WO2014106953A1 - 糖液の製造装置及び糖液の製造方法 - Google Patents

糖液の製造装置及び糖液の製造方法 Download PDF

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WO2014106953A1
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saccharification
cellulose
sugar
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淳 南野
淳平 岸本
栗原　宏征
山田　勝成
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東レ株式会社
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    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials

Definitions

  • the present invention relates to a sugar solution production apparatus for obtaining a sugar solution from cellulose-containing biomass and a method for producing the sugar solution.
  • the fermentation production process of chemicals using sugar as a raw material is used for the production of various industrial raw materials.
  • sugars used as fermentation raw materials those derived from edible raw materials such as sugar cane, starch and sugar beet are currently used industrially.
  • a process for producing sugar solution more efficiently from renewable non-edible resources i.e. cellulose-containing biomass.
  • the construction of a process for efficiently converting the obtained sugar solution into an industrial raw material as a fermentation raw material is a future problem.
  • Cellulose-containing biomass is mainly composed of aromatic polymer lignin and monosaccharide polymer cellulose or hemicellulose.
  • the sugar solution is generally obtained using a method based on an enzymatic saccharification reaction.
  • the enzymatic saccharification reaction method includes, for example, pretreatment such as lignin-protected cellulose or hemicellulose by mechanical treatment such as pulverization or thermochemical treatment using high-pressure and high-temperature hot water, dilute sulfuric acid, ammonia, or the like. Then, cellulose or hemicellulose is detached from lignin (see, for example, Patent Documents 1 and 2) to obtain pretreated biomass. Thereafter, a saccharification enzyme is mixed with the pretreated biomass, and cellulose or hemicellulose obtained by desorption from lignin is hydrolyzed by the saccharification enzyme to produce a monosaccharide.
  • a method for intermittently supplying pretreated biomass for example, see Patent Documents 3 and 4
  • a method for once solid-liquid separation and mixing the residue and water to accelerate the reaction for example, see Patent Document 5
  • Examples include a method of grinding the residue and performing a saccharification reaction again (for example, see Patent Document 6), a method of adding water to the pretreated biomass to form a slurry (for example, see Patent Document 7), and the like.
  • the method of intermittently supplying the pretreated biomass as described in Patent Documents 3 and 4 can increase the sugar concentration at the time of saccharification. Since the reaction time of the saccharification enzyme is different between the treated biomass and the pretreated biomass supplied later, the saccharification efficiency is lowered.
  • Patent Document 7 discloses a method of providing a slurrying tank to suppress thermal overdegradation of biomass. However, since the liquid cannot be fed unless the solid content concentration is lowered, the sugar concentration is lowered as a result. There is a possibility.
  • an object of the present invention is to provide a sugar solution production apparatus and a sugar solution production method capable of efficiently producing a high concentration sugar solution.
  • the present inventors have conducted intensive research on a sugar liquid production apparatus and production method.
  • the saccharification reaction of the cellulose-containing biomass with the saccharifying enzyme is improved and the saccharification reaction of the cellulose-containing biomass is improved by adjusting the temperature during the saccharification reaction in a plurality of stages in which the cellulose-containing biomass proceeds in the reactor
  • the cellulose-containing biomass and saccharifying enzyme are supplied to the horizontal reaction tank, and the saccharification enzyme is mixed with the cellulose-containing biomass while maintaining the inside of the tank at a predetermined temperature.
  • the present invention has the following configurations (1) to (16).
  • a sugar solution production apparatus for producing a sugar solution from cellulose-containing biomass, A stirring shaft provided in the horizontal direction inside, and a stirring blade provided on the stirring shaft, and saccharifying by reacting the cellulose-containing biomass and the saccharifying enzyme while stirring the cellulose-containing biomass and the saccharifying enzyme A horizontal reaction tank for obtaining a slurry; A vertical reaction tank for saccharifying the saccharification slurry to obtain a saccharified solution; A saccharification slurry supply line connecting the horizontal reaction tank and the vertical reaction tank; A heating unit provided around or on the wall of the horizontal reaction tank and heating the horizontal reaction tank;
  • An apparatus for producing a sugar solution comprising: (2)
  • the horizontal reactor is A biomass inlet for supplying the cellulose-containing biomass to one of the horizontal reaction vessels;
  • a saccharified solution supply line for discharging the saccharified solution from the vertical reaction tank;
  • a solid-liquid separator that separates solids from the saccharified liquid to obtain a sugar liquid;
  • the apparatus for producing a sugar solution according to any one of (1) to (7) above characterized by comprising: (9) The apparatus for producing a sugar liquid according to (8), further comprising a hot water supply line that is connected to the solid-liquid separator and supplies hot water into the solid-liquid separator.
  • the horizontal reaction tank includes a plurality of the stirring shafts, The apparatus for producing a sugar solution according to any one of (1) to (9), wherein each of the stirring shafts includes a plurality of stirring blades.
  • the vertical reaction vessel has a second enzyme supply passage for supplying a saccharifying enzyme therein, The production of a sugar solution according to any one of (1) to (11) above apparatus.
  • the apparatus for producing a sugar solution according to (12), wherein the saccharifying enzyme supplied to the horizontal reaction tank and the saccharifying enzyme supplied from the second enzyme supply passage are of different types.
  • the dry mass of the cellulose-containing biomass subjected to thermochemical treatment is 15% by mass or more to 50% by mass with respect to the total mass of the saccharification slurry.
  • thermochemical treatment is selected from the group consisting of ammonia treatment, hydrothermal treatment, blasting treatment, alkali treatment and dilute sulfuric acid treatment.
  • thermochemical treatment is selected from the group consisting of ammonia treatment, hydrothermal treatment, blasting treatment, alkali treatment and dilute sulfuric acid treatment.
  • the cellulose-containing biomass is vertically saccharified and slurried by the saccharifying enzyme while the cellulose-containing biomass is progressing in the horizontal direction while maintaining the inside of the tank at a predetermined temperature in the horizontal reaction tank.
  • the slurry is preliminarily made into a low-viscosity slurry.
  • the reaction efficiency between the cellulose-containing biomass and the saccharifying enzyme can be improved, and saccharification is performed at a high concentration.
  • a high-concentration sugar liquid can be efficiently produced at a low cost and in a short time.
  • FIG. 1 is a partially cutaway view of a sugar liquid production apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of another configuration of the sugar liquid production apparatus.
  • FIG. 5 is a view showing another example of the horizontal reaction tank of the sugar liquid production apparatus.
  • FIG. 6 is a view showing another example of the horizontal reaction tank of the sugar liquid production apparatus.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of another configuration of the vertical reaction tank of the sugar liquid production apparatus.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing an apparatus for producing a sugar liquid according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing an apparatus for producing a sugar liquid according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a sugar liquid production apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an apparatus for producing a sugar liquid according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of another configuration of the sugar liquid production apparatus.
  • FIG. 1 is a partially cutaway view of a sugar liquid production apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1 and shows a partial configuration of the sugar liquid production apparatus.
  • a sugar liquid production apparatus 10A includes a horizontal reaction tank (horizontal reaction tank) 11, a jacket (heating unit) 12, a vertical reaction tank (vertical reaction tank) 13, and a saccharification slurry. And a supply line L11.
  • the horizontal reaction tank 11 refers to a reaction tank in which a stirring shaft provided inside is provided in the horizontal direction.
  • the vertical reaction tank 13 refers to a reaction tank in which a stirring shaft provided inside is provided in the vertical direction.
  • the horizontal reaction vessel 11 includes a stirring shaft 21 and a stirring blade 22.
  • the stirring shaft 21 is provided in the horizontal direction inside the horizontal reaction tank 11.
  • the stirring blades 22 are provided on the stirring shaft 21 at predetermined intervals.
  • the agitation shaft 21 is rotated by a motor (drive device) 24 to agitate the cellulose-containing biomass 26 supplied into the horizontal reaction tank 11.
  • the rotational speeds of the stirring shaft 21 and the stirring blade 22 are controlled by a motor 24.
  • the horizontal reaction tank 11 is provided with a biomass inlet 25 on one end side of the horizontal reaction tank 11.
  • Cellulose-containing biomass 26, water 27, and pH adjuster 28 are supplied from the biomass inlet 25 into the horizontal reaction tank 11.
  • the biomass species of the cellulose-containing biomass 26 contains cellulose and hemicellulose (hereinafter referred to as “cellulose” as a general term for cellulose and hemicellulose), lignin that is an aromatic polymer, and the like, and contains 5% by mass or more of cellulose. It is not particularly limited as long as it is a biological resource.
  • the cellulose-containing biomass 26 is also called lignocellulose because it contains lignin, which is an aromatic polymer, in addition to cellulose. It is not particularly limited as long as it is a biological resource containing 5% by mass or more of cellulose.
  • biomass species include, for example, bagasse, switchgrass, napiergrass, Eliansus, corn stover, rice straw, straw, EFB (oil palm empty fruit bunches), herbaceous biomass such as rice husks, trees, waste Examples include woody biomass such as building materials.
  • the cellulose-containing biomass 26 is mainly classified into a cellulose component, a hemicellulose component, a lignin component, and an inorganic component, and the ratio of each component varies greatly depending on the biomass species and growth conditions, and is not particularly limited.
  • the cellulose-containing biomass 26 is preferably pretreated before being supplied to the horizontal reaction tank 11. By pretreating the cellulose-containing biomass 26, the hydrolysis efficiency by the saccharifying enzyme can be improved.
  • the pretreatment method of the cellulose-containing biomass 26 is not particularly limited, and a conventionally known pretreatment method can be used. Examples of pre-treatment methods include hydrothermal treatment, ammonia treatment, alkali treatment, dilute sulfuric acid treatment, etc., fine grinding treatment, explosion treatment, acid treatment, sulfuric acid treatment, caustic soda treatment, subcritical water treatment, steaming treatment, etc. Any of these may be used, and these may be used in combination.
  • Water 27 is not particularly limited, such as well water, industrial water, tap water, river water, process wastewater, process reclaimed water, and may be a mixed water thereof.
  • the pH adjuster 28 is usually an acid or an alkali.
  • the additive is an acid or an alkali depends on the pretreatment method.
  • hydrothermal treatment, dilute sulfuric acid treatment, blasting treatment, acid treatment, sulfuric acid treatment, subcritical water treatment, steaming treatment and the like are alkaline agents, and for example, ammonia treatment and alkaline treatment are acids.
  • the alkali include sodium hydroxide, ammonia and calcium hydroxide.
  • the acid include organic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, and acetic acid.
  • buffering agents such as sodium acetate, sodium phosphate, sodium citrate.
  • an enzyme supply passage 31 is connected to the downstream side in the flow direction of the cellulose-containing biomass 26 from the biomass inlet 25.
  • the saccharification enzyme 32 is supplied from the enzyme supply passage 31 into the horizontal reaction tank 11.
  • the enzyme supply passage 31 is connected to the downstream side of the biomass introduction port 25, particularly when the cellulose-containing biomass 26 not adjusted for pH and the saccharifying enzyme 32 react with each other, the saccharifying enzyme 32 is deactivated. This is because the saccharification reaction may not proceed.
  • the pH of the cellulose-containing biomass 26 is adjusted to 4 or more and 6 or less, it is not necessary to provide the enzyme supply passage 31 in the horizontal reaction tank 11, and the saccharifying enzyme 32 is supplied from the biomass inlet 25. You may supply.
  • the saccharifying enzyme 32 refers to an enzyme component that has an activity of degrading cellulose or hemicellulose or assists in degrading cellulose or hemicellulose.
  • Specific examples of the enzyme component include cellobiohydrolase, endoglucanase, exoglucanase, ⁇ -glucosidase, xylanase, xylosidase, and biomass swelling enzyme.
  • One or more kinds of saccharifying enzymes 32 may be used.
  • the saccharifying enzyme 32 is an enzyme mixture containing a plurality of types of the above enzyme components. Preferably there is.
  • the saccharifying enzyme 32 can be suitably used even if it is produced by a microorganism.
  • the saccharifying enzyme 32 may include a plurality of enzyme components produced by one kind of microorganism, or may include a mixture of enzyme components produced from a plurality of microorganisms.
  • the microorganism that produces saccharifying enzyme 32 is a microorganism that produces saccharifying enzyme inside or outside the cell, and preferably a microorganism that produces saccharifying enzyme outside the cell. This is because saccharifying enzyme recovery is easier for microorganisms produced outside the cell.
  • the microorganism that produces the saccharifying enzyme 32 is not particularly limited as long as it produces the above enzyme components.
  • filamentous fungi classified into the genus Trichoderma and Acremonium secrete a large amount of various saccharifying enzymes to the outside of the cells, so that they can be particularly suitably used as microorganisms producing saccharifying enzyme 32.
  • the saccharifying enzyme 32 may be an unused saccharifying enzyme, or the saccharifying enzyme recovered by the solid-liquid separation device 71 may be reused as will be described later. From the viewpoint of reducing the amount of saccharifying enzyme 32 used, particularly the amount of unused saccharifying enzyme, it is preferable to mix and use both the recovered saccharifying enzyme and the unused saccharifying enzyme.
  • the method for supplying the cellulose-containing biomass 26, the water 27, the pH adjuster 28, and the saccharifying enzyme 32 is not particularly limited, but it is preferable to quantitatively and continuously supply the cellulose-containing biomass 26, the water 27, the pH adjuster 28 and the saccharifying enzyme 32.
  • the slurry-containing saccharification slurry 33 is produced
  • the horizontal reaction tank 11 is provided with a saccharified slurry discharge port 34 on the side opposite to the biomass introduction port 25 and on the downstream side in the flow direction of the cellulose-containing biomass 26 in the horizontal reaction vessel 11.
  • the horizontal reaction vessel 11 reacts the cellulose-containing biomass 26 and the saccharifying enzyme 32 while stirring the cellulose-containing biomass 26 and the saccharifying enzyme 32 to generate a saccharification slurry 33.
  • the saccharification slurry 33 is discharged from the horizontal reaction tank 11 through the saccharification slurry discharge port 34.
  • the jacket 12 is provided on the wall surface 11 a of the horizontal reaction tank 11.
  • the jacket 12 warms the inside of the horizontal reaction tank 11 from the outside.
  • the jacket 12 is a hollow body through which hot water (heat medium) can pass.
  • the jacket 12 is provided on the wall surface 11a.
  • the jacket 12 is a hollow body through which hot water can pass.
  • the jacket 12 is not limited to this, and the jacket 12 is provided with a heating source such as an electric heater or a very small amount of steam inside. What is necessary is just to be able to heat the horizontal reaction tank 11 from the outside, such as supplying each one or intermittently.
  • the jacket 12 is provided on the wall surface 11a.
  • the present invention is not limited to this, and any method may be used as long as the inside of the horizontal reaction tank 11 is heated from the outside. It may be provided so as to cover the whole.
  • the jacket 12 is used to heat the horizontal reaction tank 11.
  • the jacket 12 is not limited to this, and a water pipe or a rod heater is provided on the outer periphery of the horizontal reaction tank 11. It is not particularly limited as long as it can heat the horizontal reaction tank 11 such as a wound system.
  • a series of saccharification reaction times for obtaining the saccharified solution 41 can be shortened by heating the inside of the horizontal reaction tank 11.
  • the saccharification reaction time can be shortened and the viscosity of the saccharification slurry 33 can be reduced.
  • the temperature in the horizontal reaction tank 11 is controlled by the jacket 12.
  • the hot water 35 passes through the jacket 12 from the jacket hot water supply passage 36 and is supplied to the jacket hot water discharge passage 37.
  • the temperature and the hot water supply speed of the hot water 35 can be set and can be appropriately adjusted according to the temperature in the horizontal reaction tank 11.
  • the temperature in the horizontal reaction tank 11 is preferably 37 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and even more preferably 45 ° C. or higher, so that the saccharifying enzyme 32 works effectively. It is 55 degrees C or less. This is because when the temperature in the horizontal reaction tank 11 is 40 ° C.
  • the temperature in the horizontal reaction vessel 11 is controlled by the jacket 12, but is not limited to this, and any method may be used as long as the horizontal reaction vessel 11 is heated from the outside. .
  • the reaction time for reacting the cellulose-containing biomass 26 and the saccharifying enzyme 32 in the horizontal reaction tank 11 is preferably in the range of 5 minutes to 4 hours, and more preferably in the range of 10 minutes to 1 hour. .
  • the reaction time is less than 5 minutes, sufficient saccharification and viscosity reduction do not occur, and there is a possibility that the saccharification slurry 33 discharged from the saccharification slurry discharge port 34 may be disturbed in feeding and stirring. .
  • the reaction time in the horizontal reaction tank 11 is controlled by the supply speed of the cellulose-containing biomass 26, the damming section 38, the stirring shaft 21, the number of rotations of the stirring blade 22, and the like.
  • the order of mixing the cellulose-containing biomass 26, water 27, pH adjuster 28 and saccharifying enzyme 32 is not particularly limited, and there is the following method.
  • water 27 is mixed and saccharifying enzyme 32 is mixed.
  • pH adjuster 28 and saccharification are mixed.
  • a method of mixing the enzyme 32 with the pH adjusting agent 28 and the saccharifying enzyme 32 in this order a method of mixing the cellulose-containing biomass 26 in a solution obtained by diluting the pH adjusting agent 28 with water 27, and then mixing the saccharifying enzyme 32;
  • the method of mixing the water 27 and mixing the saccharifying enzyme 32 is preferable. Specifically, in order to give minimum fluidity to the mixture of the cellulose-containing biomass 26 and the pH adjuster 28 after the cellulose-containing biomass 26 and the pH adjuster 28 are supplied into the horizontal reaction tank 11. Water 27 is supplied.
  • the cellulose-containing biomass 26, the pH adjuster 28, and the water 27 in the horizontal reaction tank 11 are stirred and mixed to obtain a mixed liquid of the cellulose-containing biomass 26, the pH adjuster 28, and the water 27.
  • the pH of this mixed solution is preferably in the range of 3 to 7, more preferably in the range of 4 to 6.
  • the saccharifying enzyme 32 can work suitably.
  • the saccharifying enzyme 32 is supplied from the enzyme supply passage 31 into the horizontal reaction tank 11, and the mixed solution containing the cellulose-containing biomass 26, the water 27, and the pH adjusting agent 28 and the saccharifying enzyme are mixed. Saccharification reaction is carried out. Thereby, the hydrolyzate of the cellulose containing biomass 26 is obtained.
  • This hydrolyzate is a saccharified solution 41 containing a sugar solution 72 and a solid material, which will be described later.
  • the water 27 may not be added to the horizontal reaction tank 11.
  • the cellulose-containing biomass 26 is discharged as a saccharified slurry 33 from the saccharified slurry outlet 34 as a reaction product containing a pH adjuster 28, water 27, and a saccharifying enzyme 32.
