WO2017047829A1 - 셀룰로오즈계 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 수행하는 장치 및 방법 - Google Patents

셀룰로오즈계 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 수행하는 장치 및 방법 Download PDF

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WO2017047829A1
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biomass
enzyme
disc
grinding
mixing
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PCT/KR2015/009607
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김태완
구본욱
구민수
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에스케이이노베이션 주식회사
에스케이에너지 주식회사
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for mixing enzymes while grinding biomass.
  • bioethanol has been commercialized mainly in Brazil and the United States, and its production is increasing greatly, but all are produced from food-based biomass such as sugar cane and corn, causing grain price instability. Increasing prices of grains will soon raise the cost of bioethanol, which can lead to fuel prices and even fuel supply problems. Therefore, research and investment on various non-food-based biomass alternatives continue, among which woody biomass is one of the representative alternatives.
  • Wood-based biomass (agricultural by-products such as wood, herbs, rice straw and rice hulls), along with sugar-based biomass (sugarcane, sugar beet, etc.) and starch-based biomass (grains, potatoes, etc.) in food systems, It is used as a biofuel that can produce energy such as methane, ethanol and hydrogen.
  • the main components of wood-based biomass differ in the composition and content of chemical components that make up wood according to conifers, deciduous trees, species, and age, but generally cellulose (40-50%), hemicellulose (25-35%), lignin (15 to 20%).
  • Cellulose is a macromolecular compound in which glucose is regularly bonded by hydrogen bonds and van der Waals forces
  • hemicellulose is a cellulose, in which pentose sugars such as xylose and arabinose are bound in ⁇ -1,4 form. And act as an adhesive for lignin.
  • Lignin is an insoluble hardly decomposable polymer compound in which aromatic substances having phenylpropaneoid units are irregularly connected, and is characterized by a structure that prevents decomposition of polysaccharides.
  • Biofuel production technology using wood-based or perennial herbaceous biomass as a raw material has a problem of increasing the cost of biofuel production due to relatively higher lignin content than starch-based (grain) and sugar-based (sugarcane) biomass. .
  • the biofuel production process for producing bioethanol from cellulose is mainly composed of raw material acquisition, pretreatment, saccharification, fermentation, and purification.
  • pretreatment is essential when using wood-based biomass that is difficult to decompose.
  • the pretreatment step aims to effectively separate cellulose and hemicellulose from lignin having a complex and rigid structure.
  • the separated cellulose is hydrolyzed to glucose, a typical monosaccharide, by microorganisms or enzymes during the saccharification process. Produced.
  • thermochemical treatment As a pretreatment method, many physical and chemical methods such as steam decay, alkali, sulfur dioxide, hydrogen peroxide, supercritical ammonia, ammonia freeze decay, ammonia recycle leaching, and thermochemical treatment have been studied.
  • Milling is a method of inducing a structural change by crushing lignocellulosic particles into very thin particles using a milling apparatus, which has a disadvantage of high energy consumption and low yield or saccharification rate.
  • the steam decay method steams lignocellulosic for a certain time in a high pressure vessel containing high temperature steam, and then immediately opens the valve of the vessel to induce instantaneous structure of the lignocellulosic like popcorn so that the enzyme can be easily accessed. It is a way to be a form of temperament.
  • hemicellulose is monosaccharide through acid-catalyzed reaction when steamed for 1 ⁇ 10 minutes with high temperature steam of 160 ⁇ 200 °C such as sulfuric acid treatment of 2% (w / w) and steam decay method.
  • dilute-acid hydrolysis which is hydrolyzed in the form of oligosaccharides, are typically used.
  • Physical pretreatment methods are slow, energy consuming, low saccharification efficiency and low economical. Also, because chemical pretreatment uses strong acid or strong alkaline compounds, some of the 5-pentane produced is overpurified by It is decomposed to furfural and acts as a fermentation inhibiting substance, has a high cost, is unsuitable for mass processing, and causes problems of toxicity, equipment corrosion and environmental pollution by waste.
  • U.S. Patent No. 4,129,263 describes a device for feeding and grinding biomass between two rotating disks.
  • This patent has the advantage of supplying biomass between two rotating disks and simultaneously grinding and mixing by rotating the disks, but the enzymes are mixed into the biomass and added to the biomass, which has not been crushed. It has the disadvantage that the enzyme cannot bind or prevent the denaturation of the enzyme by heat.
  • Japanese Patent No. 3417802 discloses a pulverizing apparatus for feeding and grinding raw materials between two rotating disks.
  • the raw material is supplied to two rotating disks, and the sludge can be produced simultaneously with the pulverization by supplying the liquid near the central axis.
  • the enzymes can bind to reduce their activity and have the disadvantage of not being able to prevent modification of the enzymes and products by heat.
  • the present inventors have made diligent efforts to save energy in the physical pretreatment process and develop a high saccharification efficiency.
  • the present inventors shorten the pretreatment process in which grinding and enzyme mixing are performed separately, and improve the enzyme mixing efficiency.
