であるので、構造が簡易であり、固体であるバイオマス原料１１は、管中心軸と垂直に攪拌されながら、管中心軸と平行に移動することとなる。一方加圧熱水１５（熱水、分解物が溶解した液）は、固体に対しカウンターフローにて固体粒子間に滲みながら移動する。
　また、プラグフローでは、加圧熱水１５の均一な流れを実現することができる。なぜならば、固体のバイオマス原料１１が加圧熱水１５により分解すると、分解物が熱水側に溶解する。分解部近傍は高粘度となり、未分解部近傍へ優先的に熱水が移動し、未分解部が続いて分解することとなり、均一な熱水の流れになり、均一な分解が実現することとなる。
　また、水熱分解装置４１Ｂにおける装置本体４２Ｂ内面の管壁の抵抗により、装置本体４２Ｂ内において、バイオマス原料１１の入口側に比べ、バイオマス原料１１の出口側の固体密度が減少し、加えて分解によりバイオマス固形分１７が減少するため、加圧熱水１５の占める割合が増加し、液滞留時間が増加することにより、液中の分解成分が過分解するので、少なくとも固定撹拌手段６１を設けるようにしている。
　この際、装置本体４１Ａの温度調整装置である温度ジャケットを複数４５ａ～４５ｆに分割し、内部温度維持手段である熱媒供給部４５ａ～４５ｄと、内部温度冷却手段である冷媒供給部４５ｅ～４５ｆとから構成している。
　そして、熱媒供給部４５ａ～４５ｄにおいて所定温度の熱媒を供給することにより、加圧熱水１５が供給された所定の温度（例えば２００℃）を維持する温度制御を図示しない制御装置にて行い、水熱分解を効率よく行うようにしている。
　その後、冷媒により可溶化分となった熱水可溶化ヘミセルロースの過分解を抑制させるために、冷媒供給部４５ｅ～４５ｆにおいて所定温度の冷媒を供給することにより、水熱分解温度（２００℃）から過分解が進行しない温度（１４０℃）まで、急激に温度降下させように制御装置により温度制御しているので、熱水可溶化成分であるヘミセルロースの過分解が抑制される。これによりＣ５糖の収率の低下が少ないものとものとなる。
　また、本実施例では温度調節装置について温度ジャケットを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷水を注入する方法や、外部熱交換による温度調整方法等を適宜適用することができる。
　本発明による実施例４に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコールの製造システムについて、図面を参照して説明する。図９は、実施例に係るバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムを示す概念図である。
　図９に示すように、本実施例に係るバイオマス原料を用いたアルコールの製造システム１０Ａは、バイオマス原料１１を例えば粉砕処理する前処理装置１２と、前処理したバイオマス粉砕物１３を加圧熱水１５と対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水１５中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス固体中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる図７に示す水熱分解装置４１Ａと、前記水熱分解装置４１Ａから排出されるバイオマス固形分１７中のセルロースを酵素処理して６炭糖を含む糖液に第１の酵素（セルラーゼ）１８－１で酵素分解する第１の酵素分解装置１９－１と、第１の酵素分解装置１９－１で得られた第１の糖液（６炭糖）２０－１を用いて、発酵処理によりアルコール類（本実施の形態ではエタノール）を製造する第１のアルコール発酵装置２１－１と、第１のアルコール発酵液２２－１を精製して目的生成物のエタノール２３と残渣２４－１とに分離処理する第１の精製装置２５－１とを具備するものである。
　本発明によれば、図７又は図８に示すような水熱分解装置４１Ａ、４１Ｂにおいて、カウンターフローを採用することにより、液体側の加圧熱水１５中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を移行させ、固体側のバイオマス固形分１７にはセルロースがとどまることとなり、酵素糖化の第１の酵素分解装置１９－１により第１の糖液（６炭糖）２０－１を得ることとなる。
　そして、６炭糖に応じた発酵（最終製品に応じた発酵：本実施例では第１のアルコール発酵装置２１－１を用いてエタノール２３を発酵により求める）プロセスを構築することができる。
　本実施例では、発酵処理により求めるものとして、アルコール類のエタノールを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アルコール類以外の、化成品原料となる石油代替品類又は食品・飼料原料となるアミノ酸類を発酵装置により得ることができる。
　ここで、糖液を基点とした化成品としては、例えばＬＰＧ、自動用燃料、航空機用ジェット燃料、灯油、ディーゼル油、各種重油、燃料ガス、ナフサ、ナフサ分解物であるエチレングリコール、エタノールアミン、アルコールエトキシレート、塩ビポリマー、アルキルアルミニウム、ＰＶＡ、酢酸ビニルエマルジョン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＭＭＡ樹脂、ナイロン、ポリエステル等を挙げることができる。よって、枯渇原料である原油由来の化成品の代替品及びその代替品製造原料としてバイオマス由来の糖液を効率的に利用することができる。
　本発明による実施例５に係るバイオマス原料を用いた有機原料であるアルコール製造システムについて、図面を参照して説明する。
　図１０は、本実施例に係るバイオマス原料を用いた有機原料のアルコール製造システムを示す概念図である。
　図１０に示すように、本実施例に係るバイオマス原料を用いたアルコールの製造システム１０Ｂは、図９に示すアルコール製造システム１０Ａにおいて、水熱分解装置４１Ａから排出される熱水排出液１６中に移行されたヘミセルロース成分を酵素処理して５炭糖を含む第２の糖液２０－２に酵素分解する第２の酵素分解装置１９－２を設けてなるものである。