  • the rotational speeds of the stirring shaft 21 and the stirring blade 22 are adjusted by the motor 24.
  • the residence part of the cellulose containing biomass 26 does not generate
  • the dry mass of the cellulose-containing biomass 26 subjected to thermochemical treatment is 15% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total mass of the saccharification slurry 33. It is preferable. This is because when the dry mass of the cellulose-containing biomass 26 subjected to the thermochemical treatment exceeds 50% by mass, slurrying cannot be performed even if the horizontal reaction tank 11 is used, and the saccharification reaction does not proceed.
  • the thermochemical treatment include ammonia treatment, hydrothermal treatment, explosion treatment, alkali treatment, and dilute sulfuric acid treatment.
  • the horizontal reaction tank 11 is provided with a damming portion 38 at the saccharified slurry outlet 34.
  • the damming portion 38 is a plate-like member provided so as to surround the saccharified slurry discharge port 34 with the damming portion 38 and the wall surface 11 a of the horizontal reaction tank 11.
  • the damming portion 38 dampens the flow of the saccharification slurry 33.
  • the damming portion 38 only needs to be in the vicinity of the saccharification slurry discharge port 34.
  • the damming portion 38 is provided in the same direction as the moving direction of the saccharification slurry 33 in the horizontal reaction tank 11, It is not limited to this, You may provide in the vertical direction of the horizontal reaction tank 11, and the installation location of the damming part 38 is not specifically limited.
  • the saccharification slurry 33 when discharging the saccharification slurry 33 from the saccharification slurry discharge port 34, the saccharification slurry 33 is divided into a solid component and a liquid component so that it is not difficult to continuously discharge the saccharification slurry 33.
  • the height of the damming portion 38 is adjusted. By making the height of the damming portion 38 high enough to be continuously discharged, the saccharified slurry 33 can be discharged from the saccharified slurry outlet 34 continuously and stably.
  • the saccharification slurry supply line L11 connects the horizontal reaction tank 11 and the vertical reaction tank 13.
  • the saccharification slurry 33 is supplied from the horizontal reaction tank 11 to the vertical reaction tank 13 through the saccharification slurry supply line L11.
  • the horizontal reaction tank 11 is installed horizontally with respect to the installation surface, the horizontal reaction tank 11 is inclined at a predetermined angle (for example, 1 ° to 10 °) downward toward the saccharified slurry discharge port 34. It may be. Thereby, the movement efficiency of the cellulose containing biomass 26 can be improved.
  • the vertical reaction tank 13 is a tank that saccharifies the saccharification slurry 33 to generate a saccharified solution 41.
  • the vertical reaction vessel 13 includes a stirring blade 42 inside.
  • the stirring blade 42 is driven by a vertical stirring drive device (vertical stirring motor) 43.
  • the saccharification slurry 33 is stirred by the stirring blade 42 and the saccharification reaction is continuously performed in the vertical reaction tank 13. Thereby, the saccharification slurry 33 becomes the saccharification liquid 41.
  • the saccharification slurry 33 is stirred in the vertical reaction tank 13 while moving from the upper side to the bottom side. For this reason, the vertical reaction tank 13 can reduce power compared to moving the saccharification slurry 33 while stirring in the horizontal reaction tank 11, and the saccharification slurry 33 is held in the horizontal reaction tank 11. Since the power can be reduced as compared with the above, the equipment cost can be reduced. Further, since the saccharification slurry 33 has low viscosity and good fluidity, it is not necessary to perform horizontal stirring in the horizontal reaction tank 11, and it is easy to draw out even when transferring to the next step.
  • the time for the saccharification reaction of the saccharification slurry 33 in the vertical reaction tank 13 is preferably 1 hour or more and 72 hours or less, more preferably 4 hours or more and 24 hours or less.
  • the saccharified solution 41 is discharged from the bottom of the vertical reaction tank 13.
  • the method for discharging the saccharified solution 41 is not particularly limited, and the saccharified solution 41 may be discharged continuously or intermittently.
  • the vertical reaction tanks 13 may be arranged in multiple stages and may take a reaction form such as a continuous stirred tank reactor (CSTR: Continuous Stirred Tank Reactor).
  • CSTR Continuous Stirred Tank Reactor
  • a method of discharging the batch for each reaction time as described above, or a solid-liquid separation device provided in the subsequent stage of the vertical reaction tank 13 There is a method of discharging according to the batch processing time of the separator. Accordingly, the speed at which the cellulose-containing biomass 26 is advanced in the vertical direction in the vertical reaction tank 13 may be extremely slow, and may be intermittent in some cases.
  • the sugar liquid production apparatus 10A includes the horizontal reaction tank 11, the jacket 12, and the vertical reaction tank 13, and in the horizontal reaction tank 11, the cellulose-containing biomass 26, the water 27, the pH adjuster 28, and The saccharification enzyme 32 is mixed to generate a saccharification slurry 33, and the saccharification liquid 41 is generated from the saccharification slurry 33 in the vertical reaction tank 13.
  • the sugar liquid production apparatus 10A performs high-concentration saccharified liquid 41 in a low cost and in a short time by performing a saccharification reaction of the cellulose-containing biomass 26 in two stages of a horizontal reaction tank 11 and a vertical reaction tank 13. Can be manufactured well.
  • the saccharification reaction can be performed in the vertical reaction tank 13 at a solid concentration of the saccharified solution 41 as high as 15% by mass or more. Therefore, the sugar liquid production apparatus 10A does not decrease the saccharification rate associated with the saccharification reaction at a high concentration seen in the conventional vertical reaction tank, and can perform the saccharification reaction at a higher concentration. The saccharification reaction can proceed.
  • the solid content concentration of the cellulose-containing biomass 26 can only be increased to about 15% by mass, and it has been difficult to obtain a saccharified solution 41 having a high concentration.
  • the sugar liquid production apparatus 10 ⁇ / b> A combines the horizontal reaction tank 11 and the vertical reaction tank 13 in series with respect to the flow direction of the cellulose-containing biomass 26.
  • the cellulose-containing biomass 26 is saccharified and slurried by the saccharifying enzyme 32 while keeping the inside of the tank at a predetermined temperature while proceeding in the horizontal direction, and the cellulose-containing biomass 26 advances in the vertical direction.
  • the reaction efficiency at the time of saccharification in the next vertical reaction tank 13 can be improved.
  • the saccharification reaction is further advanced in the vertical reaction tank 13 while the saccharification slurry 33 is advanced in the vertical direction so that the saccharification reaction is performed in two stages.
  • the reaction efficiency between the cellulose-containing biomass 26 and the saccharifying enzyme 32 can be improved.
  • the saccharification slurry 33 has a low viscosity, it can be saccharified to a high concentration in the vertical reaction tank 13.
  • the sugar solution producing apparatus 10A can efficiently react the cellulose-containing biomass 26 and the saccharifying enzyme 32, and therefore can produce the high-concentration saccharified solution 41 efficiently at a low cost.
  • the sugar solution production apparatus 10A continuously performs the saccharification reaction with a high solid content concentration and high efficiency compared to the conventional case where saccharification is performed only in a vertical reaction tank. Since the saccharification efficiency of the saccharification reaction can be improved, the concentration cost of the saccharified solution 41 and the fermentation product can be reduced. Further, the sugar liquid production apparatus 10A can be downsized, and the equipment cost can be reduced by shortening the reaction time.
  • the jacket 12 heats the horizontal reaction tank 11, but the present embodiment is not limited to this.
  • the stirring shaft 21 may be heated by making the inside of the stirring shaft 21 a hollow body capable of passing warm water.
  • the horizontal reaction tank 11 has the damming portion 38, but is not limited to this, and when the discharge of the saccharified slurry 33 is stable, the horizontal reaction tank 11 is not limited thereto.
  • the tank 11 does not have to include the damming portion 38 in particular.
  • the saccharification enzyme 32 is supplied only to the horizontal reaction tank 11, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. Two enzyme supply passages 44 may be provided, and the saccharification enzyme 45 may be supplied into the vertical reaction tank 13. The saccharification reaction of the saccharification slurry 33 can be further accelerated in the vertical reaction tank 13 in the horizontal reaction tank 11.
  • the saccharifying enzyme 32 and the saccharifying enzyme 45 are preferably of different types. That is, in the initial stage of the saccharification reaction performed in the horizontal reaction tank 11, polysaccharides such as cellulose and hemicellulose are decomposed into oligosaccharides by the saccharification enzyme 32, and in the vertical reaction tank 13, the saccharification enzyme 45 is separated from the oligosaccharides. By decomposing into sugar, the saccharification reaction of the cellulose-containing biomass 26 contained in the saccharification slurry 33 is promoted.
  • the horizontal reaction tank 11 has the stirring blades 22 provided on the entire circumferential surface of the stirring shaft 21.
  • the present invention is not limited to this. You may make it have the notch part 22a which has a notch in a part of circumferential direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the horizontal reaction tank 11 as viewed from the axial direction. As shown in FIG. 5, since the stirring blade 22 has the notch 22a, the cellulose-containing biomass 26 is stirred by the notch 22a of the stirring blade 22, and the reaction efficiency with the saccharifying enzyme 32 is increased and stirred.
  • the reaction can be carried out at the optimum temperature of the saccharifying enzyme 32 via the blades 22.
  • the stirring blade 22 is provided with one notch 22a, but is not limited to this, and the notch 22a may be two or more. Further, since the stirring blade 22 has the notch portion 22a, the cellulose-containing biomass 26 and the saccharifying enzyme 32 are pushed by the newly-added cellulose-containing biomass 26 and easily move toward the saccharification slurry outlet 34. be able to. For this reason, the cellulose-containing biomass 26 and the like can continuously move toward the saccharified slurry discharge port 34 from the notch 22 a of the stirring blade 22.
  • the horizontal reaction vessel 11 includes one stirring shaft 21, but is not limited thereto, and the horizontal reaction vessel 11 may include a plurality of stirring shafts 21. Good.
  • An example when the horizontal reaction tank 11 includes two stirring shafts 21 is shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the horizontal reaction tank 11 when two stirring shafts 21 are provided when viewed from the axial direction.
  • the horizontal reaction tank 11 includes stirring shafts 21 ⁇ / b> A and 21 ⁇ / b> B in the horizontal direction with respect to the axial direction of the horizontal reaction tank 11.
  • the agitation shafts 21A and 21B are provided with a plurality of agitation blades 22A and 22B at predetermined intervals with respect to the agitation shafts 21A and 21B.
  • the heating unit is not provided around the vertical reaction tank 13, but the present invention is not limited to this, and the vertical reaction tank 13 is provided with a heating unit around it. It may be.
  • the jacket etc. which are provided so that the wall surface or circumference
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of another configuration of the vertical reaction tank 13.
  • the vertical reaction tank 13 includes a jacket 46 on the wall surface.
  • the jacket 46 is a hollow body through which warm water can pass. Like the jacket 12, the warm water flowing through the jacket 46 is preferably 40 ° C. or higher and 60 ° C.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing a sugar liquid production apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the horizontal reaction tank 51 of the sugar liquid production apparatus 10 ⁇ / b> B includes a hollow stirring shaft 52, a hollow rotating body hot water supply passage 53, and a hollow rotating body hot water discharge passage 54.
  • the hollow stirring shaft 52 is a hollow body through which hot water 55 can pass.
  • the hot water 55 is supplied from the hot water supply passage 53 for the hollow rotating body to the hollow stirring shaft 52, passes through the hollow stirring shaft 52, and is discharged to the hot water discharge passage 54 for the hollow rotating body.
  • the hot water 35 and 55 can be set to a temperature and a hot water supply speed, respectively, and can be appropriately adjusted according to the temperature in the horizontal reaction tank 51.
  • the temperature of the hot water 35, 55 may be the same or different. In particular, from the economic point of view, the temperature of the hot water 35, 55 is preferably the same.
  • the hot water supply passage 53 for the hollow rotating body is used as the hot water supply passage 53 for the hollow rotating body. May be supplied to the hollow stirring shaft 52.
  • the sugar liquid production apparatus 10 ⁇ / b> B adjusts the temperature in the horizontal reaction tank 51 by passing hot water 55 through the hollow stirring shaft 52. .
  • the sugar liquid manufacturing apparatus 10B can adjust the temperature in the horizontal reaction tank 51 easily, the temperature of the cellulose-containing biomass 26 can be adjusted more stably, and the saccharification slurry 33 can be adjusted. It can be generated more stably.
  • a sugar liquid production apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the structure of the sugar liquid manufacturing apparatus which concerns on this embodiment is the same as that of the sugar liquid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment by this invention shown in the above-mentioned FIG. 1, it concerns on 1st Embodiment.
  • the same members as those in the sugar liquid production apparatus are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a sugar liquid production apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the sugar liquid production apparatus 10 ⁇ / b> C further includes a biomass supply apparatus (biomass supply unit) 61 in addition to the configuration of the sugar liquid production apparatus 10 ⁇ / b> A.
  • biomass supply apparatus biomass supply unit
  • the biomass supply device 61 includes a hopper 62, a feeder agitator 63, a feeder agitator motor (feeder agitator drive unit) 64, a transfer device 65, a transfer machine motor (a transfer device drive unit) 66, and a solid content adjustment water supply passage 67.
  • the hopper 62 is a tank in which the cellulose-containing biomass 26 and the pH adjuster 28 are stored.
  • the feeder agitator 63 is for mixing the cellulose-containing biomass 26 and the pH adjuster 28, and for preventing the cellulose-containing biomass 26 in the hopper 62 from bridging.
  • the feeder agitator motor 64 agitates the feeder agitator 63.
  • the transfer device 65 is for transferring the cellulose-containing biomass 26 and the pH adjusting agent 28.
  • the transfer device 65 is not particularly limited, and examples thereof include a flight type conveyor using a screw feeder or a chain.
  • the pH adjusting agent 28 is supplied into the hopper 62, and the water 27 is supplied into the solid content adjusting water supply passage 67, and each is mixed separately with the cellulose-containing biomass 26.
  • the water 27 and the pH adjusting agent 28 may be supplied into the hopper 62 or may be supplied from the solid content adjusted water supply passage 67.
  • the pH adjuster 28 is supplied from the solid content adjusted water supply passage 67 together with the water 27.
  • the sugar liquid production apparatus 10C is configured to move any two or more of the cellulose-containing biomass 26, the water 27, and the pH adjuster 28 by the biomass supply apparatus 61, the cellulose-containing biomass 26, the water 27, and the pH.
  • the supply speed of the adjusting agent 28 can be stably supplied to the horizontal reaction tank 11.
  • the sugar liquid manufacturing apparatus 10C can quantitatively supply the cellulose-containing biomass 26, the water 27, the pH adjuster 28, and the saccharifying enzyme 32 into the horizontal reaction tank 11, the inside of the horizontal reaction tank 11
  • the cellulose-containing biomass 26 can be stably slurried.
  • the sugar liquid production apparatus 10C can stabilize the saccharification rate of the cellulose-containing biomass 26, that is, the sugar concentration of the saccharification slurry 33, and thus stabilize the quality of the saccharification slurry 33 discharged from the saccharification slurry outlet 34. be able to.
  • a sugar liquid production apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the structure of the sugar liquid manufacturing apparatus which concerns on this embodiment is the same as that of the sugar liquid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment by this invention shown in the above-mentioned FIG. 1, it concerns on 1st Embodiment.
  • the same members as those in the sugar liquid production apparatus are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a sugar liquid production apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the sugar liquid production apparatus 10 ⁇ / b> D has a configuration of the sugar liquid production apparatus 10 ⁇ / b> A, a solid-liquid separation device 71, a saccharified liquid supply line L ⁇ b> 21, a sugar liquid discharge line L ⁇ b> 22, and a saccharification residue discharge line. L24 and a hot water supply line L23.
  • the solid-liquid separation device 71 separates the solid content from the saccharified liquid 41 to obtain a sugar liquid 72.
  • the solid-liquid separation device 71 may be any device that can separate the solid content from the saccharified solution 41.
  • Examples of the solid-liquid separation device 71 include centrifugal decanters such as screw decanters, separation plate centrifuges, shear press centrifuges, vertical centrifuges, filter presses, pneumatic presses (Pneumapress®), Examples include pressure filtration types such as pressure filters, centrifugal filters, screw presses, belt presses, and suction filtration type devices such as belt filters, precoat filters, drum type filtration filters, and vacuum filtration filters.
  • the sugar liquid recovery rate is excellent and more sugar liquid components can be recovered by one solid-liquid separation and a clear filtrate can be easily obtained
  • a pressure filtration type filter press it is preferable to use a pressure filtration type filter press.
  • mold and suction filtration type solid-liquid-separation apparatus are equipped with the automatic washing
  • the number of times of washing is not particularly limited.
  • the sugar solution 72 contains glucose derived from cellulose and xylose derived from hemicellulose, but the mixing ratio thereof is not particularly limited because it varies depending on the pretreatment method and pretreatment conditions of the cellulose-containing biomass 26. Further, in addition to the above substances, organic acids such as formic acid and acetic acid generated during decomposition of cellulose and hemicellulose, HMF generated from sugar by high-temperature treatment, furfural, and the like may be included. It also contains lignin-derived vanillin, guaiacol, coumaric acid, ferulic acid, and their reaction products.
  • the solid content is one in which the cellulose fraction and the hemicellulose fraction in the cellulose-containing biomass 26 are each preferably hydrolyzed by 50% or more, and the moisture content of the solid content is 40% or more and 80% or less.
  • the moisture content of the solid content can be 55% or less.
  • the saccharified solution 41 is pumped into a filter chamber provided with a filter cloth and dehydrated, and then the cake is squeezed using a diaphragm in the filter chamber. It is preferable to dehydrate.
  • the saccharified solution 41 is pressed into a filter chamber provided with a filter cloth by the solid-liquid separation device 71 and dehydrated. Since it is greatly affected by the biomass species, the enzymatic saccharification efficiency of the biomass, the bulk density, etc., it is not particularly limited and is adjusted as appropriate.
  • the pressing pressure is preferably, for example, 0.05 MPa or more, more preferably 0.5 MPa in consideration of the pretreatment method of biomass raw material, biomass species, enzymatic saccharification efficiency of biomass, bulk density, and the like. That's it.
  • the higher the pressing pressure the lower the moisture content of the solid content, and the yield of the sugar solution 72 is improved. Therefore, the yield of the sugar liquid 72 can be improved by setting the pressing pressure to 0.05 MPa or more.
  • the combustion efficiency of the solid content is improved and higher energy can be obtained.
  • the saccharified solution supply line L21 connects the vertical reaction tank 13 and the solid-liquid separator 71.