  • an enzyme is added to a refining plate equipped with an inlet for enzymatic injection so that the internal temperature of the plate rises to 100 degrees or more due to the frictional heat generated during refining, thereby preventing the denaturation of the enzyme.
  • the completion of the mixed-grinding device it was used in the biomass pretreatment of 10 to 30% of the solids.
  • the step of the process is reduced, thereby reducing the energy, and above all, the saccharification efficiency can be improved by the efficient mixing of enzymes. Confirmed and completed the present invention.
  • An object of the present invention is to provide an enzyme mixing-grinding apparatus for biomass, in which an enzyme inlet can simultaneously perform grinding and enzymatic mixing of biomass using a refiner provided on a stator disc. have.
  • Another object of the present invention is to provide a method for simultaneously performing grinding and enzymatic mixing of biomass using the refiner.
  • the present invention is (a) a rotatable screw is mounted inside the housing, one side of the housing is coupled to the raw material supply, the outlet provided on the other side of the housing is the biomass of the refiner (refiner) An extruder in a cylindrical housing joined with an inlet; And (b) a stator disc including a cooling water mooring portion on the outer circumferential surface of the disc, at least one enzyme supply hole being provided in the grinding zone, and a biomass supply port provided at the center thereof, and the stator disc ( Stator disc) Provides an enzyme mixing-grinding apparatus including a refiner having a refining disc which forms a gap with an inner circumferential surface and which is crushed so that the grinding zone is opposed and rotated by an individual motor.
  • the present invention also relates to (a) horizontally compressing and feeding the supplied biomass while the screw of the extruder is rotated so that the stator disc and the stator disc are provided through a feed hole provided in the center of the stator disc of the refiner.
  • (c) introducing an enzyme into at least one hole provided in the grinding zone adjacent to the circumference of the stator disc, and rotating the refining disc to remove the biomass and the additive in the gap It provides a method of simultaneously performing the grinding and enzymatic mixing of the biomass comprising the step of mixing with the grinding.
  • FIG. 1 is a conceptual view of the front and side of a stator disc provided with an enzyme supply hole.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a biomass enzyme mixing-grinding apparatus including a stator disc having an enzyme supply hole.
  • Physical pretreatment methods for biomass have high energy consumption, a slow process, and low glycation efficiency.
  • the enzyme is mixed after grinding the biomass of the solid content of 10 to 30%, the enzyme is not smoothly mixed by simple stirring due to the effect of being compressed while passing through the refiner.
  • the present inventors have made efforts to improve this, and as a result, developed a device that can simultaneously perform the grinding of the biomass and enzyme mixing using a refiner (refiner) consisting of a disk having an inlet for the enzyme input, As a result of the biomass pretreatment of 10 to 30% of the solid content, the grinding and enzyme mixing processes can be performed simultaneously, thereby reducing the pretreatment process time and reducing the energy, and above all, the saccharification reaction by the efficient mixing of enzymes is improved. It was confirmed that the present invention was completed.
  • a refiner refiner
  • a rotatable screw is mounted inside the housing, one side of the housing is coupled to the raw material supply, the outlet provided on the other side of the housing is filled with the biomass inlet of the refiner (refiner) Extruder in a cylindrical housing;
  • a stator disc including a cooling water mooring portion on the outer circumferential surface of the disc, at least one enzyme supply hole being provided in the grinding zone, and a biomass supply port provided at the center thereof, and the stator disc ( stator disc)
  • An enzymatic mixing-grinding apparatus comprising a refining disc which forms a gap with an inner circumferential surface and which is crushed so that the grinding zone is opposed and rotated by a separate motor.
  • the opening is formed through the grinding zone adjacent to the arc of the stator disc and may be filled with an enzyme inlet tube connected to an enzyme feeder.
  • the cooling means may be replaced by the stator disc. In addition to this, it is possible to maintain a constant temperature stable to enzyme activity.
  • the enzyme supplied in the biomass grinding process may be modified, it may be provided at a predetermined distance from the shaft center, preferably the stator It can be provided in the grinding zone adjacent to the circumference of the stator disc.
  • the biomass supplied from the stator disc center is pulverized by the rotation of the stator disc, and the pulverized biomass is pushed out in the circumferential direction of the stator disc according to the supply of raw materials.
  • the enzyme is supplied at the same time as the biomass input or at the center of the stator disk, the enzyme is likely to be denatured by the heat and pressure of the center of the stator disk.
  • the enzyme feeder is a pressure pump connected to the enzyme storage tank, which is 0.5 to 10 cm (from circumference to center) inside the refiner plate circumference at a flow rate between 1 and 50% of the weight of the biomass entering the refiner. It is connected to be introduced at a constant speed into the located hole (hole).
  • the openings may be appropriately selected depending on the processing speed of the biomass, the diameter of the plate and the biomass solid content, and the number thereof may be comprised between 1 and 12 (30 degree intervals), but is not limited thereto.
  • one or more openings may be provided at any position in the grinding zone of the stator disc, and the opening ( one or more holes, some of which are connected to a device for supplying enzymes, and some of which are individually connected to a supply device to supply one or more additives further selected from the group consisting of buffers, alkaline solutions, and surfactants. Can be.