　なお、酵素分解装置、アルコール発酵装置、精製装置は、それぞれ別途２機（第１の酵素分解装置１９－１、第２の酵素分解装置１９－２、第１のアルコール発酵装置２１－１、第２のアルコール発酵装置２１－２、第１の精製装置２５－１、第２の精製装置２５－２）設置している。そして、第１の糖液（６炭糖）２０－１、第２の糖液（５炭糖）２０－２に応じた酵素分解工程、アルコール発酵工程及び精製工程を行うようにして、エタノール２３を得るようにしている。
　そして、本実施例では、第２の酵素１８－２を用いた第２の酵素分解装置１９－２で得られた第２の糖液（５炭糖）２０－２を用いて、第２のアルコール発酵装置２１－２による発酵処理により、第２のアルコール発酵液２２－２を得た後、第２の精製装置２５－２によりエタノール２３を製造することができる。なお、符号２４－２は残渣である。
　なお、熱水排出液は必ずしも別系統において処理するものではなく、例えば酵素分解装置以降の工程を共通化したり、アルコール発酵装置以降の工程を共通化したり、あるいは精製装置以降を共通化する等適宜変更を行うことができる。
　図１１に、本実施例の変形例に係るバイオマス原料を用いた有機原料のアルコール製造システムを示す概念図である。
　図１１に示すように、本実施例に係るバイオマス原料を用いたアルコールの製造システム１０Ｃは、図９に示すアルコール製造システム１０Ａにおいて、前記水熱分解装置４１Ａ内において、リグニン成分及びヘミセルロース成分が移行された加圧熱水１５を熱水排出液１６として外部に排出し、該熱水排出液１６に硫酸７１を供給して、熱水排出液１６中のヘミセルロース成分を硫酸分解して５炭糖を含む第２の糖液２０－２に分解する硫酸分解装置７３と、得られた第２の糖液（５炭糖）２０－２を用いて、発酵処理によりアルコール類（本実施の形態ではエタノール）を製造する第２のアルコール発酵装置２１－２と、第２のアルコール発酵液２２－２を精製して目的生成物のエタノール２３と第２の残渣２４－２とに分離処理する第２の精製装置２５－２とを具備するものである。
　そして、本実施例では、硫酸分解装置７３で得られた第２の糖液（５炭糖）２０－２を用いて、発酵処理によりエタノール２３を製造することができる。
　ここで、本発明における硫酸分解処置装置での分解条件としては、硫酸濃度が０．１～５重量％、好ましくは１～４重量％とし、分解温度が１００～１４０℃、好ましくは約１２０℃前後とし、分解時間としては、３０分から３時間、好ましくは１時間前後としている。これは、上記範囲外であると、良好なヘミセルロースの分解を行うことができないからである。
　従来において、バイオマス原料をそのまま硫酸分解するような場合には、１重量％の硫酸を用いて、約１８０℃という高温で１０分程度の分解処理を行っているが、硫酸が後流側のセルロースの酵素糖化の際に阻害物質として働くので、６炭糖の収率が低下していた。
　これに対して、本発明では、水熱分解装置４１Ａにおいて、予めセルロース成分をバイオマス固形分１７に留まらせ、加圧熱水１３側に移行したヘミセルロース成分の熱水排出液１６を低温条件で硫酸処理するので、硫酸設備の構造が簡略化できると共に、硫酸の使用量が大幅に低減（従来硫酸使用量の０．６～０．９倍）されることとなる。その結果、硫酸の廃棄処理（石膏処理）量が低減するので、硫酸回収分離設備も小型のものとなり。設備のコンパクト化を図ることとなる。
　また、硫酸での分解は、１４０℃以下の低温であるので、従来のような高温（１８０℃）用の耐酸設備とする必要がなく、設備コストの低廉を図ることもできる。
　本発明によれば、水熱分解装置４１Ａ（４１Ｂ）において、カウンターフローを採用することにより、固体側のバイオマス固形分１７では、セルロースがとどまることとなり、酵素糖化の第１の酵素分解装置１９－１により第１の糖液（６炭糖）２０－１を得ると共に、液体側の加圧熱水１５では、その加圧熱水１５に可溶したヘミセルロース成分を熱水排出液１６として分離し、別途酵素糖化の第２の酵素分解装置１９－２又は硫酸分解装置７３により第２の糖液（５炭糖）２０－２を得るので、両者を効率よく分離して各々糖化することが可能となる。そして、６炭糖、５炭糖に応じた発酵（最終製品に応じた発酵：例：エタノール発酵）プロセスを構築することができる。
　このように、水熱分解装置４１Ａ（４１Ｂ）におけるカウンターフローを採用することによって６炭糖を得る酵素糖化反応において阻害物質となる副反応成分や加圧熱水に可溶なリグニン成分を加圧熱水１５側に移行させるため、セルロース主体のバイオマス固形分１７となり、その後の糖化反応における６炭糖の糖化反応収率が向上する。
　一方、分離された熱水排出液１６に含まれるヘミセルロース成分は、その後第２の酵素分解装置１９－２において糖化され、５炭糖を含む糖液を得ることができる。
　そして、６炭糖、５炭糖の各々に適した酵母等を用いることでエタノール２３を効率的に個別に発酵により求めることができるものとなる。
　さらに、この水熱分解反応の際、反応装置内部において、装置本体４２の他方側から一方側に向かって形成され、加圧熱水１５の供給温度（１８０～２４０℃、例えば２００℃）を一定時間保持し、水熱分解させる有効反応領域（水熱分解領域Ａと、有効反応領域Ａが終了した直後に、熱水溶解成分が過分解しない温度（例えば１４０℃）まで温度を急降下（例えば２００℃から１４０℃まで急降下）させる温度降下領域（溶解ヘミセルロース過分解抑制領域）Ｂとを有することにより、ヘミセルロースの過分解が抑制され、この結果、これによりＣ５糖の収率の低下を抑制することができる。
　このように、本発明によれば、バイオマス原料からセルロース主体の成分とヘミセルロース成分を加圧熱水に移行させて両者を分離すると共に、ヘミセルロースの過分解を抑制し、各々に適した効率的な糖液（６炭糖液、５炭糖液）の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機原料（例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等）を効率よく製造することができるバイオマス原料を用いた有機原料の製造システムを提供することが可能となる。
　以上のように、本発明によれば、水熱分解装置により、バイオマス原料からセルロース主体の成分を分離し、効率的な糖液の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機（例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等）を効率よく製造することができる。
　１１　バイオマス原料
　１２　前処理装置
　１３　バイオマス粉砕物