  • the saccharified solution 41 discharged from the vertical reaction tank 13 is supplied to the solid-liquid separator 71 through the saccharified solution supply line L21.
  • the saccharified solution supply line L21 is provided with a control valve V11 and a saccharified solution supply pump P11 provided on the downstream side of the control valve V11.
  • the supply amount of the saccharified liquid 41 is adjusted by the frequency of the control valve V11 or the saccharified liquid supply pump P11.
  • the liquid feeding method does not need to be based on a pump, and for example, a pressure feeding method using compressed gas may be adopted. That is, the saccharified solution 41 may be sent using a pressure difference between the vertical reaction tank 13 and the solid-liquid separator 71.
  • the saccharified solution supply line L21 may be provided with a buffer tank or a supply tank.
  • the sugar liquid discharge line L22 is connected to the permeate side of the solid-liquid separator 71.
  • the sugar liquid 72 from which the solid content has been separated from the saccharified liquid 41 by the solid-liquid separator 71 is discharged from the solid-liquid separator 71 through the sugar liquid discharge line L22.
  • the sugar solution discharge line L22 is provided with a control valve V12 and a sugar solution supply pump P12 provided on the downstream side of the control valve V12.
  • the supply amount of the sugar liquid 72 is adjusted by the frequency of the control valve V12 or the sugar liquid supply pump P12.
  • the liquid feeding method of the sugar liquid 72 does not have to be by a pump, and may be the above-described pressure feeding method or may be transferred by natural falling due to the gravity of the sugar liquid itself.
  • the hot water supply line L23 connects the hot water supply tank 73 and the non-permeate side of the solid-liquid separator 71.
  • the hot water supply tank 73 is a tank for storing hot water 74 supplied to the solid-liquid separator 71.
  • Hot water 74 is supplied to the solid-liquid separator 71 through the hot water supply line L23.
  • a control valve V13 and a hot water supply pump P13 provided on the upstream side of the control valve V13 are provided.
  • the supply amount of the hot water 74 is adjusted by the frequency of the control valve V13 or the hot water supply pump P13.
  • the liquid feeding method of the hot water 74 does not need to be based on a pump, and the above-described pressure feeding method may be used.
  • the sugar liquid 72 newly generated by reacting with the saccharifying enzyme 32 adsorbed on the solid content using the hot water 74 is discharged from the solid-liquid separator 71 through the sugar liquid discharge line L22.
  • the amount of hot water 74 added is not particularly limited, but when hydrolyzing by reacting the hot water 74 with the saccharifying enzyme 32 adsorbed on the solid content, the solid matter concentration is within the range of 1% by mass to 20% by mass. It is preferable to add so that it becomes. When the solid concentration is higher than 20% by mass or lower than 1% by mass, it is not preferable because it is not efficient from the viewpoint of the production amount of the sugar solution 72 and the recovery rate of the saccharifying enzyme 32.
  • the temperature of the hot water 74 is preferably in the range of 30 ° C. to 60 ° C., more preferably in the range of 40 ° C. to 55 ° C., and even more preferably around 50 ° C.
  • the time for hydrolysis by reacting the hot water 74 with the saccharifying enzyme 32 adsorbed on the solid content is preferably in the range of 1 minute to 180 minutes. If it is less than 1 minute, the recovery efficiency of the saccharifying enzyme 32 adsorbed on the solid content is low, and the recovery efficiency of the saccharifying enzyme 32 adsorbed on the solid content does not increase even if it is performed for 180 minutes or more. is there.
  • the pH of the hot water 74 is preferably in the range of 6.0 to 8.0, more preferably about 5.0. If the pH is less than 6.0, the recovery rate of the saccharifying enzyme 32 adsorbed on the solid content decreases, and if the pH exceeds 8.0, the saccharifying enzyme 32 is deactivated, which is not preferable. Therefore, if the pH is in the range of 6.0 to 8.0, the inactivation of the saccharifying enzyme 32 can be reduced as much as possible, and the recovery efficiency of the saccharifying enzyme 32 can be increased.
  • the saccharification enzyme 32 recovered by the solid-liquid separator 71 may be reused. From the viewpoint of reducing the amount of saccharifying enzyme 32 used, particularly the amount of unused saccharifying enzyme, it is preferable to mix and use both the recovered saccharifying enzyme 32 and the unused saccharifying enzyme. Further, in order to increase the recovery efficiency of the saccharifying enzyme 32 to the vertical reaction tank 13, after adding an adsorption inhibitor for blocking the sites that are not adsorbed by the cellulose-containing biomass 26, By adding the saccharifying enzyme used, the recovery efficiency of the saccharifying enzyme 32 can be improved.
  • the supply timing of the hot water 74 to the solid-liquid separator 71 is not particularly limited, but from the viewpoint of more efficiently performing the solid-liquid separation of the saccharified liquid 41, for example, the solid-liquid separator 71 is a filter press. In this case, it is more preferable that the hot water 74 is supplied after the dehydrated saccharified solution 41 is further dehydrated by squeezing the cake using a diaphragm. That is, when the saccharified solution 41 is squeezed and the warm water 74 is supplied into the solid-liquid separation device 71, the volume of solids is reduced and the water content is also reduced. This is because the penetration efficiency is improved.
  • the saccharification residue discharge line L24 is connected to the non-permeate side of the solid-liquid separator 71.
  • the solid content remaining after the hot water 74 is supplied into the solid-liquid separator 71 is discharged as a saccharification residue 75 from the solid-liquid separator 71 through the saccharification residue discharge line L24.
  • the saccharification residue discharge line L24 is provided with a control valve V14 and a saccharification residue discharge pump P14 provided downstream of the control valve V14.
  • the discharge amount of the saccharification residue 75 is adjusted by the frequency of the control valve V14 or the saccharification residue discharge pump P14.
  • the discharging method is preferably a belt conveyor suitable for transferring solid matter, rather than a pipe or a pump.
  • the solid-liquid separator 71 is a filter press, a pneumatic press (registered trademark) or the like
  • the saccharification residue 75 is discharged by moving the filter cloth, moving the filter cloth, or moving the scraper on the filter cloth. After that, it is preferably transferred by a belt conveyor or the like.
  • the saccharified solution 41 includes a saccharified solution 72 and a solid material, and the solid material includes a polysaccharide component such as undegraded cellulose or hemicellulose and a component that cannot be degraded by the saccharifying enzyme 32 such as lignin. Further, the solid is in a state where a relatively large amount of saccharifying enzyme 32 is adsorbed. Therefore, the solid-liquid separation device 71 separates the saccharified solution 41 from the saccharide solution 72 and the solid to obtain the saccharide solution 72 and collects the solid content.
  • the solid content separated from the saccharified solution 41 by the solid-liquid separator 71 includes a polysaccharide component and the saccharifying enzyme 32.
  • the polysaccharide component and saccharifying enzyme 32 contained in the solid material of the saccharified solution 41 are contained in the warm water 74 supplied into the solid-liquid separation device 71 and are used to generate the sugar solution 72.
  • the solid residue that has not been used to generate the sugar liquid 72 is discharged from the solid-liquid separation device 71 as a saccharification residue 75 through the saccharification residue discharge line L24.
  • the sugar liquid production apparatus 10D includes the solid-liquid separation apparatus 71, captures the solid content on the non-permeation side of the solid-liquid separation apparatus 71, and obtains the sugar liquid 72 that is a liquid component on the permeation side.
  • the sugar liquid production apparatus 10D supplies the warm water 74 into the solid-liquid separation apparatus 71, reacts with the saccharifying enzyme 32 adsorbed on the solid content in the solid-liquid separation apparatus 71, and hydrolyzes the sugar liquid. 72 is generated.
  • the saccharifying enzyme 32 added while recovering more saccharified liquids 72 can be used, the newly added saccharifying enzyme 32 can be used efficiently and the saccharified liquids 72 can be produced at low cost. It can be manufactured efficiently.
  • the sugar liquid production apparatus 10D can further improve the saccharification efficiency of the cellulose-containing biomass 26 than the first to third embodiments, and can shorten the saccharification reaction of the cellulose-containing biomass 26.
  • the hot water 74 is supplied to the solid-liquid separator 71 and then discharged from the sugar liquid discharge line L22.
  • the present invention is not limited to this, and the solid-liquid separator 71 is not limited thereto.
  • a warm water return line may be provided on the permeate side, and the warm water 74 may be supplied to the warm water supply tank 73 so that the warm water 74 is circulated and reused.
  • the hot water return line By providing the hot water return line, the hot water 74 used in the solid-liquid separator 71 can be supplied to the hot water supply tank 73, so the hot water 74 used in the solid-liquid separator 71 is passed through the hot water return line.
  • the amount of hot water 74 used can be reduced by recycling and recycling.
  • the circulating hot water 74 may finally pass through the solid content in the solid-liquid separator 71 and be extracted from the sugar liquid discharge line L22 as the sugar liquid 72, or the hot water 74 may be solid-liquid separated.
  • the sugar solution 72 may be extracted from a line different from the sugar solution discharge line L22.
  • the sugar liquid production apparatus 10D has one vertical reaction tank 13, but is not limited to this, and a plurality of vertical reaction tanks 13 are provided in series to continuously saccharify. You may make it react and perform solid-liquid separation.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of another configuration of the sugar liquid production apparatus 10E. As shown in FIG. 11, in the sugar liquid production apparatus 10E, a vertical reaction tank 13-1 and a vertical reaction tank 13-2 are provided in series. The vertical reaction tank 13-1 and the vertical reaction tank 13-2 are connected by a saccharification liquid supply line L21-1, and the vertical reaction tank 13-2 and the solid-liquid separator 71 are connected to the saccharification liquid supply line L21. -2.
  • the saccharified liquid 41A discharged from the vertical reaction tank 13-1 is supplied to the vertical reaction tank 13-2 through the saccharified liquid supply line L21-1.
  • the saccharified solution supply line L21-1 is provided with a control valve V11-1 and a saccharified solution supply pump P11-1 provided downstream of the control valve V11-1.
  • the saccharified solution 41B discharged from the vertical reaction tank 13-2 is supplied to the solid-liquid separation device 71 through the saccharified solution supply line L21-2.
  • the saccharified liquid supply line L21-2 is provided with a control valve V11-2 and a saccharified liquid supply pump P11-2 provided downstream of the control valve V11-2.
  • the sugar liquid production apparatus 10E is provided with the solid-liquid separation device 71 and the saccharification residue discharge line L24, so that a plurality of vertical reaction tanks (in this embodiment, the vertical reaction tank 13- 1 and 13-2), the saccharification reaction of the saccharification slurry 33 in each of the vertical reaction tanks 13-1 and 13-2 is promoted, so that each vertical reaction tank 13-1 13-2 makes it possible to continuously process the saccharification slurry 33 while maintaining the saccharification efficiency of one vertical reaction tank.
  • the saccharification efficiency of the cellulose-containing biomass 26 can be further improved, and the saccharification reaction of the cellulose-containing biomass 26 can be shortened.
  • the saccharified solution supply line L21, the hot water supply line L23, and the saccharification residue discharge line L24 are individually connected to the solid-liquid separation device 71.
  • the present invention is not limited to this.
  • at least one of the saccharified solution supply line L21, the hot water supply line L23, and the saccharification residue discharge line L24 may be shared.
  • the solid-liquid separator 71 is, for example, a filter press, the number of liquid supply ports and discharge ports may be limited due to the configuration of the filter press.
  • the solid-liquid separation device 71 can be connected to the liquid supply port and the discharge port like a filter press. Even when the number of tanks is limited, the saccharified liquid 41 can be efficiently solid-liquid separated in accordance with the apparatus configuration used as the solid-liquid separation apparatus 71.
  • the saccharified liquid 41 is supplied to the solid-liquid separator 71 and the sugar liquid 72 is extracted, and then hot water 74 is supplied to the solid-liquid separator 71 and adsorbed to the solid content in the solid-liquid separator 71.
  • the sugar solution 72 is generated by reacting with the saccharifying enzyme 32. And after reducing sugar content from solid content, it is made to discharge
  • FIG. The order of supplying the saccharified liquid 41 and the hot water 74 to the solid-liquid separation device 71 and withdrawing the sugar liquid 72 is not particularly limited, and can be adjusted as appropriate.
  • the sugar liquid production apparatus 10A according to the first embodiment of the present invention is used as the sugar liquid production apparatus has been described, but the present embodiment is not limited to this.
  • the sugar solution production apparatuses 10B and 10C according to the second and third embodiments may be used.
  • Example 1 Preparation and analysis of saccharified solution>
  • A. Preparation of pretreated cellulose-containing biomass (1. Explosion treatment of cellulosic biomass) Rice straw was used as the cellulose-containing biomass.
  • 100 kg of rice straw was pulverized with a rotary cutter mill RCM-400 (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) with a screen mesh diameter of 8 mm and rotated at 420 rpm.
  • 2 kg of rice straw pulverized using a blasting apparatus (reaction vessel 30L, manufactured by Nippon Electric Heat Co., Ltd.) was subjected to steam blasting. The pressure at that time was 2.5 MPa, and the treatment time was 3 minutes.
  • Rice straw was used as the cellulose-containing biomass.
  • 1 kg of rice straw was pulverized with a rotary cutter mill RCM-400 (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) with a screen mesh diameter of 8 mm and rotated at 420 rpm.
  • 500 g of rice straw crushed using an autoclave device (reaction vessel 3L, manufactured by Nitto Koatsu Co., Ltd.) was introduced into the autoclave and pure ammonia gas was introduced into the autoclave. Processed. This was performed several times to obtain about 20 kg of pretreated biomass.
  • [B. Preparation of saccharified solution] [A. The pretreated biomass obtained in [Preparation of Pretreated Cellulose-Containing Biomass] was fractionated in a dry mass of 2 kg and subjected to a saccharification reaction. A saccharification reaction was continuously performed using a Bono dryer (hold capacity: about 30 L) manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. as a horizontal reaction tank. Warm water at 50 ° C. was supplied only to the jacket for saccharification reaction. Pretreatment biomass, pH adjuster (sulfuric acid or sodium hydroxide aqueous solution), enzyme solution (Accellacease (registered trademark) DUET, cellulase manufactured by Danisco Japan Co., Ltd.) Water was added continuously.
  • pH adjuster sulfuric acid or sodium hydroxide aqueous solution
  • enzyme solution Accellacease (registered trademark) DUET, cellulase manufactured by Danisco Japan Co., Ltd.
  • a pH adjuster is added so that pH may be set to 4.8
  • an enzyme liquid is added so that 200 mL may be supplied with respect to 1 kg of dry mass of pretreatment biomass, and the addition amount of water is
  • the saccharification reaction was performed by adding the pH adjuster and the enzyme solution so that the solids concentration was 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, and 30 wt%. Thereafter, 20 L of the discharged saccharification slurry was collected, and a saccharification reaction was performed using a jacket-type reaction tank having a total volume of 25 L as a vertical reaction tank. In the saccharification reaction, the reaction was stopped after 24 hours and 6 hours after the start of addition of the first pretreated biomass to the bouno dryer, which is a horizontal reaction tank.
  • the solid content concentration of the saccharified solution obtained above was measured.
  • the solid content is measured by using an infrared moisture meter (“FD-720”, manufactured by Kett Scientific Laboratory), holding the sample containing the saccharified solution at a temperature of 120 ° C., and a stable value and an initial value after evaporation.
  • the moisture content which is a value obtained from the difference between the two, was measured, and the value obtained by subtracting the moisture content from 100 wt% was defined as the solid content concentration.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • Example 2 Keeping the stirring shaft warm>
  • hot water of 50 ° C. was passed not only through the jacket in the bouno dryer as a horizontal reaction vessel but also through the stirring shaft side [A.
  • a saccharification reaction was continuously performed on the pretreated biomass obtained in [Preparation of pretreated cellulose-containing biomass]. The reaction was stopped 6 hours and 24 hours after the start of the addition of the first pretreated biomass to the Buno dryer, which was a horizontal reaction tank, and the sugar concentration was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 3 Combined use of filtration type solid-liquid separator> With the saccharified solution obtained in Example 2, the saccharification reaction was stopped after 6 hours, and solid-liquid separation was performed using a filter press (manufactured by Ataca Daiki Co., Ltd.) as a filtration type solid-liquid separation device. After the solid-liquid separation, 5 L of hot water at 50 ° C. was supplied to the filter press for squeezing, and the total amount and concentration of the saccharified liquid and the obtained sugar liquid were measured using the above-mentioned “1. Sugar analysis method”. The results are shown in Table 3.
  • the obtained saccharified solution is filtered with a filter press, and hot water at 50 ° C. is supplied to promote the saccharification reaction in the filter chamber of the filter press. It was confirmed that the yield was improved. Moreover, it was confirmed by the saccharification reaction of about 6 hours that the sugar yield can obtain the sugar concentration equivalent to that after 24 hours saccharification, suggesting that the equipment cost can be reduced. Moreover, as for the mass of sugar, when there was no filtration device, the biomass undegraded portion was assumed to be 1 kg, the liquid volume was 19 L, and after washing, it was calculated as 24 L. As a result, it was confirmed that the sugar yield was improved by washing the saccharification residue with warm water.
  • the pretreatment biomass, pH adjuster (sulfuric acid or sodium hydroxide aqueous solution), enzyme solution (Accel Race Duet, manufactured by Danisco Japan Co., Ltd.), and water were continuously added in accordance with the hold amount of 30 L and the reaction time was 24 hours.
  • the reaction was run for a total of 3 days. Each addition speed is such that the pH adjusting agent is added so that the pH of the saccharified solution is 4.8, the enzyme solution is added so as to supply 200 mL with respect to 1 kg of the dry mass of the pretreated biomass, and water is added.
  • the saccharification reaction was carried out by adding the amount of the solid content concentration including the pH adjuster and the enzyme solution to 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, and 30 wt%.
  • Example 1 In each of the obtained sugar solutions, solids accumulated at the bottom of the bouno dryer, and a stable sugar solution could not be obtained. In addition, the stirrer stopped rotating due to the solid content accumulated at the bottom. Thus, saccharification could not be processed continuously only by using a horizontal reaction tank. Therefore, in Example 1, it was confirmed that saccharification efficiency can be improved more by sharing a horizontal reaction tank and a vertical reaction tank.
  • a pretreatment biomass, a pH adjuster (sulfuric acid or sodium hydroxide aqueous solution), an enzyme solution (Accel Race Duet), and water were continuously added with a reaction time of 30 minutes in accordance with the hold amount of 30 L.
  • the addition rate is such that the pH adjuster is added so that the pH is 4.8, the enzyme solution is added so as to supply 200 mL to 1 kg of the dry mass of the pretreated biomass, and the amount of water added is the pH adjuster and
  • the saccharification reaction was carried out by adding the enzyme solution so that the solid concentration was 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, and 30 wt%.
  • the apparatus for producing a sugar liquid and the method for producing a sugar liquid of the present invention can be suitably used for efficiently producing a high-concentration sugar liquid.