  • the shape of the hole may be circular, rectangular, or polygonal, but is not limited thereto, and the size may be easily selected by those skilled in the art based on the pressure inside the refiner, the processing capacity, and the solid content.
  • the cooling means may be equipped with a cooling water mooring portion on an outer circumferential surface of a stator disc to maintain a constant internal temperature of the refiner.
  • the cooling mooring portion may be a coolant flow path on a single layer coil, a coolant flow path on a multilayer coil, or a coolant tank.
  • the coolant water inlet is provided with a coolant water inlet, and heat exchanges with heat generated between the plates so that hot water comes out of the coolant top outlet to chiller. This can be the way the coolant is made by going back into the furnace.
  • 'grinding' is a process of reducing the size of the biomass having a high solid content by using the rotational force of two refining plates, and may be used interchangeably with terms such as grinding and milling.
  • the 'refining disc' is a disc that is coupled to a rotating shaft that rotates with external power and rotates in the coaxial direction, and can be used interchangeably with terms such as an unfixed refiner plate, a refiner rotor disk, and the like.
  • the biomass treatable by the enzyme mix-mill may be from 10% to 30% solids.
  • Wood-based biomass is composed mainly of cellulose, hemicellulose, and lignin, but the composition and content of chemical components of wood are different depending on conifers, hardwoods, species, and age. It is also called as cellulose-based biomass because it contains polysaccharide cellulose which is the main component of cell wall of wood or herbal biomass.
  • the biomass of the present invention can be used in combination with cellulose-based biomass, wood-based biomass, lignocellulosic biomass, and wood-based biomass.
  • biomass for grinding and mixing include, for example, crops such as starch containing grains and refined starch;
  • crops such as starch containing grains and refined starch;
  • rice, wheat, rye, oats, barley, rapeseed cane from sugar cane, bagasse, straw;
  • conifers of Pinus sylvestris, Pinus radiate;
  • Hardwood of Eucalyptus spp For example, beets, bulbs such as potatoes;
  • it may include biomass derived from rice, wheat, rye, oats, barley, rapeseed, sugar cane, cereal from corn or the like.
  • the refiner may be composed of a stator disc which is fixed without rotation and a refining disc which is connected to and rotated perpendicularly to a rotational shaft engaged in an individual rotor.
  • the housing including the disk may include an enzyme supply device, a pressure maintaining device, an additive supply device, a biomass inlet connected to an extruder, a pretreatment biomass outlet, and a cooling water supply device at an upper portion or a lower portion thereof.
  • a plurality of openings may be provided, and the position and number of the openings are not limited thereto.
  • the stator disc includes a cooling water mooring portion on a disc outer circumferential surface, such that the temperature inside the gap formed by the stator disc and a refining disc installed opposite thereto. It may be to maintain 40 to 80 degrees, preferably 45 to 65 degrees to prevent denaturation of the introduced enzyme and smoothly saccharification reaction.
  • the mooring part may be a cooling water flow path on a single layer coil, a cooling water flow path on a multilayer coil, or a cooling water tank, and the flow path may be a circulation flow path, a passage flow path, a branched flow path, but is not limited thereto.
  • the outlet provided in the housing of the refiner may be connected to the reaction tank of the next stage through a pipe, and the biomass pulverized and mixed by the apparatus may be transferred to the reaction tank of the next stage through the outlet.
  • the biomass pulverized and mixed by the apparatus may be transferred to the reaction tank of the next stage through the outlet.
  • it can be transferred to the saccharification tank.
  • the screw of the extruder is rotated horizontally by feeding the supplied biomass to the stator disc (stator through a feed port provided in the center of the stator disc of the refiner (refiner) supplying biomass into a gap formed in a disc and a refining disc installed opposite thereto; (b) refluxing the cooling water in the cooling water mooring space provided on the outer circumferential surface of the stator disc to set the internal temperature of the gap between the stator disc and the refining disc installed opposite thereto to 40 to 80; Maintaining; And (c) introducing an enzyme into at least one hole provided in the grinding zone adjacent to the circumference of the stator disc, and rotating the refining disc to remove the biomass and the additive in the gap.
  • the present invention relates to a method for simultaneously performing grinding and enzymatic mixing of a biomass including mixing with grinding.
  • the temperature of the step (c) is less than 40 may be a slow glycosylation rate by the enzyme, when the enzyme saccharification process temperature exceeds 80 may cause enzyme denaturation, preferably the temperature may be 45 to 65 days have.
  • 'glycosylation' is a process in which the cellulose component is converted into glucose by the action of an enzyme, and a process in which cellulose is adsorbed on the reaction surface of cellulose to convert cellulose into cellobiose and thus produced cells Bios can be divided into the process of conversion to glucose by the enzymatic reaction of? -Glucosidase ( ⁇ -glucosidase).