　１５　加圧熱水
　１６　熱水排出液
　１７　バイオマス固形分
　１８　酵素
　１９－１　第１の酵素分解装置
　１９－２　第２の酵素分解装置
　２０－１　第１の糖液（６炭糖）
　２０－２　第２の糖液（５炭糖）
　２３　エタノール
　４１Ａ、４１Ｂ　水熱分解装置
　４２　装置本体
　４３　搬送スクリュー
　４５ａ～４５ｆ　多段ジャケット
　１００　制御装置
　１１０　熱水
　１１１　冷水

Claims (10)

  1. 　装置本体の一方側から固体のバイオマス原料を供給すると共に、他方側から加圧熱水を供給させ、装置本体内にて両者を対向接触させつつバイオマスを水熱分解させ、熱水溶解成分を熱水中に溶解させ、装置本体の一方側から加圧熱水を外部に排出すると共に、他方側からバイオマス原料を外部に排出させるバイオマスの水熱分解装置であって、
    　水熱分解を一定時間行った後に、温度を急降下させる内部温度冷却手段と、
    　内部温度を計測する温度測定部と、
    　温度測定部の温度計測結果を基に、前記内部温度冷却手段により内部温度を所定の冷却温度となるように制御する制御装置とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記内部温度冷却手段が、水熱分解が終了した直後に、熱水溶解成分が過分解しない温度まで温度を急降下させる温度降下領域に温度調整することを特徴とするバイオマスの水熱分解装置。
  3. 　請求項１又は２において、
    　装置本体の他方側から一方側に向かって形成され、加圧熱水の供給温度を一定時間保持する内部温度維持手段を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解装置。
  4. 　請求項１又は２において、
    　前記内部温度冷却手段が、外部よりの冷水、又は装置本体から抜き出した熱水を第１の熱交換器で熱交換させた冷水を供給するものであることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置。
  5. 　請求項３において、
    　前記内部温度維持手段が、外部よりの熱水、又は装置本体から抜き出した熱水を第２の熱交換器で熱交換させた熱水を供給するものであることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置。
  6. 　請求項２において、
    　前記加圧熱水の供給温度が１８０℃乃至２４０℃のいずれか一の所定温度であり、
    　前記熱水溶解成分が過分解しない温度が１４０℃以下であり、
    　前記温度降下領域は、加圧熱水が供給された温度から、１４０℃以下まで降下する温度範囲であることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
    　前記水熱分解装置が、傾斜型又は垂直型の装置であることを特徴とするバイオマスの水熱分解装置。
  8. 　バイオマス原料を前処理する前処理装置と、
    　請求項１乃至７のいずれか一つのバイオマス水熱分解装置と、
    　前記バイオマス水熱分解装置から排出されるバイオマス固形分中のセルロースを酵素処理して６炭糖を含む糖液に酵素分解する第１の酵素分解装置と、
    　該第１の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。
  9. 　請求項８において、
    　熱水排出液中のヘミセルロース成分を酵素処理して５炭糖を含む糖液に酵素分解する第２の酵素分解装置と、
    　該第２の酵素分解装置で得られた糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。
  10. 　請求項８において、
    　前記水熱分解装置から排出される熱水排出液中のヘミセルロース成分を硫酸分解して５炭糖を含む第２の糖液に分解する硫酸分解装置と、
    　硫酸分解装置で得られた第２の糖液を用いて、発酵処理によりアルコール類、石油代替品類又はアミノ酸類のいずれか一つを製造する第２の発酵装置とを具備することを特徴とするバイオマス原料を用いた有機原料の製造システム。
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BRPI1006899-6A BRPI1006899B1 (pt) 2010-03-10 2010-03-10 Aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa e sistema de produção de matériaprima orgânica que usa material de biomassa
CA2741602A CA2741602C (en) 2010-03-10 2010-03-10 Biomass hydrothermal decomposition apparatus, temperature control method thereof, and organic raw material production system using biomass material
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US13/132,034 US9868932B2 (en) 2010-03-10 2010-03-10 Biomass hydrothermal decomposition apparatus, temperature control method thereof, and organic raw material production system using biomass material

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WO (1) WO2011111189A1 (ja)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8404355B2 (en) 2010-12-09 2013-03-26 Virdia Ltd Methods and systems for processing lignocellulosic materials and related compositions