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Abstract

　糖液製造装置１０Ａは、セルロース含有バイオマス２６から糖液を製造する糖液の製造装置であって、内部に水平方向に設けられる攪拌軸２１と、攪拌軸２１に設けられる攪拌翼２２とを備え、セルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２とを攪拌しながら、セルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２とを反応させて糖化スラリー３３を得る水平型反応槽１１と、ジャケット１２と、糖化スラリー３３を糖化して糖化液４１を得る垂直型反応槽１３と、糖化スラリー供給ラインＬ１１とを有する。

Description

糖液の製造装置及び糖液の製造方法
　本発明は、セルロース含有バイオマスから糖液を得る糖液の製造装置及び糖液の製造方法に関する。
　糖を原料とした化学品の発酵生産プロセスは、種々の工業原料生産に利用されている。この発酵原料となる糖として、現在、さとうきび、澱粉、テンサイなどの食用原料に由来するものが工業的に使用されている。今後の世界人口の増加による食用原料価格の高騰、または食用と競合するという倫理的な観点から、再生可能な非食用資源、すなわちセルロース含有バイオマスからより効率的に糖液を製造するプロセス、または得られた糖液を発酵原料として、効率的に工業原料に変換するプロセスの構築が今後の課題となっている。
　セルロース含有バイオマスは、主に芳香族系重合物のリグニンと、単糖の重合物であるセルロースやヘミセルロースからなる。糖液は、一般的に、酵素糖化反応による方法を用いて得られる。酵素糖化反応による方法は、例えば、リグニンに保護されたセルロースやヘミセルロースを、粉砕処理などの機械処理、または高圧高温の熱水、希硫酸またはアンモニアなどを用いた熱化学処理などの前処理を行って、リグニンからセルロースまたはヘミセルロースを脱離して（例えば、特許文献１、２参照）、前処理バイオマスを得る。その後、前処理バイオマスに糖化酵素を混合して、リグニンから脱離して得られたセルロースまたはヘミセルロースを糖化酵素により加水分解して単糖を製造する。
　この酵素糖化反応を用いてセルロース含有バイオマスから単糖を製造する場合には、設備面での課題がある。第一に、糖化酵素を用いて糖化する効率（糖化酵素の性能）は、セルロース含有バイオマス由来の方がデンプン由来に比べて低いため、加水分解反応が１日～数日と時間を要する。そのため、反応装置内のセルロース含有バイオマスの滞留時間が長くなり、設備費が高くなる。第二に、セルロース含有バイオマスを高濃度として糖化反応を行った場合、攪拌機が回らないことや、スラリー状となった液（スラリー液）の送液が行えないなどの不具合が生じる可能性がある。そのため、酵素糖化反応を行う際のセルロース含有バイオマスの濃度は限界があり、得られる糖液の濃度も低くなる。
　こうしたセルロース含有バイオマスの酵素糖化反応の上記のような設備面での課題に対して、これまで種々の方法が提案されている。例えば、前処理バイオマスを間欠的に供給する方法（例えば、特許文献３、４参照）、一度固液分離を行い残渣と水とを混合して反応を早める方法（例えば、特許文献５参照）、残渣を摩砕処理して再度糖化反応を行う方法（例えば、特許文献６参照）、前処理したバイオマスに水を添加してスラリー化する方法（例えば、特許文献７参照）などが挙げられる。
特開２００９－１８３８０５号公報 特表２００８－５３５５２３号公報 特開２００１－２３８６９０号公報 特表２０１０－５３６３７５号公報 特開２０１１－１９４８３号公報 特開２０１１－４１４９３号公報 特許第４７６４５２７号公報
　しかしながら、特許文献３、４に記載されているような前処理バイオマスを間欠的に供給する方法は、糖化時の糖濃度は高くすることができるが、前処理バイオマスに対して先に入れた前処理バイオマスと後に供給した前処理バイオマスとの糖化酵素の反応時間が異なるため、糖化効率が低下する。
　また、特許文献５、６に記載の方法は、生成糖による平衡反応阻害が低下し、糖化反応時間が短縮されるが、水の添加量が通常よりも増大してしまう。さらに、特許文献６に記載の方法では摩砕にかかるエネルギーが余計に必要になってしまう。
　また、特許文献７では、スラリー化槽を設けてバイオマスの熱過分解を抑制する方法が開示されているが、固形分濃度を低下しないと送液ができないため、結果として糖濃度が低くなってしまう可能性がある。
　以上のこれらの方法では、セルロース含有バイオマスを高濃度で糖化することが困難であるか、反応時間が長くなるため、設備費が高くなるという課題が残る。
　本発明は、前記問題に鑑み、高濃度の糖液を効率よく製造することができる糖液の製造装置及び糖液の製造方法を提供することを課題とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは糖液の製造装置及び製造方法について鋭意研究した。その結果、セルロース含有バイオマスが反応装置内を進行する方向を複数段にすると共に糖化反応時の温度を調節することで、セルロース含有バイオマスの糖化酵素との糖化反応が向上し、高濃度の糖液を製造できることに着目した。セルロース含有バイオマスおよび糖化酵素をまず水平型反応槽に供給して、槽内を所定の温度に保持しつつセルロース含有バイオマスに糖化酵素を混合して糖化反応を行なった後、更に垂直型反応槽で糖化反応を行ない、２段階で糖化反応を行うことにより、糖化反応の効率と、糖液の糖濃度との関係について解明した。この得られた知見に基づいて、セルロース含有バイオマスを水平方向に進行させながら糖化酵素により糖化してスラリー化してスラリー液とした後、スラリー液を垂直方向に進行させながら更に糖化反応を進行させ、２段階で糖化反応を行うようにする。セルロース含有バイオマスを垂直方向に進行させる前に予めスラリー化しておくことで、セルロース含有バイオマスと糖化酵素との反応効率を向上させることができる。また、スラリーは低粘度であるため、高濃度に糖化することができる。この結果、セルロース含有バイオマスと糖化酵素とを効率よく反応させ、糖化時間をさらに短縮することができるため、高濃度の糖液を低コストで効率よく製造することができることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて完成されたものである。
　すなわち、本発明は以下の（１）～（１６）の構成を有する。
（１）　セルロース含有バイオマスから糖液を製造する糖液の製造装置であって、
　内部に水平方向に設けられる攪拌軸と、前記攪拌軸に設けられる攪拌翼とを備え、前記セルロース含有バイオマスと糖化酵素とを攪拌しながら、前記セルロース含有バイオマスと前記糖化酵素とを反応させて糖化スラリーを得る水平型反応槽と、
　前記糖化スラリーを糖化して糖化液を得る垂直型反応槽と、
　前記水平型反応槽と前記垂直型反応槽とを連結する糖化スラリー供給ラインと、
　前記水平型反応槽の周囲または壁面に設けられ、前記水平型反応槽を加熱する加温部と、
を有することを特徴とする糖液の製造装置。
（２）　前記水平型反応槽は、
　前記水平型反応槽の一方に前記セルロース含有バイオマスを供給するバイオマス導入口と、
　前記水平型反応槽の前記バイオマス導入口とは反対側に前記糖化スラリーを排出する糖化スラリー排出口と、
を有することを特徴とする上記（１）に記載の糖液の製造装置。
（３）　前記水平型反応槽は、前記糖化スラリー排出口に前記糖化スラリーの流れをせき止めるせき止め部を有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の糖液の製造装置。
（４）　前記攪拌軸が加熱されることを特徴とする上記（１）から（３）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（５）　前記攪拌軸と前記加温部との何れか一方または両方は、内部を熱媒体が通ることが可能な中空体であることを特徴とする上記（１）から（４）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（６）　前記熱媒体の温度が４０℃以上６０℃以下であることを特徴とする上記（５）に記載の糖液の製造装置。
（７）　前記水平型反応槽の前記バイオマス導入口の前流側にセルロース含有バイオマスを供給するバイオマス供給部を備えることを特徴とする上記（１）から（６）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（８）　前記垂直型反応槽から前記糖化液を排出する糖化液供給ラインと、
　前記糖化液から固形分を分離して糖液を得る固液分離装置と、
を有することを特徴とする上記（１）から（７）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（９）　前記固液分離装置に連結され、前記固液分離装置内に温水を供給する温水供給ラインを有することを特徴とする上記（８）に記載の糖液の製造装置。
（１０）　前記水平型反応槽は、前記攪拌軸を複数備え、
　それぞれの前記攪拌軸に複数の攪拌翼を備えることを特徴とする上記（１）から（９）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（１１）　前記攪拌翼が切り欠き部を有することを特徴とする上記（１）から（１０）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（１２）　前記垂直型反応槽は、内部に糖化酵素を供給する第２の酵素供給通路を有することを特徴とする上記（１）から（１１）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（１３）　前記水平型反応槽に給する糖化酵素と前記第２の酵素供給通路から供給する糖化酵素とは、種類が異なることを特徴とする上記（１２）に記載の糖液の製造装置。
（１４）　前記水平型反応槽における前記セルロース含有バイオマスと前記糖化酵素との糖化反応は、熱化学処理が施されたセルロース含有バイオマスの乾燥質量が糖化スラリーの総質量に対して１５質量％以上５０質量％以下で行われることを特徴とする上記（１）から（１１）の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
（１５）　前記熱化学処理が、アンモニア処理、水熱処理、爆砕処理、アルカリ処理および希硫酸処理からなる群から選択されることを特徴とする上記（１４）に記載の糖液の製造装置。
（１６）　上記（１）から（１５）の何れか１つに記載の糖液の製造装置を用いてセルロース含有バイオマスから糖液を製造することを特徴とする糖液の製造方法。
　本発明によれば、水平型反応槽で槽内を所定の温度に保持しつつセルロース含有バイオマスを水平方向に進行させながら糖化酵素により連続的に糖化してスラリー化して、セルロース含有バイオマスを垂直方向に進行させる前に予めスラリー化して低粘度のスラリー液とする。そして、垂直型反応槽でスラリー液を垂直方向に進行させながらに更に糖化反応を進行させることで、セルロース含有バイオマスと糖化酵素との反応効率を向上させることができると共に、高濃度に糖化することができる。よって、本発明によれば、水平型反応槽と垂直型反応槽との２段階で糖化反応を行うことにより、高濃度の糖液を低コストかつ短時間で効率よく製造することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る糖液の製造装置の一部を切り欠いた図である。 図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。 図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。 図４は、糖液の製造装置の他の構成の一例を示す図である。 図５は、糖液の製造装置の水平型反応槽の他の一例を示す図である。 図６は、糖液の製造装置の水平型反応槽の他の一例を示す図である。 図７は、糖液の製造装置の垂直型反応槽の他の構成の一例を示す図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る糖液の製造装置を示す概念図である。 図９は、本発明の第３の実施形態に係る糖液の製造装置を示す概念図である。 図１０は、本発明の第４の実施形態に係る糖液の製造装置を示す概念図である。 図１１は、糖液の製造装置の他の構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
［第１の実施形態］
＜糖液の製造装置＞
　本発明の第１の実施形態に係る糖液の製造装置（糖液製造装置）について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る糖液製造装置の一部を切り欠いた図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ断面図であって、糖液製造装置の一部の構成を示す図である。図１に示すように、糖液製造装置１０Ａは、水平型反応槽（横型反応槽）１１と、ジャケット（加温部）１２と、垂直型反応槽（縦型反応槽）１３と、糖化スラリー供給ラインＬ１１とを有する。
　なお、水平型反応槽１１とは、内部に設けられる攪拌軸が水平方向に設けられている反応槽をいう。垂直型反応槽１３とは、内部に設けられる攪拌軸が垂直方向に設けられている反応槽をいう。
（水平型反応槽）
　図１～図３に示すように、水平型反応槽１１は、攪拌軸２１と、攪拌翼２２とを備えている。
　攪拌軸２１は、水平型反応槽１１の内部に水平方向に設けられている。攪拌翼２２は、攪拌軸２１に所定間隔で設けられている。攪拌軸２１は、モータ（駆動装置）２４により回転し、水平型反応槽１１内に供給されたセルロース含有バイオマス２６を攪拌する。攪拌軸２１および攪拌翼２２の回転数は、モータ２４により制御される。
　水平型反応槽１１は、水平型反応槽１１の一端側にバイオマス導入口２５が設けられている。セルロース含有バイオマス２６、水２７およびｐＨ調整剤２８が、バイオマス導入口２５から水平型反応槽１１内に供給される。
　セルロース含有バイオマス２６のバイオマス種は、セルロースおよびヘミセルロース（以下、セルロースとヘミセルロースの総称として「セルロース」という。）、芳香族高分子であるリグニン等を含有するものであり、セルロースを５質量％以上含む生物由来の資源であればよく特に限定されない。また、セルロース含有バイオマス２６は、セルロースの他に芳香族高分子であるリグニン等を含有していることから、リグノセルロースとも呼ばれる。セルロースを５質量％以上含む生物由来の資源であればよく特に限定されない。バイオマス種としては、具体的には、例えば、バガス、スイッチグラス、ネピアグラス、エリアンサス、コーンストーバー、稲わら、麦わら、ＥＦＢ（油椰子空果房）、籾殻などの草本系バイオマス、樹木、廃建材などの木質系バイオマスなどが挙げられる。また、セルロース含有バイオマス２６は主にセルロース成分、ヘミセルロース成分、リグニン成分、無機成分に大別され、それぞれの成分比率はバイオマス種・生育条件により大きく異なるため、特に限定されない。
　また、セルロース含有バイオマス２６は、水平型反応槽１１に供給される前に予め前処理しておくことが好ましい。セルロース含有バイオマス２６を前処理しておくことで糖化酵素による加水分解効率を向上させることができる。セルロース含有バイオマス２６の前処理方法は、特に限定されるものではなく、従来より公知の前処理方法を用いることができる。前処理方法としては、例えば、水熱処理、アンモニア処理、アルカリ処理、希硫酸処理などの熱化学処理、微粉砕処理、爆砕処理、酸処理、硫酸処理、苛性ソーダ処理、亜臨界水処理、蒸煮処理などが挙げられるが、これらのいずれを用いてもよいし、これらを組合せて使用してもよい。
　水２７は、井戸水、工業用水、水道水、河川水、プロセス排水、プロセス再生水など特に限定されず、これらの混合水であってもよい。
　ｐＨ調整剤２８は、通常酸やアルカリなどを使用するのが経済的見地から好ましい。添加剤が酸またはアルカリであるかは前処理方法に依存する。例えば、水熱処理、希硫酸処理、爆砕処理、酸処理、硫酸処理、亜臨界水処理、蒸煮処理などはアルカリ剤であるし、例えば、アンモニア処理、アルカリ処理などは酸である。アルカリは、水酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カルシウムなどが例示できる。酸は、硫酸、塩酸、リン酸、酢酸などの有機酸などが例示できる。また、前処理物中にセルロース含有バイオマス２６由来の有機酸塩などが少ない場合は、ｐＨ制御が難しいため、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムなどの緩衝剤を添加しても構わない。
　水平型反応槽１１は、バイオマス導入口２５よりもセルロース含有バイオマス２６の流れ方向の下流側に酵素供給通路３１が接続されている。水平型反応槽１１は、酵素供給通路３１から水平型反応槽１１内に糖化酵素３２が供給される。酵素供給通路３１がバイオマス導入口２５よりも下流側に接続されているのは、特に、ｐＨ調整していないセルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２が反応した場合、糖化酵素３２が失活してしまい糖化反応が進行しない場合があるからである。なお、セルロース含有バイオマス２６のｐＨが４以上６以下で調整されたものである場合には、水平型反応槽１１に酵素供給通路３１が設けられる必要はなく、バイオマス導入口２５から糖化酵素３２を供給してもよい。