  • the enzyme is beta glucanase (endo-1,3 (4) -beta-glucanase), laminarinase (laminarinase); Exo-1,2-1,6-alpha-mannosidase, alpha-N-arabinofuranosidase, ferroyl esterase, Endo-alpha-arabinanase (endo-1,5-alpha-arabinanase), pectinase, polygalacturonase, pectin esterase, aspartic protease protease, metallo protease, endo- (1,4) -mannanase, phytase, glucuronidase (alpha-glucuronidase, beta-glucuronidase) Hexenuronidase, alkaline phosphatase, acid phosphatase, alpha-galactosidase, beta-galactosidase,
  • - glucosidase may be a second ( ⁇ -glucosidase), hemicellulase (hemicellulase) and / or xylene Rana dehydratase (xylanase), this is not limited.
  • an additive except an enzyme may be further introduced into the hole.
  • the additive except for the enzyme may be a buffer, an alkaline solution, or a surfactant.
  • the apparatus and method according to the present invention can be performed simultaneously with the grinding of the biomass and the enzyme mixing using a refiner including a stator disc having an inlet for enzymatic injection, thereby reducing pretreatment process time and Since it has an energy reducing effect, and above all, efficient mixing of enzymes can increase the glycosylation efficiency, which is a subsequent step, it is useful for cellulosic sugar and bioethanol production technology.

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Abstract

본 발명은 본 발명은 (a) 바이오매스를 공급하는 호퍼(hopper); (b) 하우징 내부에 회전가능한 스크류가 장착되고, 상기 하우징의 일측은 상기 호퍼(hopper)와 결합되며, 상기 하우징의 타측에 구비된 배출구는 리파이너(refiner)로 바이오매스를 투입하는 유입구와 채결된 원통형 하우징의 수평형 압출기(extruder); 및 (c) 디스크 외주면에 냉각수 계류공간이 형성되고, 하나 이상의 효소 공급용 개구부(hole)가 원주에 인접한 분쇄 영역 내에 구비되며, 바이오매스 공급구가 중앙부에 구비된 스테이터 디스크(stator disc), 및 상기 스테이터 디스크(stator disc) 내주면과 간극을 형성하고 분쇄영역이 대향하도록 채결되며 개별의 모터에 의해 회전되는 리파이닝 디스크(refining disc)로 구성된 리파이너(refiner)를 포함하는 바이오매스 분쇄-동시당화장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.

Description

셀룰로오즈계 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 수행하는 장치 및 방법
본 발명은 바이오매스를 분쇄함과 동시에 효소를 혼합하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 바이오 에탄올은 브라질이나 미국을 중심으로 이미 상용화되었고 또 그 생산량도 크게 증가하고 있으나, 모두 사탕수수나 옥수수와 같은 식량계 바이오매스로부터 생산되는 것으로서 곡물 가격의 불안정을 초래하고 있다. 곡류의 가격 상승은 곧 바로 바이오에탄올의 단가를 상승시키게 되므로 연료 가격과 더불어 심지어는 연료 공급 문제까지 야기할 여지가 높다. 따라서 다양한 비식량계 바이오매스 대안에 대한 연구 및 투자가 계속되고 있는데, 그 중에서도 목질계 바이오매스가 그 대표적인 대안의 하나이다.
목질계 바이오매스(목본, 초본, 볏짚과 왕겨 등 농업 부산물)는 식량계의 당질계 바이오매스(사탕수수, 사탕무 등) 및 전분질계 바이오매스(곡물, 감자류 등)과 더불어, 열분해 및 발효과정에 의하여 메탄, 에탄올, 수소와 같은 에너지를 생산할 수 있는 생물연료로 활용되고 있다.
목본계 바이오매스의 주요성분은 침엽수와 활엽수, 수종, 수령 등에 따라서 목재를 구성하는 화학성분의 조성과 함량이 다르지만, 일반적으로는 셀룰로오스(40 ~ 50 %), 헤미셀룰로오스(25 ~ 35 %), 리그닌(15 ~ 20 %)으로 구성되어 있다. 셀룰로오스는 글루코오스가 수소결합 및 반데르발스 힘에 의해 규칙적으로 결합된 고분자화합물이며, 헤미셀룰로오스는 자일로오스(xylose) 및 아라비노스(arabinose)와 같은 5탄당이 β-1,4 형태로 결합되어 셀룰로오스와 리그닌의 접착제 역할을 수행한다. 리그닌은 페닐프로파노이드 유닛을 갖는 방향족 물질이 불규칙으로 연결된 불용성 난분해성 고분자화합물로 다당류의 분해를 막는 구조가 특징이다.
목본계 또는 다년생 초본계 바이오매스를 원료로 한 바이오연료 생산기술은 전분질계(곡물) 및 당질계(사탕수수액) 바이오매스에 비해 상대적으로 높은 리그닌 함량에 의하여 바이오연료 생산 단가를 높이는 문제가 있다.