WO2013076789A1 (ja) * 2011-11-21 2013-05-30 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 糖液製造装置、発酵システム、糖液製造方法及び発酵方法
JP2014092443A (ja) * 2012-11-02 2014-05-19 Taisei Corp 糖化性能の評価方法
WO2014132410A1 (ja) * 2013-02-28 2014-09-04 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 原料供給装置及びバイオマスの分解装置
JPWO2013076789A1 (ja) * 2011-11-21 2015-04-27 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 糖液製造装置、発酵システム、糖液製造方法及び発酵方法
US9115467B2 (en) 2010-08-01 2015-08-25 Virdia, Inc. Methods and systems for solvent purification
US9410216B2 (en) 2010-06-26 2016-08-09 Virdia, Inc. Sugar mixtures and methods for production and use thereof
JP2016167997A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 日立造船株式会社 廃棄物由来バイオマスの反応装置
US9476106B2 (en) 2010-06-28 2016-10-25 Virdia, Inc. Methods and systems for processing a sucrose crop and sugar mixtures
US9493851B2 (en) 2012-05-03 2016-11-15 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
US9512495B2 (en) 2011-04-07 2016-12-06 Virdia, Inc. Lignocellulose conversion processes and products
US9617608B2 (en) 2011-10-10 2017-04-11 Virdia, Inc. Sugar compositions
US9631246B2 (en) 2012-05-03 2017-04-25 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
US9663836B2 (en) 2010-09-02 2017-05-30 Virdia, Inc. Methods and systems for processing sugar mixtures and resultant compositions
US11078548B2 (en) 2015-01-07 2021-08-03 Virdia, Llc Method for producing xylitol by fermentation
US11091815B2 (en) 2015-05-27 2021-08-17 Virdia, Llc Integrated methods for treating lignocellulosic material

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2816250C (en) 2010-11-01 2020-01-14 Renmatix, Inc. Process for controlled liquefaction of a biomass feedstock by treatment in hot compressed water
CN103917666A (zh) 2011-11-08 2014-07-09 雷克燃料公司 生物质在低pH下的液化
US9982283B2 (en) 2012-07-11 2018-05-29 Mitsubishi Hitachi Power Systems Environmental Solutions, Ltd. Saccharide solution production system, saccharide solution production method using biomass raw material, and alcohol production method using biomass raw material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001170601A (ja) * 1999-12-17 2001-06-26 Noritsu Koki Co Ltd バイオマス系廃棄物処理方法
JP2005205252A (ja) * 2004-01-20 2005-08-04 Kobe Steel Ltd バイオマスを含む高濃度スラリー、および高濃度スラリーの製造方法、並びにバイオマス燃料の製造方法
JP2006068399A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水熱分解装置及び方法
JP2007112880A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 National Univ Corp Shizuoka Univ 燃料化装置及び燃料の製造方法

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3985725A (en) 1972-01-03 1976-10-12 Hoechst Aktiengesellschaft Quinolino-azo-aceto-acetylaminobenzimidazolone pigments fast to heat
US3985728A (en) 1974-01-02 1976-10-12 Westvaco Corporation Carboxymethylated materials derived from wood molasses and process for making same