　糖化酵素３２は、セルロース又はヘミセルロースを分解する活性を有する、あるいはセルロース又はヘミセルロースの分解を補助する酵素成分のことをいう。酵素成分として、具体的には、セルビオハイドロラーゼ、エンドグルカナーゼ、エキソグルカナーゼ、βグルコシダーゼ、キシラナーゼ、キシロシダーゼ、バイオマス膨潤酵素などを挙げることができる。糖化酵素３２は、これら１種又は複数種類を用いてもよい。また、本実施形態においては、セルロース、ヘミセルロースの加水分解は複数の酵素成分の協奏効果あるいは補完効果により効率よく行うことができるため、糖化酵素３２は上記の酵素成分の複数種を含む酵素混合物であることが好ましい。
　また、糖化酵素３２は微生物により産生されるものでも好適に用いることができる。例えば、糖化酵素３２は一種の微生物が産生する複数の酵素成分を含むものであってもよいし、複数の微生物から産生される酵素成分の混合物を含むものであってもよい。糖化酵素３２を産生する微生物は、糖化酵素を細胞内又は細胞外に産生する微生物であって、好ましくは細胞外に糖化酵素を産生する微生物である。細胞外に産生する微生物の方が糖化酵素回収が容易だからである。
　糖化酵素３２を産生する微生物は上記の酵素成分を産生するものであれば特に限定されない。特にトリコデルマ属、アクレモニウム属に分類される糸状菌は細胞外に多種の糖化酵素を大量に分泌するので、糖化酵素３２を産生する微生物として特に好適に用いることができる。
　糖化酵素３２は、未使用の糖化酵素であってもよいし、後述するように、固液分離装置７１で回収した糖化酵素を再使用してもよい。糖化酵素３２の使用量、特に未使用の糖化酵素の使用量を削減するという観点から、回収された糖化酵素と未使用の糖化酵素との両方を混合して使用することが好ましい。
　セルロース含有バイオマス２６、水２７、ｐＨ調整剤２８および糖化酵素３２の供給方法は、特に限定されるものではないが、ポンプで定量かつ連続的に供給することが好ましい。
　セルロース含有バイオマス２６、水２７、ｐＨ調整剤２８および糖化酵素３２は、水平型反応槽１１内で混合して反応することでスラリー状の糖化スラリー３３が生成される。
　水平型反応槽１１は、バイオマス導入口２５とは反対側であって、水平型反応槽１１内のセルロース含有バイオマス２６の流れ方向の下流側に糖化スラリー排出口３４が設けられている。水平型反応槽１１は、セルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２とを攪拌しながら、セルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２とを反応させて糖化スラリー３３を生成する。糖化スラリー３３は、糖化スラリー排出口３４を通って水平型反応槽１１から排出される。
（ジャケット）
　ジャケット１２は、水平型反応槽１１の壁面１１ａに設けられている。ジャケット１２は、水平型反応槽１１内を外側から温めている。ジャケット１２は、内部を温水（熱媒体）が通ることが可能な中空体である。また、ジャケット１２は壁面１１ａに設けられている。
　また、ジャケット１２は、内部を温水が通ることが可能な中空体としているが、これに限定されるものではなく、ジャケット１２は内部に電気ヒーターなど加熱源を備えるものや内部に蒸気を極少量ずつ、または間欠的に供給するなど水平型反応槽１１を外部から加温することができるものであればよい。
　また、本実施形態では、ジャケット１２は壁面１１ａに設けられているが、これに限定されるものではなく、水平型反応槽１１内を外側から温める方式であればよく、水平型反応槽１１の全体を覆うように設けられていてもよい。
　また、本実施形態では、水平型反応槽１１を加温するため、ジャケット１２を用いているが、これに限定されるものではく、通水管または棒状ヒーターなどを水平型反応槽１１の外周に巻いた方式など水平型反応槽１１を加温することができるものであればよく、特に限定されるものではない。
　本実施形態では、セルロース含有バイオマス２６を糖化する際に、水平型反応槽１１内を加温することで糖化液４１を得るための一連の糖化反応時間を短縮することができる。特に、ジャケット１２と攪拌軸２１とを加温することで糖化反応時間を短縮すると共に、糖化スラリー３３の粘度を低下させることができる。
　水平型反応槽１１内の温度は、ジャケット１２により制御される。温水３５は、ジャケット用温水供給通路３６からジャケット１２内を通過してジャケット用温水排出通路３７へ供給される。温水３５は、温度および温水供給速度が設定でき、水平型反応槽１１内の温度に応じて適宜調整することができる。水平型反応槽１１内の温度は、糖化酵素３２が有効に働くようにするため、３７℃以上であることが好ましく、より好ましくは４０℃以上６０℃以下であり、さらにより好ましくは４５℃以上５５℃以下である。水平型反応槽１１内の温度が４０℃以上の場合には、糖化酵素３２の至適温度であると同時に、糖により増殖するカビなどの雑菌が繁殖し難いからである。また、水平型反応槽１１内の温度が６０℃を超えた場合には、糖化酵素３２が失活するためである。なお、本実施形態においては、水平型反応槽１１内の温度はジャケット１２により制御されるが、これに限定されるものではなく、水平型反応槽１１を外部から加温する方式であればよい。
　また、水平型反応槽１１内でセルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２とを反応させる反応時間は、５分～４時間の範囲であることが好ましく、より好ましくは１０分～１時間の範囲である。反応時間が５分未満の場合には、十分な糖化および粘度の低下が起きず、糖化スラリー排出口３４より排出される糖化スラリー３３の送液や攪拌に障害を引き起こす可能性があるからである。一方、反応時間が４時間を超えると、排出される糖化スラリー３３が固体分と液体分とに分かれてしまい、排出物が液成分主体となり、糖化スラリー３３の固体分のみが残存し、糖化スラリー３３を連続的に排出することが困難になる可能性があるからである。水平型反応槽１１での反応時間は、セルロース含有バイオマス２６の供給速度、せき止め部３８、攪拌軸２１および攪拌翼２２の回転数などにより制御される。
　セルロース含有バイオマス２６、水２７、ｐＨ調整剤２８および糖化酵素３２を混合する順番は、特に限定されるものではなく、次のような方法がある。例えば、セルロース含有バイオマス２６とｐＨ調整剤２８とを混合した後、水２７を混合し、糖化酵素３２を混合する方法、セルロース含有バイオマス２６と水２７とを混合した後、ｐＨ調整剤２８と糖化酵素３２とを、ｐＨ調整剤２８と糖化酵素３２との順に混合する方法、ｐＨ調整剤２８を水２７で希釈した溶液にセルロース含有バイオマス２６を混合した後、糖化酵素３２を混合する方法、セルロース含有バイオマス２６、ｐＨ調整剤２８、水２７および糖化酵素３２を同時に混合する方法などがある。本実施形態では、セルロース含有バイオマス２６とｐＨ調整剤２８とを混合した後、水２７を混合し、糖化酵素３２を混合する方法が好ましい。具体的には、水平型反応槽１１内に、セルロース含有バイオマス２６とｐＨ調整剤２８とが供給された後、セルロース含有バイオマス２６とｐＨ調整剤２８との混合物に最低限の流動性を与えるために水２７が供給される。
　水平型反応槽１１内のセルロース含有バイオマス２６とｐＨ調整剤２８と水２７とを攪拌混合してセルロース含有バイオマス２６とｐＨ調整剤２８と水２７との混合液とする。この混合液のｐＨは、好ましくは３以上７以下の範囲内であり、より好ましくはｐＨ４以上６以下の範囲内である。混合液のｐＨを上記範囲内とすることで、糖化酵素３２が好適に働くことができる。また、混合液のｐＨは加水分解の過程でｐＨの変化が起きるため、酸あるいはアルカリを用いて一定ｐＨを保持するように調整して行うことが好ましい。
　次に、混合液のｐＨを調整した後、酵素供給通路３１から水平型反応槽１１内に糖化酵素３２が供給され、セルロース含有バイオマス２６、水２７およびｐＨ調整剤２８を含む混合液と糖化酵素３２とを反応させて、糖化反応を行う。これにより、セルロース含有バイオマス２６の加水分解物が得られる。この加水分解物は、後述する糖液７２と固形物とを含む糖化液４１である。なお、水平型反応槽１１内のセルロース含有バイオマス２６の攪拌状態によっては水平型反応槽１１内に水２７を添加しなくてもよい。
　セルロース含有バイオマス２６は、ｐＨ調整剤２８および水２７および糖化酵素３２を含んだ反応物として糖化スラリー排出口３４から糖化スラリー３３として排出される。糖化スラリー排出口３４から糖化スラリー３３が連続排出されるためには、モータ２４により攪拌軸２１および攪拌翼２２の回転数を調整する。これにより、水平型反応槽１１の中でセルロース含有バイオマス２６の滞留部が発生せず、セルロース含有バイオマス２６、水２７およびｐＨ調整剤２８の混合スラリーが糖化酵素３２との反応によって糖化スラリー３３の粘度が急激に低下することを抑制することができる。
　また、セルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２との糖化反応は、熱化学処理が施されたセルロース含有バイオマス２６の乾燥質量が糖化スラリー３３の総質量に対して１５質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。熱化学処理が施されたセルロース含有バイオマス２６の乾燥質量が５０質量％を超えると、水平型反応槽１１を用いてもスラリー化が行えず糖化反応が進まないからである。熱化学処理としては、アンモニア処理、水熱処理、爆砕処理、アルカリ処理および希硫酸処理が挙げられる。
　また、水平型反応槽１１は、糖化スラリー排出口３４にせき止め部３８が設けられている。せき止め部３８は、糖化スラリー排出口３４の周囲を当該せき止め部３８と水平型反応槽１１の壁面１１ａとで囲うようにして設けられる板状の部材である。せき止め部３８は、糖化スラリー３３の流れをせき止めるようにしている。せき止め部３８は、糖化スラリー排出口３４付近にあればよく、なお、本実施形態では、せき止め部３８は、水平型反応槽１１の糖化スラリー３３の移動方向と同方向に設けられているが、これに限定されるものではなく、水平型反応槽１１の垂直方向に設けられていてもよく、せき止め部３８の設置箇所は、特に限定されるものではない。
　本実施形態では、糖化スラリー３３を糖化スラリー排出口３４から排出するに当たり、糖化スラリー３３が固体分と液体分とに分かれて、連続的に糖化スラリー３３を排出することが困難にならないように、せき止め部３８の高さを調節する。せき止め部３８の高さを連続的に排出可能な高さにすることで、糖化スラリー３３を連続的かつ安定的に糖化スラリー排出口３４から排出することができる。
　糖化スラリー供給ラインＬ１１は、水平型反応槽１１と垂直型反応槽１３とを接続している。糖化スラリー３３は、水平型反応槽１１から糖化スラリー供給ラインＬ１１を通って垂直型反応槽１３に供給される。
　また、水平型反応槽１１は設置面に対して水平に設置しているが、水平型反応槽１１は糖化スラリー排出口３４方向の下側に所定角度（例えば、１°～１０°）傾けるようにしてもよい。これにより、セルロース含有バイオマス２６の移動効率を向上させることができる。
（垂直型反応槽）
　垂直型反応槽１３は、糖化スラリー３３を糖化して糖化液４１を生成する槽である。垂直型反応槽１３は、内部に攪拌翼４２を備えている。攪拌翼４２は、縦型攪拌駆動装置（縦型攪拌モータ）４３により駆動される。糖化スラリー３３は、攪拌翼４２により攪拌され、垂直型反応槽１３内で糖化反応が継続して行われる。これにより、糖化スラリー３３は糖化液４１となる。
　糖化スラリー３３は、垂直型反応槽１３で上部側から底部側に移動しながら攪拌されている。このため、垂直型反応槽１３は、糖化スラリー３３を水平型反応槽１１で攪拌させながら移動させるのに比べて動力を低減することができ、糖化スラリー３３を水平型反応槽１１で保持する場合に比べて動力を低減できるため、設備費を低減することができる。また、糖化スラリー３３は低粘度であり、流動性が良いため、水平型反応槽１１で水平型攪拌を行う必要がなく、次工程への移液時などでも抜き出しがしやすい。
　垂直型反応槽１３での糖化スラリー３３の糖化反応の時間は、１時間以上７２時間以下であることが好ましく、より好ましくは４時間以上２４時間以下である。
　糖化液４１は、垂直型反応槽１３の底部から排出される。糖化液４１の排出方法は特に限定されず、糖化液４１を連続的または間欠的に排出してもよい。例えば、糖化液４１を連続的に排出する場合は、垂直型反応槽１３を多段に配置して連続撹拌槽リアクター（ＣＳＴＲ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｓｔｉｒｒｅｄ　Ｔａｎｋ　Ｒｅａｃｔｏｒ）のような反応形態をとってもよい。また、糖化液４１を間欠的に排出する場合は、上記のような反応時間でバッチごとに排出する方法、または垂直型反応槽１３の後段に固液分離装置を備えている場合は、固液分離装置のバッチ処理時間に合わせて排出する方法などがある。従って、セルロース含有バイオマス２６を垂直型反応槽１３で垂直方向に進行させる速度は極めて遅くてもよく、場合によっては間欠的であってもよい。
　このように、糖液製造装置１０Ａは、水平型反応槽１１と、ジャケット１２と、垂直型反応槽１３とを備え、水平型反応槽１１でセルロース含有バイオマス２６、水２７、ｐＨ調整剤２８および糖化酵素３２を混合して糖化スラリー３３を生成し、垂直型反応槽１３で糖化スラリー３３から糖化液４１を生成している。糖液製造装置１０Ａは、水平型反応槽１１と垂直型反応槽１３との２段階で、セルロース含有バイオマス２６の糖化反応を行うことにより、高濃度の糖化液４１を低コストかつ短時間で効率よく製造することができる。また、２段階で糖化反応を行うことで、垂直型反応槽１３において糖化液４１の固形分濃度を１５質量％以上の高濃度で糖化反応を行うことができる。そのため、糖液製造装置１０Ａは、従来の垂直型反応槽において見られた高濃度での糖化反応に伴う糖化率の低下がなく、より高濃度で糖化反応を行うことができるため、短時間で糖化反応を進行させることができる。
　すなわち、従来のように、垂直型反応槽１３だけでセルロース含有バイオマス２６の糖化反応を行っていた場合、垂直型反応槽１３だけではセルロース含有バイオマス２６の固形分濃度が高いと、セルロース含有バイオマス２６または糖化スラリー３３の粘度が高くなるか固形状となり、酵素反応が進まない場合があり、攪拌翼４２の負荷が高くなってしまう。この結果、従来では、糖化液４１の固形分濃度は１５質量％程度までしか上げることができず、高濃度の糖化液４１を得ることは困難であった。これに対し、糖液製造装置１０Ａは、水平型反応槽１１と垂直型反応槽１３とをセルロース含有バイオマス２６の流通方向に対して直列に組み合わせる。まず、水平型反応槽１１で、槽内を所定の温度に保持しつつセルロース含有バイオマス２６を水平方向に進行させながら糖化酵素３２により糖化してスラリー化して、セルロース含有バイオマス２６を垂直方向に進行させる前に予めスラリー化して低粘度の糖化スラリー３３とする。これにより、次の垂直型反応槽１３で糖化する際の反応効率を向上させることができる。その後、更に垂直型反応槽１３で、糖化スラリー３３を垂直方向に進行させながら更に糖化反応を進行させ、２段階で糖化反応を行うようにする。セルロース含有バイオマス２６を垂直方向に進行させて糖化反応を進行させる前に予めスラリー化して糖化スラリー３３としておくことで、セルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２との反応効率を向上させることができる。また、糖化スラリー３３は低粘度であるため、垂直型反応槽１３で高濃度に糖化することができる。この結果、糖液製造装置１０Ａは、セルロース含有バイオマス２６と糖化酵素３２とを効率よく反応させることができるため、高濃度の糖化液４１を低コストで効率よく製造することができる。
　従って、糖液製造装置１０Ａは、従来のような垂直型反応槽のみで糖化する場合に比べて、糖化液４１の固形分濃度を高濃度で、かつ高効率で糖化反応を連続的に行うことができ、糖化反応の糖化効率を向上させることができるため、糖化液４１及び発酵産物の濃縮コストを削減することができる。また、糖液製造装置１０Ａの小型化が可能となり、反応時間短縮による設備費の低減が可能になる。
　なお、本実施形態においては、ジャケット１２が水平型反応槽１１を加温するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、攪拌軸２１の内部を温水の通水が可能な中空体として攪拌軸２１が加温されるようにしてもよい。
　また、本実施形態においては、水平型反応槽１１はせき止め部３８を有しているが、これに限定されるものではなく、糖化スラリー３３の排出が安定している場合には、水平型反応槽１１はせき止め部３８を特に備えていなくてもよい。
　また、本実施形態においては、水平型反応槽１１にのみ糖化酵素３２を供給するようにしているが、これに限定されるものではなく、図４に示すように、垂直型反応槽１３は第２の酵素供給通路４４を備え、垂直型反応槽１３内部に糖化酵素４５を供給するようにしてもよい。水平型反応槽１１で糖化スラリー３３の糖化反応をさらに垂直型反応槽１３で加速することができる。
　水平型反応槽１１に糖化酵素３２を供給し、垂直型反応槽１３に糖化酵素４５を供給する場合には、糖化酵素３２および糖化酵素４５は、種類が異なることが好ましい。すなわち、水平型反応槽１１で行われる糖化反応の初期段階では、糖化酵素３２により、セルロース、ヘミセルロースといった多糖類をオリゴ糖まで分解し、垂直型反応槽１３では、糖化酵素４５がオリゴ糖から単糖へ分解することで、糖化スラリー３３に含まれるセルロース含有バイオマス２６の糖化反応が促進される。