셀룰로오즈를 원료로 바이오 에탄올을 제조하는 바이오연료 생산공정은 크게 원료획득, 전처리, 당화, 발효, 그리고 정제 등의 공정으로 이루어져 있다. 특히 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌이 복잡하고도 단단한 형태로 결합된 구조를 가지고 있어 분해되기 어려운 목질계 바이오매스를 사용할 경우에는 전처리 공정이 필수적이다. 전처리 단계에서는 복잡하고 단단한 구조를 가진 리그닌으로부터 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 효과적으로 분리하는 것을 목적으로 하며, 분리된 셀룰로오스는 당화 과정에서 미생물 또는 효소에 의해 대표적인 단당류인 글루코오스로 가수분해되고, 글루코오스가 발효되면 에탄올이 생산된다.
전처리 방법으로는 증기 폭쇄법, 알칼리 처리법, 이산화황 처리법, 과산화수소 처리법, 초임계 암모니아 처리법, 암모니아 동결 폭쇄법, 암모니아 재순환 침출공정법, 그리고 열화학적 처리법등 수많은 물리적, 화학적 방법이 연구되어 있다.
물리적 방법으로는 대표적으로 밀링(milling)이나 증기 폭쇄법(steam explosion)을 들 수 있다. 밀링은 리그노셀룰로오스 입자를 밀링 장치를 이용하여 매우 가는 입자로 파쇄하여 구조적 변화를 유도하는 방법으로, 에너지 소비가 많고, 수율 또는 당화율이 낮은 단점이 있다. 증기 폭쇄법은 고온의 증기가 들어 있는 고압용기에서 리그노셀룰로오스를 일정시간 동안 찐 후 순식간에 용기의 밸브를 열어 팝콘과 같이 순간적으로 리그노셀룰로오스의 구조가 열리도록 유도하여 효소가 쉽게 접근할 수 있는 형태의 기질이 되도록 하는 방법이다.
화학적 방법으로는 2%(w/w) 이하의 황산(sulfuric acid) 처리와 증기 폭쇄법과 같이 160 ~ 200℃의 고온의 증기로 1~ 10분 동안 찌게 되면 산에 의한 촉매반응을 통해 헤미셀룰로오스가 단당류 및 올리고당 형태로 가수분해되는 약산 가수분해법(dilute-acid hydrolysis)이 대표적으로 사용되고 있다.
물리적 전처리 방법은 공정이 느리고, 에너지 소비가 많으며 당화 효율이 떨어져 경제성이 낮으며, 또한 화학적 전처리 방법은 강산이나 강알칼리성 화합물을 사용하기 때문에, 생산되는 5탄당의 일부가 과반응에 의해 푸르푸랄(furfural)로 분해되어 발효저해 물질로 작용하게 되는 단점이 있으며, 비용이 높고, 대량 처리에는 부적합하며, 독성과 설비 부식, 폐기물에 의한 환경오염 문제를 야기한다.
미국 등록특허 제 4129263호에서는 회전하는 두개의 디스크 사이에 바이오매스를 공급하여 분쇄하는 장치에 관하여 기재하고 있다. 이 특허에서는 회전하는 두개의 디스크 사이에 바이오매스를 공급하며, 디스크의 회전에 의하여 분쇄와 혼합을 동시에 진행할 수 있다는 장점을 가지지만, 효소는 바이오매스에 혼합되어 투입되므로, 분쇄되지 않은 바이오매스와 효소가 결합하거나, 열에 의한 효소의 변성을 막을 수 없다는 단점을 가진다.
일본 등록 특허 제 3417802호에서는 회전하는 두개의 디스크 사이로 원료를 공급하여 분쇄하는 분쇄장치에 관하여 기재하고 있다. 이 발명에서는 회전하는 두개의 디스크에 원료를 공급하며, 중심축 부근에서 액체를 공급하여 분쇄와 동시에 슬러지를 제조할 수 있다는 장점을 가지지만, 중심부에서 효소를 공급하는 경우, 분쇄되지 않은 바이오매스와 효소가 결합하여 활성이 감소될 수 있으며, 열에 의한 효소와 생성물의 변형을 막을 수 없다는 단점을 가진다.
이에 본 발명자들은, 물리적 전처리 공정에 있어서 에너지를 절약하고 당화효율이 높은 공정을 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 통상적으로 분쇄와 효소 혼합이 개별적으로 진행되던 전처리 과정을 단축하고, 효소 혼합효율을 향상시키기 위하여, 분쇄와 효소 혼합이 동시에 이루어지도록 효소 투입용 유입구가 구비된 리파이닝 플레이트에 리파이닝 중에 발생하는 마찰열에 의해서 플레이트 내부 온도가 100도 이상으로 상승하여 효소를 변성시키는 것을 막기 위한 냉각장치를 추가한 효소 혼합-분쇄장치를 완성하였으며, 이를 고체함량 10 ~ 30%의 바이오매스 전처리 과정에 사용한 결과, 공정의 단계가 줄어들어 에너지 감소 효과가 있으며, 무엇보다도 효소의 효율적인 혼합에 의하여 당화 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 효소 유입구가 스테이터 디스크(stator disc) 상에 구비된 리파이너(refiner)를 이용하여 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 수행할 수 있는 바이오매스에 대한 효소 혼합-분쇄장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 리파이너(refiner)를 이용한 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 하우징 내부에 회전가능한 스크류가 장착되고, 상기 하우징의 일측은 원료 공급부와 결합되며, 상기 하우징의 타측에 구비된 배출구는 리파이너(refiner)의 바이오매스 유입구와 채결된 원통형 하우징의 압출기(extruder); 및 (b) 디스크 외주면에 냉각수 계류부를 포함하고, 하나 이상의 효소 공급용 개구부(hole)가 분쇄 영역 내에 구비되고, 바이오매스 공급구가 중앙부에 구비된 스테이터 디스크(stator disc), 및 상기 스테이터 디스크(stator disc) 내주면과 간극을 형성하고 분쇄 영역이 대향하도록 채결되며 개별의 모터에 의해 회전되는 리파이닝 디스크(refining disc)를 구비하는 리파이너(refiner)를 포함하는 효소 혼합-분쇄장치를 제공한다.