US4152197A (en) 1974-09-23 1979-05-01 Mo Och Domsjo Ab Process for preparing high-yield cellulose pulps by vapor phase pulping an unpulped portion of lignocellulosic material and a partially chemically pulped portion
CH585794A5 (ja) 1974-12-03 1977-03-15 Sulzer Ag
DE3379063D1 (en) 1982-07-05 1989-03-02 Erne Fittings Gmbh & Co Process and apparatus for the preparation of cellulose, simple sugars and soluble lignine from vegetable biomasse
HU197774B (en) 1983-02-16 1989-05-29 Laszlo Paszner Organic solvent process for the hydrolytic saccharification of vegetable materials of starch type
US4746401A (en) 1983-09-29 1988-05-24 Georgia Tech Research Corp. Process for extracting lignin from lignocellulosic material using an aqueous organic solvent and an acid neutralizing agent
US4650689A (en) 1985-03-25 1987-03-17 Urban Fuels, Inc. Process for ethanol production from cellulosic materials
DE3716434C1 (de) 1987-05-16 1988-12-08 Hans-Georg Huber Vorrichtung zum Entfernen von Rechen- und/oder Siebgut aus in einem Gerinne stroemender Fluessigkeit
US5411594A (en) 1991-07-08 1995-05-02 Brelsford; Donald L. Bei hydrolysis process system an improved process for the continuous hydrolysis saccharification of ligno-cellulosics in a two-stage plug-flow-reactor system
SE469536B (sv) 1991-12-05 1993-07-19 Vattenfall Energisyst Ab Saett och anordning foer inmatning av fragmenterat material till behaallare under tryck
US5348871A (en) 1992-05-15 1994-09-20 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Process for converting cellulosic materials into fuels and chemicals
US5424417A (en) 1993-09-24 1995-06-13 Midwest Research Institute Prehydrolysis of lignocellulose
HU222009B1 (hu) 1993-12-23 2003-03-28 Controlled Environmental Systems Corporation Nagyüzemi eljárás etanol előállítására
WO1996040970A1 (en) 1995-06-07 1996-12-19 Arkenol, Inc. Method of strong acid hydrolysis
US6022419A (en) 1996-09-30 2000-02-08 Midwest Research Institute Hydrolysis and fractionation of lignocellulosic biomass
US6419788B1 (en) * 2000-08-16 2002-07-16 Purevision Technology, Inc. Method of treating lignocellulosic biomass to produce cellulose
JP3802325B2 (ja) 2000-08-23 2006-07-26 信行 林 植物系バイオマスの加圧熱水分解方法とそのシステム
JP4348898B2 (ja) 2002-04-24 2009-10-21 株式会社Ｉｈｉ 有機物の処理方法及び処理装置
JP2004105855A (ja) 2002-09-18 2004-04-08 Kurita Water Ind Ltd 食品廃棄物の処理方法および装置
JP2005027541A (ja) 2003-07-09 2005-02-03 Toshiba Corp 単糖類及び／又はオリゴ糖類の製造方法及び木質成分の分離方法
US7504245B2 (en) 2003-10-03 2009-03-17 Fcstone Carbon, Llc Biomass conversion to alcohol using ultrasonic energy
AU2004295648B2 (en) 2003-12-01 2009-05-28 Swetree Technologies Ab Fermentation process, starter culture and growth medium
JP2005168335A (ja) 2003-12-09 2005-06-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 各種リグノセルロース資源からのエタノール生産システム