　また、本実施形態においては、水平型反応槽１１は攪拌翼２２が攪拌軸２１の周方向全面に設けられているが、これに限定されるものではなく、攪拌翼２２は、攪拌軸２１の周方向の一部に切り欠きを有する切欠き部２２ａを有するようにしてもよい。攪拌翼２２に切欠き部２２ａを設けたときの一例を図５に示す。図５は、水平型反応槽１１を軸方向から見たときの断面図である。図５に示すように、攪拌翼２２は、切欠き部２２ａを有することにより、攪拌翼２２の切欠き部２２ａによってセルロース含有バイオマス２６が攪拌され、糖化酵素３２との反応効率が高まると同時に攪拌翼２２を介して糖化酵素３２の至適温度で反応を行うことができる。攪拌翼２２は、切欠き部２２ａを１つ設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、切欠き部２２ａは２箇所以上であってもよい。また、攪拌翼２２は、切欠き部２２ａを有することにより、セルロース含有バイオマス２６および糖化酵素３２は新たに投入されるセルロース含有バイオマス２６に押されて糖化スラリー排出口３４の方向へ容易に移動することができる。このため、攪拌翼２２の切欠き部２２ａからセルロース含有バイオマス２６などが連続的に糖化スラリー排出口３４に向かって移動することができる。
　また、本実施形態においては、水平型反応槽１１は攪拌軸２１を一つ備えているが、これに限定されるものではなく、水平型反応槽１１は攪拌軸２１を複数備えるようにしてもよい。水平型反応槽１１が攪拌軸２１を２つ備えたときの一例を図６に示す。図６は、攪拌軸２１を２つ備えたときの水平型反応槽１１を軸方向から見たときの断面図である。図６に示すように、水平型反応槽１１は、水平型反応槽１１の軸方向に対して水平方向に攪拌軸２１Ａ、２１Ｂを備えている。攪拌軸２１Ａ、２１Ｂは、攪拌軸２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ所定間隔を設けて複数の攪拌翼２２Ａ、２２Ｂを備えている。これより、水平型反応槽１１でセルロース含有バイオマス２６、水２７、ｐＨ調整剤２８および糖化酵素３２の混合効率を向上させることができるため、糖化スラリー３３の生成効率を向上させることができる。
　また、本実施形態においては、垂直型反応槽１３の周囲に加温部を設けていないが、これに限定されるものではなく、垂直型反応槽１３は、その周囲に加温部を設けるようにしてもよい。加温部として、例えば、垂直型反応槽１３の壁面または周囲を覆うようにして設けられるジャケットなどが挙げられる。垂直型反応槽１３が壁面にジャケットを備えたときの一例を図７に示す。図７は、垂直型反応槽１３の他の構成の一例を示す図である。図７に示すように、垂直型反応槽１３は、壁面にジャケット４６を備えている。ジャケット４６は、内部に温水が通ることが可能な中空体である。ジャケット４６に通液する温水は、ジャケット１２と同様に、４０℃以上６０℃以下であることが好ましく、より好ましくは４５℃以上５５℃以下である。垂直型反応槽１３内の温度が４０℃以上の場合には、糖化酵素３２の至適温度であると同時に、糖により増殖するカビなどの雑菌が繁殖し難いからである。また、垂直型反応槽１３内の温度が６０℃を超えた場合には、糖化酵素３２が失活するためである。
［第２の実施形態］
　本発明の第２の実施形態に係る糖液製造装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る糖液製造装置の構成は、上述の図１に示す本発明による第１の実施形態に係る糖液製造装置の構成と同様であるため、第１の実施形態に係る糖液製造装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
　図８は、本発明の第２の実施形態に係る糖液製造装置を示す概念図である。図８に示すように、糖液製造装置１０Ｂの水平型反応槽５１は、中空攪拌軸５２と、中空回転体用温水供給通路５３と、中空回転体用温水排出通路５４とを有する。
　中空攪拌軸５２は、内部を温水５５が通ることが可能な中空体である。
　温水５５は、中空回転体用温水供給通路５３から中空攪拌軸５２に供給され、中空攪拌軸５２内を通って中空回転体用温水排出通路５４に排出される。
　温水３５、５５は、それぞれ温度、温水供給速度が設定でき、水平型反応槽５１内の温度に応じて適宜調整することができる。温水３５、５５の温度は、同じでもよいし異なっていてもよい。特に、経済的見地から、温水３５、５５の温度は同じであることが好ましい。
　また、セルロース含有バイオマス２６が前処理されている場合、セルロース含有バイオマス２６が前処理直後で熱い場合には、温度が５℃～３５℃の常温の水または冷水を中空回転体用温水供給通路５３から中空攪拌軸５２に供給するようにしてもよい。
　糖液製造装置１０Ｂは、ジャケット１２で水平型反応槽５１内の温度を調節する他に、中空攪拌軸５２内に温水５５を通すことで、水平型反応槽５１内の温度を調節している。これにより、糖液製造装置１０Ｂは、水平型反応槽５１内の温度の調整を容易に行うことができるため、セルロース含有バイオマス２６の温度をより安定して調節することができ、糖化スラリー３３をより安定して生成することができる。
［第３の実施形態］
　本発明の第３の実施形態に係る糖液製造装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る糖液製造装置の構成は、上述の図１に示す本発明による第１の実施形態に係る糖液製造装置の構成と同様であるため、第１の実施形態に係る糖液製造装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
　図９は、本発明の第３の実施形態に係る糖液製造装置を示す概念図である。図９に示すように、糖液製造装置１０Ｃは、糖液製造装置１０Ａの構成に、更にバイオマス供給装置（バイオマス供給部）６１を備えている。
　バイオマス供給装置６１は、ホッパー６２、フィーダ攪拌機６３、フィーダ攪拌機用モータ（フィーダ攪拌機駆動部）６４、移送機６５、移送機用モータ（移送機用駆動部）６６および固形分調整水供給通路６７を有する。
　ホッパー６２は、セルロース含有バイオマス２６とｐＨ調整剤２８とが貯蔵される槽である。フィーダ攪拌機６３は、セルロース含有バイオマス２６、ｐＨ調整剤２８を混合するためのものであり、ホッパー６２内のセルロース含有バイオマス２６がブリッジするのを防ぐためのものである。フィーダ攪拌機用モータ６４は、フィーダ攪拌機６３を攪拌するものである。移送機６５は、セルロース含有バイオマス２６およびｐＨ調整剤２８を移送するためのものである。移送機６５は、特に限定されるものではなく、例えば、スクリューフィーダーまたはチェーンを利用したフライト式のコンベアなどが挙げられる。
　本実施形態では、ｐＨ調整剤２８はホッパー６２内に供給して、水２７は固形分調整水供給通路６７内に供給し、それぞれ別々にセルロース含有バイオマス２６に混合するようにしているが、これに限定されるものではなく、水２７およびｐＨ調整剤２８は、ホッパー６２内に供給してもよいし、固形分調整水供給通路６７から供給してもよい。特に、水２７およびｐＨ調整剤２８をホッパー６２に供給する場合、水２７を多く添加してしまうと、バイオマス供給装置６１の詰まりや滞留を引き起こす可能性がある。そのため、ｐＨ調整剤２８は水２７と共に固形分調整水供給通路６７から供給するようにすることが好ましい。
　よって、糖液製造装置１０Ｃは、バイオマス供給装置６１によりセルロース含有バイオマス２６、水２７およびｐＨ調整剤２８のいずれか２つ以上を移動させるようにしているため、セルロース含有バイオマス２６、水２７およびｐＨ調整剤２８の供給速度を安定して水平型反応槽１１に供給することができる。これにより、糖液製造装置１０Ｃは、セルロース含有バイオマス２６、水２７、ｐＨ調整剤２８および糖化酵素３２を定量的に水平型反応槽１１内に供給することができるため、水平型反応槽１１内でセルロース含有バイオマス２６を安定してスラリー化することができる。この結果、糖液製造装置１０Ｃは、セルロース含有バイオマス２６の糖化率、すなわち糖化スラリー３３の糖濃度を安定させることができるため、糖化スラリー排出口３４から排出される糖化スラリー３３の品質を安定させることができる。
［第４の実施形態］
　本発明の第４の実施形態に係る糖液製造装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る糖液製造装置の構成は、上述の図１に示す本発明による第１の実施形態に係る糖液製造装置の構成と同様であるため、第１の実施形態に係る糖液製造装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
　図１０は、本発明の第４の実施形態に係る糖液製造装置を示す概念図である。図１０に示すように、糖液製造装置１０Ｄは、糖液製造装置１０Ａの構成に、更に、固液分離装置７１と、糖化液供給ラインＬ２１と、糖液排出ラインＬ２２と、糖化残渣排出ラインＬ２４と、温水供給ラインＬ２３とを有している。
　固液分離装置７１は、糖化液４１から固形分を分離して糖液７２を得るものである。固液分離装置７１は糖化液４１から固形分を分離することができるものであればよい。固液分離装置７１としては、例えば、スクリューデカンタ、分離板式遠心分離機、シャープレス型遠心分離機、縦型遠心分離機などの遠心分離型、フィルタプレス、ニューマプレス（Ｐｎｅｕｍａｐｒｅｓｓ、登録商標）、加圧ろ過機、遠心ろ過機、スクリュープレス、ベルトプレスなどの加圧ろ過型、ベルトフィルター、プレコートフィルタ、ドラム型ろ過フィルター、真空ろ過フィルターなどの吸引ろ過型の装置などが挙げられる。これらの中でも、特に、糖液の回収率に優れ１回の固液分離でより多くの糖液成分を回収できると共に澄明なろ液を容易に得られるという観点から、固液分離装置７１としては、加圧ろ過型のフィルタプレスを用いることが好ましい。また、加圧ろ過型、吸引ろ過型の固液分離装置は、長期運転性の観点からろ布やフィルターの自動洗浄機能を備えていることが好ましい。洗浄の回数などは特に限定されない。
　糖液７２は、セルロース由来のグルコースおよびヘミセルロース由来のキシロースを含有しているが、これらの混合比はセルロース含有バイオマス２６の前処理方法や前処理条件によって異なるため、特に限定されるものではない。また、前記物質以外にセルロースやヘミセルロースの分解時に生成するギ酸、酢酸といった有機酸や、高温処理によって糖から生成されるＨＭＦ、フルフラールなどを含んでいる可能性があることが特徴である。また、リグニン由来のバニリン、グアイアコール、クマル酸、フェルラ酸、またそれらの反応物などを含んでいる。
　固形分は、セルロース含有バイオマス２６中のセルロース画分、ヘミセルロース画分のそれぞれが好ましくは５０％以上加水分解されたものであり、固形分の含水率は４０％以上８０％以下のものとなる。固液分離装置７１がフィルタプレスである場合には、固形分の含水率は５５％以下とすることができる。
　また、固液分離装置７１がフィルタプレスである場合には、ろ布を備えたろ室内に糖化液４１をポンプで圧入して脱水した後、ろ室中のダイアフラムを用いてケークを圧搾し、さらに脱水することが好ましい。固液分離装置７１がろ布を備えたろ室内に圧入して脱水した糖化液４１をダイアフラムを用いてケークを高圧で圧搾する場合、圧搾圧力は、固形分の圧縮率がバイオマス原料の前処理方法、バイオマス種、バイオマスの酵素糖化効率、かさ密度などに影響を大きく受けるため、特に限定されるものではなく、適宜調整される。圧搾圧力は、バイオマス原料の前処理方法、バイオマス種、バイオマスの酵素糖化効率、かさ密度などを行った場合を考慮して、例えば、０．０５ＭＰａ以上であるのが好ましく、より好ましくは０．５ＭＰａ以上である。圧搾圧力が高いほど固形分の含水率を低くすることができ、糖液７２の収率が改善する。そのため、圧搾圧力を０．０５ＭＰａ以上とすることで、糖液７２の収率を改善することができる。また、圧搾することによって固形分を燃焼させてエネルギーを回収する場合において、固形分の燃焼効率が向上してより高いエネルギーを得ることが可能となる。
　糖化液供給ラインＬ２１は、垂直型反応槽１３と固液分離装置７１とを連結している。垂直型反応槽１３から排出された糖化液４１は、糖化液供給ラインＬ２１を通って固液分離装置７１に供給される。糖化液供給ラインＬ２１は、その途中に調節弁Ｖ１１と、調節弁Ｖ１１よりも下流側に設けた糖化液供給ポンプＰ１１とが設けられている。糖化液４１の供給量は、調節弁Ｖ１１または糖化液供給ポンプＰ１１の周波数により調整される。なお、送液方法は、ポンプによるものである必要はなく、例えば圧縮気体を用いた圧送方式をとってもよい。すなわち垂直型反応槽１３と固液分離装置７１との圧力差を用いて糖化液４１を送るようにしてもよい。また、糖化液供給ラインＬ２１には、緩衝槽又は供給槽などが設けられていてもよい。
　糖液排出ラインＬ２２は、固液分離装置７１の透過側と連結されている。固液分離装置７１で糖化液４１から固形分が分離された糖液７２は、固液分離装置７１から糖液排出ラインＬ２２を通って排出される。糖液排出ラインＬ２２は、その途中に調節弁Ｖ１２と、調節弁Ｖ１２よりも後流側に設けた糖液供給ポンプＰ１２とが設けられている。糖液７２の供給量は、調節弁Ｖ１２または糖液供給ポンプＰ１２の周波数により調整される。なお、糖液７２の送液方法は、ポンプによるものである必要はなく、上述の圧送方式でもよいし、糖液そのものの重力による自然落下で移送されてもよい。
　温水供給ラインＬ２３は、温水供給槽７３と固液分離装置７１の非透過側とを連結している。温水供給槽７３は、固液分離装置７１に供給される温水７４を貯留するための槽である。温水７４が温水供給ラインＬ２３を通って固液分離装置７１に供給される。温水供給ラインＬ２３は、その途中に調節弁Ｖ１３と、調節弁Ｖ１３よりも前流側に設けた温水供給ポンプＰ１３とが設けられている。温水７４の供給量は、調節弁Ｖ１３または温水供給ポンプＰ１３の周波数により調整される。なお、温水７４の送液方法は、ポンプによるものである必要はなく、上述の圧送方式でもよい。
　温水供給ラインＬ２３から温水７４を固液分離装置７１内に供給すると、温水７４が媒体となって、固液分離装置７１で糖化液４１から分離した固形分は、固形分に吸着している糖化酵素３２と反応して加水分解が行われることにより糖液７２に変換される。これにより、より多くの糖液７２と糖化酵素３２を回収することができるため、投入する糖化酵素３２を軽減し効率よく使用することができると共に、糖液７２の生成量を向上させることができる。
　温水７４を用いて固形分に吸着している糖化酵素３２と反応させて新たに生成された糖液７２は、固液分離装置７１から糖液排出ラインＬ２２を通過して排出される。
　温水７４の添加量は、特に限定されないが、温水７４を固形分に吸着している糖化酵素３２と反応させて加水分解を行う際に、固形物濃度が１質量％～２０質量％の範囲内になるよう添加することが好ましい。固形物濃度が２０質量％より多い場合又は１質量％より少ない場合には、糖液７２の生成量および糖化酵素３２の回収率の観点から、効率的でなく好ましくない。
　温水７４の温度は、３０℃～６０℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは４０℃～５５℃の範囲であり、さらに好ましくは５０℃前後である。
　温水７４と固形分に吸着している糖化酵素３２とを反応させて加水分解を行う時間は、１分～１８０分の範囲であることが好ましい。１分未満であると、固形分に吸着している糖化酵素３２の回収効率が低く、１８０分以上行っても固形分に吸着している糖化酵素３２の回収効率が増加せず非効率的である。
　温水７４のｐＨは６．０～８．０の範囲であることが好ましく、より好ましくは５．０程度である。ｐＨが６．０未満であると、固形分に吸着している糖化酵素３２の回収率が低下し、ｐＨが８．０を超えると、糖化酵素３２の失活が起きるので好ましくない。そのため、ｐＨが６．０～８．０の範囲内であれば、糖化酵素３２の失活を極力低減し、糖化酵素３２の回収効率を高くすることができる。
　なお、固液分離装置７１で回収した糖化酵素３２は、再使用するようにしてもよい。糖化酵素３２の使用量、特に未使用の糖化酵素の使用量を削減するという観点から、回収された糖化酵素３２と未使用の糖化酵素との両方を混合して使用することが好ましい。また、垂直型反応槽１３に糖化酵素３２の回収効率を高くするためにセルロース含有バイオマス２６に吸着して遊離しないサイトをブロックするための吸着抑制剤を添加した後、垂直型反応槽１３に未使用の糖化酵素を添加することによって、糖化酵素３２の回収効率を向上させることができる。
　固液分離装置７１への温水７４の供給時期は、特に限定されるものではないが、糖化液４１の固液分離をより効率的に行うという観点から、例えば、固液分離装置７１がフィルタプレスである場合には、温水７４は、脱水した糖化液４１をダイアフラムを用いてケークを圧搾してさらに脱水した後に供給するのがより好ましい。すなわち、糖化液４１を圧搾した後に温水７４を固液分離装置７１内に供給する方が固形分の体積が小さくなり、含水率も低下しているため、温水７４の使用量が低減し、さらに浸透効率が向上するからである。
　糖化残渣排出ラインＬ２４は、固液分離装置７１の非透過側に連結されている。固液分離装置７１中に温水７４を供給した後に残留する固形分は、糖化残渣７５として、固液分離装置７１から糖化残渣排出ラインＬ２４を通って排出される。糖化残渣排出ラインＬ２４は、その途中に調節弁Ｖ１４と、調節弁Ｖ１４よりも下流側に設けた糖化残渣排出用ポンプＰ１４とが設けられている。糖化残渣７５の排出量は、調節弁Ｖ１４または糖化残渣排出用ポンプＰ１４の周波数により調整される。なお、糖化残渣７５は固形状のものであることが多いため、排出方法は配管やポンプなどよりも、固形物を移送するのに適したベルトコンベアーなどであることが好ましい。特に、固液分離装置７１がフィルタプレス、ニューマプレス（Ｐｎｅｕｍａｐｒｅｓｓ、登録商標）などの場合はろ布が移動したり、ろ布が動いたり、ろ布上にスクレーパーが移動することで糖化残渣７５を払い出した後、ベルトコンベアーなどで移送することが好ましい。