본 발명은 또한 (a) 압출기의 스크루가 회전하면서 공급된 바이오매스를 수평으로 압축 이송하여 리파이너(refiner)의 스테이터 디스크(stator disc) 중앙에 구비된 공급구를 통해 상기 스테이터 디스크(stator disc) 및 이에 대향되어 설치된 리파이닝 디스크(refining disc)에 형성된 간극 내로 바이오매스를 공급하는 단계; (b) 상기 스테이터 디스크(stator disc) 외주면에 구비된 냉각수 계류공간에 냉각수를 환류시켜 상기 스테이터 디스크(stator disc) 및 이에 대향되어 설치된 리파이닝 디스크(refining disc)에 형성된 간극 내부 온도를 40℃ 내지 80℃로 유지하는 단계; 및 (c) 상기 스테이터 디스크(stator disc)의 원주에 인접한 분쇄 영역에 구비된 하나 이상의 개구부(hole)로 효소를 유입시키고, 리파이닝 디스크(refining disc)가 회전하면서 상기 간극 내의 바이오매스와 상기 첨가물을 분쇄와 동시에 혼합하는 단계를 포함하는 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법을 제공한다.
도 1은 효소 공급용 개구부(hole)이 구비된 스테이터 디스크(stator disc)의 정면과 측면의 개념도이다.
도 2는 효소 공급용 개구부(hole)이 구비된 스테이터 디스크(stator disc)를 포함하는 바이오매스의 효소 혼합-분쇄장치의 개념도이다.
발명의 상세한 설명 및 구체적인 구현예
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
바이오매스에 대한 물리적 전처리 방법은 에너지 소비가 높고, 공정이 느리며 및 당화 효율이 낮다는 문제점이 있다. 특히 고체함량 10 ~ 30%의 바이오매스를 분쇄한 후에 효소를 혼합할 경우에는 리파이너를 통과하면서 압착되는 효과 때문에, 단순 교반으로 효소가 원활하게 혼합되지 않는 단점이 있다.
본 발명자들은 이를 개선하기 위하여 예의 노력한 결과, 효소를 투입시킬 수 있는 유입구가 구비된 디스크로 구성된 리파이너(refiner)를 사용하여 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 수행할 수 있는 장치를 개발하였으며, 이를 고체함량 10 ~ 30%의 바이오매스 전처리 과정에 사용한 결과, 분쇄와 효소 혼합공정을 동시에 진행할 수 있기 때문에, 전처리 공정시간 단축 및 에너지 감소 효과가 있으며, 무엇보다도 효소의 효율적인 혼합에 의한 당화반응이 향상됨을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 일 관점에서, (a) 하우징 내부에 회전가능한 스크류가 장착되고, 상기 하우징의 일측은 원료 공급부와 결합되며, 상기 하우징의 타측에 구비된 배출구는 리파이너(refiner)의 바이오매스 유입구와 채결된 원통형 하우징의 압출기(extruder); 및 (b) 디스크 외주면에 냉각수 계류부를 포함하고, 하나 이상의 효소 공급용 개구부(hole)가 분쇄 영역 내에 구비되고, 바이오매스 공급구가 중앙부에 구비된 스테이터 디스크(stator disc), 및 상기 스테이터 디스크(stator disc) 내주면과 간극을 형성하고 분쇄 영역이 대향하도록 채결되며 개별의 모터에 의해 회전되는 리파이닝 디스크(refining disc)를 포함하는 효소 혼합-분쇄장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 구체예로, 상기 개구부(hole)는 상기 스테이터 디스크(stator disc)의 원호에 인접한 분쇄 영역 내에 관통하여 형성되며, 효소 공급장치에 연결된 효소 유입관과 채결된 것일 수 있다.