JP2005229821A (ja) 2004-02-17 2005-09-02 Jgc Corp バイオマスから単糖を製造する方法及び単糖製造装置
JP2006036977A (ja) 2004-07-28 2006-02-09 Jgc Corp バイオマスの改質方法および改質装置
JP5126728B2 (ja) 2004-11-12 2013-01-23 独立行政法人産業技術総合研究所 リグノセルロース系バイオマス処理方法
JP2006223152A (ja) 2005-02-16 2006-08-31 Hitachi Zosen Corp セルロース溶剤による溶解と加水分解の組合せによるバイオマス処理方法
JP2006289164A (ja) 2005-04-06 2006-10-26 Agri Future Joetsu Co Ltd バイオマス由来成分が分散した液状組成物、その製造方法及びこの液状組成物から製造される製品
UA114465C2 (uk) 2005-07-19 2017-06-26 Інбікон А/С Спосіб перетворення целюлозного матеріалу в етанол
EP2479341A1 (en) * 2006-05-08 2012-07-25 Vertichem Corporation Process for the production of biofuel from plant material
JP2007301472A (ja) 2006-05-11 2007-11-22 Oji Paper Co Ltd バイオマス連続的加圧熱水処理方法
US20080026431A1 (en) 2006-07-19 2008-01-31 Taisei Corporation Method for saccharification of woody biomass
CA2595484A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-07 John Allan Fallavollita Process for recovery of holocellulose and near-native lignin from biomass
JP4565164B2 (ja) 2006-08-31 2010-10-20 独立行政法人産業技術総合研究所 糖製造方法、エタノール製造方法及び乳酸製造方法
JP2008104452A (ja) 2006-09-29 2008-05-08 Kumamoto Univ アルコール生産システムおよびアルコール生産方法
US20080299628A1 (en) 2007-05-31 2008-12-04 Lignol Energy Corporation Continuous counter-current organosolv processing of lignocellulosic feedstocks
JP2008278825A (ja) 2007-05-11 2008-11-20 Chuo Kakoki Kk バイオエタノールの製造方法
AU2008264871B2 (en) 2007-06-20 2012-05-31 Nagarjuna Energy Private Limited A process for separating biomass components
CA2654306C (en) 2008-02-01 2013-10-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Biomass hydrothermal decomposition apparatus and method
JP4524351B2 (ja) 2008-02-01 2010-08-18 三菱重工業株式会社 バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム及び方法
JP4427583B2 (ja) 2008-02-01 2010-03-10 三菱重工業株式会社 バイオマスの水熱分解装置及び方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム
JP4427584B2 (ja) 2008-02-01 2010-03-10 三菱重工業株式会社 バイオマスの水熱分解装置及び方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム
CA2660990C (en) 2008-02-01 2014-01-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Biomass hydrothermal decomposition apparatus, method thereof, and organic material production system using biomass material
US20100330638A1 (en) 2008-02-12 2010-12-30 Aita Giovanna M Thermochemical Treatment of Lignocellulosics for the Production of Ethanol
WO2009124240A1 (en) 2008-04-03 2009-10-08 Cellulose Sciences International, Inc. Highly disordered cellulose
US7931784B2 (en) 2008-04-30 2011-04-26 Xyleco, Inc. Processing biomass and petroleum containing materials
JP5233452B2 (ja) 2008-07-08 2013-07-10 王子ホールディングス株式会社 糖化発酵システム
CA2666152C (en) 2008-10-02 2013-12-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Organic material production system using biomass material and method