　糖化液４１には糖液７２と固形物とが含まれ、固形物には未分解のセルロースまたはヘミセルロースといった多糖成分およびリグニンなどの本来、糖化酵素３２によっては分解できない成分が含まれている。さらに、固形物は比較的大量の糖化酵素３２を吸着した状態にある。そこで、固液分離装置７１は、糖化液４１を糖液７２と固形物とを分離して、糖液７２を得ると共に固形分を回収する。また、固液分離装置７１で糖化液４１から分離された固形分は、多糖成分と糖化酵素３２とを含んでいる。糖化液４１の固形物に含まれている多糖成分と糖化酵素３２とは、固液分離装置７１内に供給される温水７４に含まれ、糖液７２の生成に用いられる。糖液７２の生成に用いられなかった固形物の残渣は、糖化残渣７５として、糖化残渣排出ラインＬ２４により固液分離装置７１から排出される。
　このように、糖液製造装置１０Ｄは、固液分離装置７１を備え、固液分離装置７１の非透過側に固形分を捕捉し、透過側に液成分である糖液７２を得る。糖液製造装置１０Ｄは、固液分離装置７１内に温水７４を供給することにより、固液分離装置７１中の固形分に吸着している糖化酵素３２と反応させて加水分解させることにより糖液７２を生成する。これにより、より多くの糖液７２を回収しつつ添加した糖化酵素３２を利用することができるため、新たに投入する糖化酵素３２を効率よく使用することができると共に、糖液７２を低コストで効率良く製造することができる。この結果、糖液製造装置１０Ｄは、上記第１～第３の実施形態よりもセルロース含有バイオマス２６の糖化効率をさらに向上させることができ、セルロース含有バイオマス２６の糖化反応を短縮することができる。
　また、本実施形態では、温水７４は、固液分離装置７１に供給された後、糖液排出ラインＬ２２から排出するようにしているが、これに限定されるものではなく、固液分離装置７１の透過側に温水返送ラインを設け、温水７４を温水供給槽７３に供給して、温水７４を循環させて再利用するようにしてもよい。温水返送ラインを設けることにより、固液分離装置７１で使用される温水７４を温水供給槽７３に送給することができるため、固液分離装置７１で使用される温水７４を温水返送ラインを介して循環して再利用することにより温水７４の使用量を低減することができる。
　この場合、循環使用した温水７４は、最終的に固液分離装置７１中の固形分を通過して糖液排出ラインＬ２２から糖液７２として全量を抜き出してもよいし、温水７４を固液分離装置７１と温水供給槽７３との間を循環させた後、糖液排出ラインＬ２２とは異なるラインから糖液７２として抜き出してもよい。
　また、本実施形態では、糖液製造装置１０Ｄは、垂直型反応槽１３を１つとしているが、これに限定されるものではなく、垂直型反応槽１３を直列に複数設け、連続して糖化反応を行い、固液分離を行うようにしてもよい。図１１は、糖液製造装置１０Ｅの他の構成の一例を示す図である。図１１に示すように、糖液製造装置１０Ｅは、垂直型反応槽１３－１と垂直型反応槽１３－２とを直列に設けるようにしている。垂直型反応槽１３－１と垂直型反応槽１３－２とは、糖化液供給ラインＬ２１－１により連結され、垂直型反応槽１３－２と固液分離装置７１とは、糖化液供給ラインＬ２１－２により連結されている。垂直型反応槽１３－１から排出された糖化液４１Ａは、糖化液供給ラインＬ２１－１を通って垂直型反応槽１３－２に供給される。糖化液供給ラインＬ２１－１は、その途中に調節弁Ｖ１１－１と、調節弁Ｖ１１－１よりも下流側に設けた糖化液供給ポンプＰ１１－１とが設けられている。垂直型反応槽１３－２から排出された糖化液４１Ｂは、糖化液供給ラインＬ２１－２を通って固液分離装置７１に供給される。糖化液供給ラインＬ２１－２は、その途中に調節弁Ｖ１１－２と、調節弁Ｖ１１－２よりも下流側に設けた糖化液供給ポンプＰ１１－２とが設けられている。
　糖液製造装置１０Ｅでも、糖液製造装置１０Ｄと同様、固液分離装置７１および糖化残渣排出ラインＬ２４を設けているため、垂直型反応槽を複数（本実施形態では、垂直型反応槽１３－１、１３－２の２台）設けても、垂直型反応槽１３－１、１３－２のそれぞれの槽での糖化スラリー３３の糖化反応を促進して、それぞれの垂直型反応槽１３－１、１３－２で垂直型反応槽１台分の糖化効率を維持しながら糖化スラリー３３の連続処理を可能にすることができる。この結果、糖液製造装置１０Ｅでも、糖液製造装置１０Ｄと同様、セルロース含有バイオマス２６の糖化効率をさらに向上させることができ、セルロース含有バイオマス２６の糖化反応を短縮することができる。
　また、本実施形態においては、糖化液供給ラインＬ２１、温水供給ラインＬ２３および糖化残渣排出ラインＬ２４をそれぞれ単独で固液分離装置７１に連結するようにしているが、これに限定されるものではなく、糖化液供給ラインＬ２１、温水供給ラインＬ２３および糖化残渣排出ラインＬ２４の少なくとも１つ以上を共用するようにしてもよい。固液分離装置７１が、例えば、フィルタプレスである場合、フィルタプレスの構成上、液体の供給口、排出口の数が限られる場合がある。そこで、糖化液供給ラインＬ２１、温水供給ラインＬ２３および糖化残渣排出ラインＬ２４の少なくとも１つ以上を共用することで、固液分離装置７１が、フィルタプレスのように、液体の供給口、排出口の数が限られる構成の槽であるような場合でも固液分離装置７１として用いる装置構成に応じて対応して糖化液４１の固液分離を効率よく行うことができる。
　本実施形態においては、糖化液４１を固液分離装置７１に供給して糖液７２を抜き出した後、温水７４を固液分離装置７１に供給して固液分離装置７１中の固形分に吸着している糖化酵素３２と反応させて糖液７２を生成するようにしている。そして、固形分から糖含有量を減らした後、糖化残渣７５として排出するようにしている。固液分離装置７１への糖化液４１及び温水７４の供給、糖液７２の抜き出しなどの順序は、特に限定されるものではなく、適宜調整することができる。
　なお、本実施形態においては、糖液製造装置として、本発明の第１の実施形態に係る糖液製造装置１０Ａを用いた場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、第２、第３の実施形態に係る糖液製造装置１０Ｂ、１０Ｃを用いてもよい。
＜実施例１：糖化液の作製・分析＞
［Ａ．前処理したセルロース含有バイオマスの準備］
（１．セルロース系バイオマスの爆砕処理）
　セルロース含有バイオマスとして、稲ワラを使用した。稲ワラ１００ｋｇをまず、ロータリーカッターミルＲＣＭ－４００型（株式会社奈良機械製作所製）にてスクリーンメッシュ径８ｍｍの状態で４２０ｒｐｍで回転させて粉砕した。次に、爆砕装置（反応容器３０Ｌ、日本電熱株式会社製）を用いて粉砕処理した稲ワラ２ｋｇを水蒸気爆砕処理した。その際の圧力は２．５ＭＰａ、処理時間は３分であった。
（２．セルロース系バイオマスのアンモニア処理）
　セルロース含有バイオマスとして、稲ワラを使用した。稲ワラ１ｋｇをまず、ロータリーカッターミルＲＣＭ－４００型（株式会社奈良機械製作所製）にてスクリーンメッシュ径８ｍｍの状態で４２０ｒｐｍで回転させて粉砕した。次に、オートクレーブ装置（反応容器３Ｌ、日東高圧株式会社製）を用いて粉砕処理した稲ワラ５００ｇをオートクレーブ内に純アンモニアガスを導入して、１２０℃、１０分の条件下で攪拌しながらアンモニア処理した。これを複数回行い、前処理バイオマスを約２０ｋｇ得た。
［Ｂ．糖化液の作製］
　上記［Ａ．前処理したセルロース含有バイオマスの準備］で得られた前処理バイオマスをそれぞれ乾燥質量で２ｋｇ分取し、それぞれ糖化反応を行った。水平型反応槽として株式会社奈良機械製作所製のブーノドライヤ（ホールド容量：約３０Ｌ）を用いて、連続的に糖化反応を行った。５０℃の温水はジャケットのみに供給し糖化反応を行った。ホールド量３０Ｌに合わせて反応時間を３０分として前処理バイオマス、ｐＨ調整剤（硫酸または水酸化ナトリウム水溶液）、酵素液（アクセルレースデュエット：Accellerase（登録商標）DUET、ダニスコジャパン株式会社製セルラーゼ）、水を連続的に添加した。各々の添加物については、ｐＨ調整剤はｐＨが４．８になるように添加し、酵素液は前処理バイオマスの乾燥質量１ｋｇに対して２００ｍＬを供給するように添加し、水の添加量はｐＨ調整剤および酵素液を含めて固形分濃度が１０ｗｔ％、１５ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％となるように添加して糖化反応を行った。その後、排出された糖化スラリー２０Ｌを分取して、垂直型反応槽として、ジャケット式の全容量２５Ｌの反応槽を用いて糖化反応を行った。糖化反応は、水平型反応槽であるブーノドライヤに最初の前処理バイオマスの添加を開始した時から６時間後、２４時間後に反応を停止した。
［Ｃ．糖濃度の分析］
（１．糖の分析方法）
　上記で得られた糖化液の糖濃度（g／L）を測定した。得られた糖化液に含まれる糖濃度は、下記に示す高速液体クロマトグラフィー（High　Performance　Liquid　Chromatography：ＨＰＬＣ）条件で、標品との比較により定量した。結果を表１に示す。
カラム：Ｌｕｎａ　ＮＨ２（Phenomenex社製）
移動相：超純水；アセトニトリル＝２５：７５
流速：０．６ｍＬ／ｍｉｎ
反応液：なし
検出方法：ＲＩ（示差屈折率）
温度：３０℃
（２．固形分濃度の分析方法）
　上記で得られた糖化液の固形分濃度を測定した。固形分濃度は、赤外線水分計（「ＦＤ－７２０」、株式会社ケット科学研究所製）を使用して、糖化液を含む試料を１２０℃の温度に保持し、蒸発後の安定値と初期値との差分から得られる値である含水率を測定し、１００ｗｔ％から含水率を差し引いた値を固形分濃度とした。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果から、まず、前処理バイオマスを水平型反応槽で糖化した後、次に垂直型反応槽で糖化反応を行うことによって糖化反応効率が向上することが確認された。また、垂直型反応槽では高濃度で糖化反応を行えることが確認された。これにより、糖化反応槽の規模が縮小化され、設備費低減につなげることができる。
＜実施例２：攪拌軸の保温＞
　実施例１と同様の方法で、水平型反応槽としてブーノドライヤにおいてジャケットだけでなく、攪拌軸側にも５０℃の温水を通して、上記［Ａ．前処理したセルロース含有バイオマスの準備］で得られた前処理バイオマスに連続的に糖化反応を行った。水平型反応槽であるブーノドライヤに最初の前処理バイオマスの添加を開始してから６時間後、２４時間後に反応を停止し、糖濃度を測定した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の結果から、水平型反応槽の攪拌機に温水を通液して糖化反応をすることで、糖濃度の向上が確認され、さらに糖化反応を効率化できることが判明した。
＜実施例３：ろ過型固液分離装置の併用＞
　実施例２で得られた糖化液で、６時間後に糖化反応を止め、さらにろ過型固液分離装置としてフィルタプレス（アタカ大機株式会社製）を用いて固液分離を行った。固液分離後、５０℃の温水５Ｌをフィルタプレスに供給して圧搾を行い、糖化液と得られた糖液の総量と濃度を、上記「１．糖の分析方法」を用いて測定した。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３の結果から、得られた糖化液をフィルタプレスでろ過し、５０℃の温水を供給することで、フィルタプレスのろ室内で糖化反応が促進され、得られた糖の質量は、糖化液よりも収率が向上することが確認された。また、６時間程の糖化反応で、糖の収率は２４時間糖化後と同等の糖濃度を得ることができることが確認され、設備費が低減できることが示唆された。また、糖の質量としては、ろ過装置無しの場合は、バイオマス未分解分を１ｋｇと仮定し、液量が１９Ｌ、洗浄後は２４Ｌとして計算した。その結果、糖化残渣の温水洗浄を実施することで糖収率も向上することが確認された。
＜比較例１＞
　実施例１～３と同様、上記［Ａ．前処理したセルロース含有バイオマスの準備］で得られた前処理バイオマスをそれぞれ乾燥質量で２ｋｇ分取し、垂直型反応槽として、ジャケット式の全容量２５Ｌの反応槽を用いて糖化反応を行った。糖化条件としては、爆砕バイオマスについては水酸化ナトリウムで、アンモニア処理バイオマスについては硫酸を使用して、ｐＨを４．８に調整した後、アクセルレースデュエット（ダニスコジャパン株式会社製）を４００ｍＬ添加した。固形分濃度は１０ｗｔ％、１５ｗｔ％、２０ｗｔ％になるように水を添加してジャケットは温水を用いて５０℃に保って２４時間糖化反応を行った。最初の前処理バイオマスの添加を開始してから６時間後、２４時間後に反応を停止し、糖濃度を測定した。結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４の結果から、何れの固形分濃度においても実施例１と比較して糖濃度が低いことが確認された。なお、固形分濃度が１５ｗｔ％、２０ｗｔ％の場合には、粘度が高すぎるため、反応初期では攪拌機が回らなかったが、１５ｗｔ％については５０分後、２０ｗｔ％については１５０分後に粘度が低下し、攪拌機が回るようになった。
＜比較例２＞
　実施例１～３と同様、上記［Ａ．前処理したセルロース含有バイオマスの準備］で得られた前処理バイオマスをそれぞれ乾燥質量で２ｋｇ分取し、それぞれ糖化反応を行った。糖化槽としては、水平型反応槽として株式会社奈良機械製作所製のブーノドライヤ（ホールド容量：約３０Ｌ）を用いて連続的に糖化反応を行った。５０℃の温水はジャケットのみに供給し糖化反応を行った。ホールド量３０Ｌに合わせて反応時間を２４時間として前処理バイオマス、ｐＨ調整剤（硫酸または水酸化ナトリウム水溶液）、酵素液（アクセルレースデュエット、ダニスコジャパン株式会社製）、水を連続的に添加した。反応は合計３日間運転した。各々の添加速度は、ｐＨ調整剤は糖化液のｐＨが４．８になるように添加し、酵素液は前処理バイオマスの乾燥質量１ｋｇに対して２００ｍＬを供給するように添加し、水の添加量はｐＨ調整剤および酵素液を含めて固形分濃度が１０ｗｔ％、１５ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％となるように添加して糖化反応を行った。
　それぞれ得られた糖液は、ブーノドライヤの底に固形分が蓄積して、安定的な糖液が得られなかった。また、最終的には底に蓄積した固形分によって攪拌機が回らなくなった。このように、水平型反応槽を用いるだけでは糖化は連続的に処理することはできなかった。よって、実施例１では、水平型反応槽および垂直型反応槽を共用することで、糖化効率をより向上させることができることが確認された。
＜比較例３：水平型反応槽の保温なし＞
　実施例１～３と同様、上記［Ａ．前処理したセルロース含有バイオマスの準備］で得られた前処理バイオマスをそれぞれ乾燥質量で２ｋｇ分取し、それぞれ糖化反応を行った。糖化槽としては、水平型反応槽として奈良機械製作所製のブーノドライヤ（ホールド容量：約３０Ｌ）を用いて連続的に糖化反応を行った。ジャケットおよび攪拌軸には温水を通水せず温度制御なしに糖化反応を行った。外部の温度は２５度であった。ホールド量３０Ｌに合わせて反応時間を３０分として前処理バイオマス、ｐＨ調整剤（硫酸または水酸化ナトリウム水溶液）、酵素液（アクセルレースデュエット）、水を連続的に添加した。添加速度は、ｐＨ調整剤はｐＨが４．８になるように添加し、酵素液は前処理バイオマスの乾燥質量１ｋｇに対して２００ｍＬを供給するように添加し、水添加量はｐＨ調整剤および酵素液を含めて固形分濃度が１０ｗｔ％、１５ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％となるように添加して糖化反応を行った。その後、排出された糖化スラリー２０Ｌを分取して、垂直型反応槽として、ジャケット式の全容量２５Ｌの反応槽を用いて糖化反応を行った。糖化反応は、水平型反応槽であるブーノドライヤに最初の前処理バイオマスの添加を開始した時から６時間後、２４時間後に反応を停止し、糖濃度を測定した。結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５の結果から、何れの固形分濃度においても実施例１、２と比較して糖濃度が低いことが確認された。また、垂直型反応槽での糖化の際に固形分濃度２０ｗｔ％、３０ｗｔ％においては、攪拌機がそれぞれ１時間、２時間は、粘度が高すぎて回らない現象が起きた。このように、実施例１、２との比較から水平型反応槽の温度制御が糖化反応に極めて重要であることが判明した。
　本発明の糖液の製造装置及び糖液の製造方法は、高濃度の糖液を効率よく製造することに好適に採用できる。
　１０Ａ～１０Ｅ　糖液の製造装置（糖液製造装置）
　１１、５１　水平型反応槽
　１１ａ　壁面
　１２、４６　ジャケット（加温部）
　１３　垂直型反応槽
　２１、２１Ａ、２１Ｂ　攪拌軸
　２２、２２Ａ、２２Ｂ、４２　攪拌翼
　２２ａ　切欠き部
　２４　モータ（駆動装置）
　２５　バイオマス導入口
　２６　セルロース含有バイオマス
　２７　水
　２８　ｐＨ調整剤
　３１、４４　酵素供給通路
　３２、４５　糖化酵素
　３３　糖化スラリー
　３４　糖化スラリー排出口
　３５、５５、７４　温水
　３６　ジャケット用温水供給通路
　３７　ジャケット用温水排出通路
　３８　せき止め部
　４１　糖化液
　４３　縦型攪拌駆動装置（縦型攪拌モータ）
　５２　中空攪拌軸
　５３　中空回転体用温水供給通路
　５４　中空回転体用温水排出通路
　６１　バイオマス供給装置（バイオマス供給部）
　６２　ホッパー
　６３　フィーダ攪拌機
　６４　フィーダ攪拌機用モータ（フィーダ攪拌機駆動部）
　６５　移送機
　６６　移送機用モータ（移送機用駆動部）
　６７　固形分調整水供給通路
　７１　固液分離装置
　７２　糖液
　７３　温水供給槽
　７５　糖化残渣
　Ｌ１１　糖化スラリー供給ライン
　Ｌ２１、Ｌ２１－１、Ｌ２１－２　糖化液供給ライン
　Ｌ２２　糖液排出ライン
　Ｌ２３　温水供給ライン
　Ｌ２４　糖化残渣排出ライン
　Ｐ１１　糖化液供給ポンプ
　Ｐ１２　糖液供給ポンプ
　Ｐ１３　温水供給ポンプ
　Ｐ１４　糖化残渣排出用ポンプ
　Ｖ１１～Ｖ１４　調節弁