본 발명의 장치에 있어서, 상기 리파이닝 디스크(refining disc)가 회전하면서, 발열이 일어나기 때문에, 리파이너(refiner) 내부 온도가 상승하여 효소 변성을 야기할 수 있으므로, 냉각수단을 상기 스테이터 디스크(stator disc)에 추가로 장착하여 효소활성에 안정적인 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
이 때, 상기 개구부(hole)를 상기 디스크의 축심에 인접하여 구비시킬 경우, 바이오매스 분쇄과정에서 공급된 효소가 변성될 수 있으므로, 축심과 일정 거리를 두고 구비할 수 있으며, 바람직하게는 상기 스테이터 디스크(stator disc)의 원주에 인접한 분쇄 영역 내에 구비할 수 있다. 스테이터 디스크 중심부에서 공급되는 바이오매스는 스테이터 디스크의 회전에 의하여 분쇄되며, 분쇄된 바이오매스는 원료의 공급에 따라 스테이터 디스크의 원주방향으로 밀려나오게 된다. 이때 효소의 공급을 바이오매스의 투입과 동시에 또는 스테이터 디스크 중심부에서 하는 경우, 스테이터 디스크 중심부의 열과 압력에 의하여 효소가 변성될 가능성이 높다. 이는 바이오매스 분해와 당화의 효율을 감소시키는 중요한 요소로, 이를 방지하기 위하여 스테이터 디스크의 압력을 낮추거나 냉각재를 이용하여 회전 마찰에 의해 발생되는 열을 제거할 수 있다. 그러나. 스테이터 디스크의 압력이 낮을 경우 경도가 높은 바이오매스의 분쇄에 어려움이 있으며, 온도가 낮은 경우 분쇄된 바이오매스의 점도가 높아져 정상적인 운전이 어렵게 된다. 따라서 바이오매스의 원활한 분쇄를 위하여 고압과 고온의 운전조건이 필요하며, 이때 효소의 변성을 방지하기 위하여 효소가 투입되는 개구부를 스테이터 디스크의 원주에 인접한 영역에 구비하는 것이 바람직하다.
효소 공급장치는 효소 저장 탱크와 연결된 압력 펌프로 리파이너에 들어오는 바이오매스의 중량 대비 효소의 중량이 1~50% 사이의 유속으로 리파이너 플레이트 원주에서 안쪽으로 0.5~10cm (원주에서 중심부 방향으로) 내부에 위치한 개구부(hole)로 일정한 속도로 유입되도록 연결된다. 개구부 (hole)는 바이오매스의 처리 속도, 플레이트의 지름 및 바이오매스 고체 함량 등에 따라 적절히 선택가능하며, 그 개수는 1~12개 (30도 간격) 사이로 구성될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
반면, 냉각수단을 장착하여 리파이너(refiner) 내부 온도조절이 용이할 경우에는 상기 스테이터 디스크(stator disc)의 분쇄 영역 내 임의의 위치에 하나 이상의 개구부(hole)을 구비할 수 있으며, 또한 상기 개구부(hole)는 하나 이상으로 구비되므로, 일부는 효소를 공급하기 위한 장치와 연결되고, 나머지 일부는 추가로 버퍼, 알칼리 용액, 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가물를 공급하는 공급장치와 개별적으로 연결될 수 있다.
상기 개구부(hole)의 모양은 원형, 사각형, 다각형으로 구성될 수 있으나 이에 한정된 것으로 아니며, 크기는 리파이너 내부의 압력, 처리 용량, 고체함량에 의하여 당업자가 용이하게 선택할 수 있다.
상기 냉각수단은 스테이터 디스크(stator disc) 외주면에, 냉각수 계류부를 장착하여, 리파이너 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
냉각 계류부는 단층 코일 상의 냉각수 유로, 다층 코일 상의 냉각수 유로, 또는 냉각수 탱크일 수 있으며, 냉각수 하부 입구에는 차가운 냉각수가 들어가서 플레이트 사이에서 발생한 열과 열교환이 이루어져 냉각수 상부 출구로 뜨거운 물이 나와서 칠러(Chiller)로 다시 들어가면서 냉각수가 만들어지는 방식이 될 수 있다.
본 발명에서 '분쇄'는 고체함량이 높은 바이오매스를 두 개의 리파이닝 플레이트의 회전력을 이용하여 크기를 축소시키는 과정으로, 마쇄(grinding), 밀링(milling) 등의 용어와 혼용할 수 있다.
본 발명에서 '리파이닝 디스크(refining disc)'는 외부의 동력으로 회전하는 회전축에 결합되어, 동축 방향으로 회전하는 디스크로서, 고정되지 않은 리파이너 플레이트, 리파이너 로우터 디스크 등의 용어와 혼용할 수 있다.
본 발명에 따른 구체예로, 효소 혼합-분쇄장치에 의해 처리 가능한 바이오매스는 고체함량이 10% 내지 30%인 것일 수 있다.
목본계 바이오매스는 주요성분은 침엽수와 활엽수, 수종, 수령 등에 따라서 목재를 구성하는 화학성분의 조성과 함량이 다르지만, 일반적으로는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성되어 있으므로, 일반적으로 리그노셀룰로오즈(lignocellulose)로 통칭하기도 하며, 목질 또는 초본계 바이오매스의 세포벽 주성분인 다당류 셀룰로오스(cellulose)를 포함하기 때문에, 셀룰로오스(cellulose)계 바이오매스라고 부른다.