WO2010060052A2 (en) 2008-11-21 2010-05-27 North Carolina State University Production of ethanol from lignocellulosic biomass using green liquor pretreatment
WO2010121366A1 (en) 2009-04-23 2010-10-28 Greenfield Ethanol Inc. Separation of reactive cellulose from lignocellulosic biomass with high lignin content
PL2467532T3 (pl) 2009-08-24 2014-11-28 Abengoa Bioenergy New Tech Llc Sposób wytwarzania etanolu i współproduktów z biomasy celulozowej
US8597431B2 (en) * 2009-10-05 2013-12-03 Andritz (Usa) Inc. Biomass pretreatment
WO2011047046A1 (en) 2009-10-13 2011-04-21 Purdue Research Foundation Ethanol production from lignocellulosic biomass with recovery of combustible fuel materials
BRPI1006883B1 (pt) * 2010-03-10 2021-06-29 Mitsubishi Power Environmental Solutions, Ltd. Equipamento de decomposição hidrotérmica de biomassa, método de controle de temperatura da mesma, e sistema de produção de matéria-prima orgânica usando material de biomassa
BRPI1009203B1 (pt) 2010-07-09 2020-10-06 Mitsubishi Hitachi Power Systems Environmental Solutions, Ltd. Sistema de decomposição hidrotérmica da biomassa e método de produção da solução de sacarídeo empregando material de biomassa
WO2012004895A1 (ja) 2010-07-09 2012-01-12 三菱重工業株式会社 バイオマスの処理システム及びバイオマス原料を用いた糖液生産方法
WO2012029842A1 (ja) 2010-08-31 2012-03-08 王子製紙株式会社 リグノセルロース含有バイオマスの酵素糖化処理方法及びリグノセルロース含有バイオマスからのエタノール製造方法
BR112014013236A2 (pt) 2011-12-02 2017-06-13 Bp Corp North America Inc composições e métodos para liquefação de biomassa
US9320013B2 (en) 2011-12-02 2016-04-19 Qualcomm Incorporation Methods and apparatuses for improved paging area identifier selection in wireless networks containing low power base stations
US9523104B2 (en) 2013-03-12 2016-12-20 Butamax Advanced Biofuels Llc Processes and systems for the production of alcohols

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001170601A (ja) * 1999-12-17 2001-06-26 Noritsu Koki Co Ltd バイオマス系廃棄物処理方法
JP2005205252A (ja) * 2004-01-20 2005-08-04 Kobe Steel Ltd バイオマスを含む高濃度スラリー、および高濃度スラリーの製造方法、並びにバイオマス燃料の製造方法
JP2006068399A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水熱分解装置及び方法
JP2007112880A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 National Univ Corp Shizuoka Univ 燃料化装置及び燃料の製造方法

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9410216B2 (en) 2010-06-26 2016-08-09 Virdia, Inc. Sugar mixtures and methods for production and use thereof
US10752878B2 (en) 2010-06-26 2020-08-25 Virdia, Inc. Sugar mixtures and methods for production and use thereof
US9963673B2 (en) 2010-06-26 2018-05-08 Virdia, Inc. Sugar mixtures and methods for production and use thereof
US10760138B2 (en) 2010-06-28 2020-09-01 Virdia, Inc. Methods and systems for processing a sucrose crop and sugar mixtures
US9476106B2 (en) 2010-06-28 2016-10-25 Virdia, Inc. Methods and systems for processing a sucrose crop and sugar mixtures