Claims (16)

  1. 　セルロース含有バイオマスから糖液を製造する糖液の製造装置であって、
    　内部に水平方向に設けられる攪拌軸と、前記攪拌軸に設けられる攪拌翼とを備え、前記セルロース含有バイオマスと糖化酵素とを攪拌しながら、前記セルロース含有バイオマスと前記糖化酵素とを反応させて糖化スラリーを得る水平型反応槽と、
    　前記糖化スラリーを糖化して糖化液を得る垂直型反応槽と、
    　前記水平型反応槽と前記垂直型反応槽とを連結する糖化スラリー供給ラインと、
    　前記水平型反応槽の周囲または壁面に設けられ、前記水平型反応槽を加熱する加温部と、
    を有する糖液の製造装置。
  2. 　前記水平型反応槽は、
    　前記水平型反応槽の一方に前記セルロース含有バイオマスを供給するバイオマス導入口と、
    　前記水平型反応槽の前記バイオマス導入口とは反対側に前記糖化スラリーを排出する糖化スラリー排出口と、
    を有する請求項１に記載の糖液の製造装置。
  3. 　前記水平型反応槽は、前記糖化スラリー排出口に前記糖化スラリーの流れをせき止めるせき止め部を有する請求項１または２に記載の糖液の製造装置。
  4. 　前記攪拌軸が加熱される請求項１から３の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  5. 　前記攪拌軸と前記加温部との何れか一方または両方は、内部を熱媒体が通ることが可能な中空体である請求項１から４の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  6. 　前記熱媒体の温度が４０℃以上６０℃以下である請求項５に記載の糖液の製造装置。
  7. 　前記水平型反応槽の前記バイオマス導入口の前流側にセルロース含有バイオマスを供給するバイオマス供給部を有する請求項１から６の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  8. 　前記垂直型反応槽から前記糖化液を排出する糖化液供給ラインと、
    　前記糖化液から固形分を分離して糖液を得る固液分離装置と、
    を有する請求項１から７の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  9. 　前記固液分離装置に連結され、前記固液分離装置内に温水を供給する温水供給ラインを有する請求項８に記載の糖液の製造装置。
  10. 　前記水平型反応槽は、前記攪拌軸を複数備え、
    　それぞれの前記攪拌軸に設けられる複数の攪拌翼を備える請求項１から９の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  11. 　前記攪拌翼が切り欠き部を有する請求項１から１０の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  12. 　前記垂直型反応槽は、内部に糖化酵素を供給する第２の酵素供給通路を有する請求項１から１１の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  13. 　前記水平型反応槽に供給する糖化酵素と前記第２の酵素供給通路から供給する糖化酵素とは、種類が異なる請求項１２に記載の糖液の製造装置。
  14. 　前記水平型反応槽における前記セルロース含有バイオマスと前記糖化酵素との糖化反応は、熱化学処理が施されたセルロース含有バイオマスの乾燥質量が糖化スラリーの総質量に対して１５質量％以上５０質量％以下で行われる請求項１から１１の何れか１つに記載の糖液の製造装置。
  15. 　前記熱化学処理が、アンモニア処理、水熱処理、爆砕処理、アルカリ処理および希硫酸処理からなる群から選択される請求項１４に記載の糖液の製造装置。
  16. 　請求項１から１５の何れか１つに記載の糖液の製造装置を用いてセルロース含有バイオマスから糖液を製造する糖液の製造方法。
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CA2897289A CA2897289A1 (en) 2013-01-07 2014-01-06 Device for producing sugar solution and method for producing sugar solution
US14/759,513 US10385302B2 (en) 2013-01-07 2014-01-06 Device that produces sugar solution and method of producing sugar solution
EP14735171.2A EP2942386A4 (en) 2013-01-07 2014-01-06 DEVICE FOR PRODUCING SUGAR SOLUTION AND PROCESS FOR PRODUCING SUGAR SOLUTION

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108893249A (zh) * 2018-06-28 2018-11-27 广西驰胜农业科技有限公司 微生物发酵及搅拌反应器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10493464B2 (en) * 2014-12-18 2019-12-03 Aaron Engineered Process Equipment, Inc. Rotary mill
JP2017139973A (ja) * 2016-02-08 2017-08-17 川崎重工業株式会社 セルロース系バイオマスを原料とする酵素法による糖化液製造方法
CN110658052A (zh) * 2019-11-10 2020-01-07 湖南刘文龙生物医药有限责任公司 一种真空抽滤加样设备
CN113996228B (zh) * 2021-11-16 2024-02-27 广东好心情食品集团有限公司 一种低温糖浆搅拌机组

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07204611A (ja) * 1994-01-18 1995-08-08 Takeo Matsumoto 生ごみの分解処理装置
JP2001238690A (ja) 2000-02-28 2001-09-04 Tsukishima Kikai Co Ltd 古紙類の糖化方法
JP2002101865A (ja) * 2000-10-02 2002-04-09 Atm:Kk 有機物の発酵飼料化装置
JP2007099542A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Nippon Chemicon Corp アルミニウム含有廃液からの水酸化アルミニウム回収方法
JP2008501330A (ja) * 2004-06-04 2008-01-24 ヴァルション テクニッリネン トゥトキムスケスクス エタノールの製造方法
JP2008535523A (ja) 2005-04-12 2008-09-04 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 標的化学物質を得るためのバイオマス処理
JP2009183805A (ja) 2008-02-01 2009-08-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 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
JP2010254687A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Katra Phytochem Pvt Ltd 植物源からカロテノイドを単離する方法
JP2010536375A (ja) 2007-08-22 2010-12-02 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 濃縮されたバイオマス糖化のための方法
JP2011019483A (ja) 2009-07-17 2011-02-03 Jgc Corp 糖化液製造方法及び糖化反応装置
JP2011041493A (ja) 2009-08-20 2011-03-03 Oji Paper Co Ltd 木質系バイオマスからのエタノール製造方法
JP4764527B1 (ja) 2010-07-09 2011-09-07 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
WO2011114914A1 (ja) * 2010-03-19 2011-09-22 本田技研工業株式会社 糖化溶液の製造方法
WO2012068578A1 (en) * 2010-11-21 2012-05-24 Andritz Inc. Method and apparatus for mixing a lignocellulosic material with enzymes

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3310293A (en) * 1964-06-26 1967-03-21 Harold M Zimmerman Concrete mixing and delivery system
GB1158191A (en) 1966-07-20 1969-07-16 Henry Balfour And Company Ltd Improvements relating to Heat Exchangers.
JPS59224694A (ja) * 1983-05-31 1984-12-17 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> セルロ−ス系物質の糖化方法及びその装置
DE3535163C1 (de) * 1985-10-02 1987-04-09 Klaus-Ulrich Dipl-Ing Giehl Drosselvorrichtung
GB9109814D0 (en) * 1991-05-07 1991-06-26 Christian Engineering Apparatus for continuously mixing and heating flowable materials
JPH0695944B2 (ja) * 1992-05-21 1994-11-30 隆司 渡辺 セロオリゴ糖の製造装置
DE4436230A1 (de) * 1994-10-11 1996-04-18 Steinhardt Lothar Vorrichtung zur Regelung eines konstanten Abflusses aus einem Flüssigkeitsbehälter
FR2774545B1 (fr) 1998-01-30 2003-05-30 Etia Evaluation Technologique Dispositif de transfert et de traitement thermique de solides divises
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
ATE370287T1 (de) * 2004-12-08 2007-09-15 Steinhardt Gmbh Vorrichtung zur regelung eines konstanten abflusses aus einem flüssigkeitsbehälter
US7781191B2 (en) 2005-04-12 2010-08-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Treatment of biomass to obtain a target chemical
US20070029252A1 (en) 2005-04-12 2007-02-08 Dunson James B Jr System and process for biomass treatment
CN101177693B (zh) * 2006-11-08 2011-04-06 中国科学院过程工程研究所 一种连续耦合的固态发酵方法及生物反应装置
JP2012504935A (ja) * 2007-10-09 2012-03-01 スノプタ、バイオプロセス、インコーポレイテッド リグノセルロース材料を処理するための２段階酵素加水分解法
MX2007014509A (es) * 2007-11-20 2009-05-20 Itesm Sistema in situ para el tratamiento térmico aeróbico de residuos orgánicos biodegradables.
CA2708032C (fr) * 2007-12-20 2018-04-10 Ifp Procede de production de jus sucre a partir de biomasse lignocellulosique avec recyclage ameliore des enzymes
CN102112619B (zh) * 2008-07-30 2014-08-20 株式会社K·E·M 含有木质素纤维素或纤维素的物质的处理方法
JP2010104282A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Contig I:Kk エタノール製造装置及び製造方法
WO2011091044A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-28 Sriya Innovations, Inc. Production of fermentable sugars and lignin from biomass using supercritical fluids
CN102791873A (zh) * 2010-03-15 2012-11-21 东丽株式会社 糖液的制造方法及其装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07204611A (ja) * 1994-01-18 1995-08-08 Takeo Matsumoto 生ごみの分解処理装置
JP2001238690A (ja) 2000-02-28 2001-09-04 Tsukishima Kikai Co Ltd 古紙類の糖化方法
JP2002101865A (ja) * 2000-10-02 2002-04-09 Atm:Kk 有機物の発酵飼料化装置
JP2008501330A (ja) * 2004-06-04 2008-01-24 ヴァルション テクニッリネン トゥトキムスケスクス エタノールの製造方法
JP2008535523A (ja) 2005-04-12 2008-09-04 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 標的化学物質を得るためのバイオマス処理
JP2007099542A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Nippon Chemicon Corp アルミニウム含有廃液からの水酸化アルミニウム回収方法
JP2010536375A (ja) 2007-08-22 2010-12-02 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 濃縮されたバイオマス糖化のための方法
JP2009183805A (ja) 2008-02-01 2009-08-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 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
JP2010254687A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Katra Phytochem Pvt Ltd 植物源からカロテノイドを単離する方法
JP2011019483A (ja) 2009-07-17 2011-02-03 Jgc Corp 糖化液製造方法及び糖化反応装置
JP2011041493A (ja) 2009-08-20 2011-03-03 Oji Paper Co Ltd 木質系バイオマスからのエタノール製造方法
WO2011114914A1 (ja) * 2010-03-19 2011-09-22 本田技研工業株式会社 糖化溶液の製造方法
JP4764527B1 (ja) 2010-07-09 2011-09-07 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
WO2012068578A1 (en) * 2010-11-21 2012-05-24 Andritz Inc. Method and apparatus for mixing a lignocellulosic material with enzymes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2942386A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108893249A (zh) * 2018-06-28 2018-11-27 广西驰胜农业科技有限公司 微生物发酵及搅拌反应器

Also Published As

Publication number Publication date
US10385302B2 (en) 2019-08-20
JP2014131496A (ja) 2014-07-17
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