US11242650B2 (en) 2010-08-01 2022-02-08 Virdia, Llc Methods and systems for solvent purification
US9115467B2 (en) 2010-08-01 2015-08-25 Virdia, Inc. Methods and systems for solvent purification
US9663836B2 (en) 2010-09-02 2017-05-30 Virdia, Inc. Methods and systems for processing sugar mixtures and resultant compositions
US10240217B2 (en) 2010-09-02 2019-03-26 Virdia, Inc. Methods and systems for processing sugar mixtures and resultant compositions
US8404355B2 (en) 2010-12-09 2013-03-26 Virdia Ltd Methods and systems for processing lignocellulosic materials and related compositions
US11667981B2 (en) 2011-04-07 2023-06-06 Virdia, Llc Lignocellulosic conversion processes and products
US10876178B2 (en) 2011-04-07 2020-12-29 Virdia, Inc. Lignocellulosic conversion processes and products
US9512495B2 (en) 2011-04-07 2016-12-06 Virdia, Inc. Lignocellulose conversion processes and products
US9976194B2 (en) 2011-10-10 2018-05-22 Virdia, Inc. Sugar compositions
US10041138B1 (en) 2011-10-10 2018-08-07 Virdia, Inc. Sugar compositions
US9845514B2 (en) 2011-10-10 2017-12-19 Virdia, Inc. Sugar compositions
US9617608B2 (en) 2011-10-10 2017-04-11 Virdia, Inc. Sugar compositions
JPWO2013076789A1 (ja) * 2011-11-21 2015-04-27 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 糖液製造装置、発酵システム、糖液製造方法及び発酵方法
WO2013076789A1 (ja) * 2011-11-21 2013-05-30 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 糖液製造装置、発酵システム、糖液製造方法及び発酵方法
US9650687B2 (en) 2012-05-03 2017-05-16 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
US11053558B2 (en) 2012-05-03 2021-07-06 Virdia, Llc Methods for treating lignocellulosic materials
US9631246B2 (en) 2012-05-03 2017-04-25 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
US9783861B2 (en) 2012-05-03 2017-10-10 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
US9493851B2 (en) 2012-05-03 2016-11-15 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
JP2014092443A (ja) * 2012-11-02 2014-05-19 Taisei Corp 糖化性能の評価方法
JP6053913B2 (ja) * 2013-02-28 2016-12-27 三菱日立パワーシステムズ環境ソリューション株式会社 原料供給装置及びバイオマスの分解装置
WO2014132410A1 (ja) * 2013-02-28 2014-09-04 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 原料供給装置及びバイオマスの分解装置
US9994996B2 (en) 2013-02-28 2018-06-12 Mitsubishi Hitachi Power Systems Environmental Solutions, Ltd. Raw-material supply device and biomass separation device
AU2013380114B2 (en) * 2013-02-28 2016-06-23 Mitsubishi Power Environmental Solutions, Ltd. Raw-material supply device and biomass separation device
US11078548B2 (en) 2015-01-07 2021-08-03 Virdia, Llc Method for producing xylitol by fermentation
JP2016167997A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 日立造船株式会社 廃棄物由来バイオマスの反応装置
US11091815B2 (en) 2015-05-27 2021-08-17 Virdia, Llc Integrated methods for treating lignocellulosic material

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