따라서, 본 발명의 '바이오매스'는 셀룰로오스(cellulose)계 바이오매스, 목본계 바이오매스, 리그노셀룰로스계 바이오매스, 목질계 바이오매스와 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 분쇄 및 혼합을 위한 바이오매스의 관련 타입은, 예를 들어, 알곡 및 정제된 전분을 함유하는 전분과 같은 농작물; 예를 들어, 쌀, 밀, 호밀, 귀리, 보리, 유채, 사탕 수수로부터의 대, 버개스(bagasse), 지푸라기; 예를 들어, Pinus sylvestris, Pinus radiate의 침엽수; 예를 들어, Alix spp. Eucalyptus spp의 활엽수; 예를 들어, 비트 (beet), 감자와 같은 구근(tuber); 예를 들어, 쌀, 밀, 호밀, 귀리, 보리, 유채, 사탕수수, 옥수수로부터 온 씨리얼 또는 그와 유사한 것으로부터 유도된 바이오매스를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 구체예로, 리파이너(refiner)는 회전하지 않고 고정된 스테이터 디스크(stator disc), 및 개별의 로터에 채결된 회전축에 수직으로 연결되어 회전하는 리파이닝 디스크(refining disc)로 구성된 것일 수 있으며, 상기 디스크를 포함하는 하우징은 그 구체예로 상부 또는 하부에 효소공급장치, 압력유지장치, 첨가물 공급장치, 압출기(extruder)와 연결된 바이오매스 유입구, 전처리 바이오매스 배출구, 냉각수 공급장치가 연결된 수 있는 복수의 오프닝(Opening)이 구비된 것일 수 있고, 상기 오프닝(Opening)의 위치 및 개수는 이에 한정된 것은 아니다.
본 발명의 따른 구체예로, 상기 스테이터 디스크(stator disc)는 디스크 외주면에 냉각수 계류부를 포함하여, 상기 스테이터 디스크(stator disc) 및 이에 대향되어 설치된 리파이닝 디스크(refining disc)에 의해 형성된 간극 내부의 온도를 40도 내지 80도, 바람직하게는 45~65도로 유지하여, 투입된 효소의 변성을 막고 당화반응이 원활하게 일어나도록 하는 것일 수 있다.
상기 계류부는 단층 코일 상의 냉각수 유로, 다층 코일 상의 냉각수 유로, 또는 냉각수 탱크일 수 있으며, 상기 유로는 순환 유로, 통과 유로, 분기된 유로일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
본 발명의 장치에서 상기 리파이너의 하우징에 구비된 배출구는 배관을 통해 다음 단계의 반응조와 연결되어 상기 장치에 의하여 분쇄 및 효소 혼합된 바이오매스를 상기 배출구를 통해 상기 다음 단계의 반응조로 이송시킬 수 있으며, 바람직하게는 당화조로 이송시킬 수 있다.
본 발명은 다른 관점에서, (a) 압출기의 스크루가 회전하면서 공급된 바이오매스를 수평으로 압축 이송하여 리파이너(refiner)의 스테이터 디스크(stator disc) 중앙에 구비된 공급구를 통해 상기 스테이터 디스크(stator disc) 및 이에 대향되어 설치된 리파이닝 디스크(refining disc)에 형성된 간극 내로 바이오매스를 공급하는 단계; (b) 상기 스테이터 디스크(stator disc) 외주면에 구비된 냉각수 계류공간에 냉각수를 환류시켜 상기 스테이터 디스크(stator disc) 및 이에 대향되어 설치된 리파이닝 디스크(refining disc)에 형성된 간극 내부 온도를 40 내지 80로 유지하는 단계; 및 (c) 상기 스테이터 디스크(stator disc)의 원주에 인접한 분쇄 영역에 구비된 하나 이상의 개구부(hole)로 효소를 유입시키고, 리파이닝 디스크(refining disc)가 회전하면서 상기 간극 내의 바이오매스와 상기 첨가물을 분쇄와 동시에 혼합하는 단계를 포함하는 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법에 관한 것이다.
상기 단계 (c)의 온도가 40 미만일 경우 효소에 의한 당화 속도가 느릴 수 있으며, 상기 효소 당화 공정 온도가 80를 초과할 경우 효소 변성을 일으킬 수 있으므로, 바람직하게는 상기 온도는 45 내지 65일 수 있다.
본 발명에서의 '당화'는 셀룰로스 성분이 효소의 작용에 의해 글루코스로 전환되는 과정이며, 셀룰라아제(Cellulase)가 셀룰로오스의 반응표면에 흡착하여 셀룰로오스를 셀로바이오스(cellobiose)로 바꾸는 과정과 이렇게 생성된 셀로바이오스가 ?-글루코시다제(β-glucosidase)의 효소반응에 의해 글루코스로 전환되는 과정으로 나눌 수 있다.
본 발명의 방법에서, 상기 효소는 베타글루카나아제(endo-1,3(4)-beta-glucanase), 라미나리나제(laminarinase); 엑소-알파-만노시다아제(exo-1,2-1,6-alpha-mannosidase), 알파-아라비노푸라노시다아제(alpha-N-arabinofuranosidase), 페루로일 에스터라제(feruloyl esterase), 엔도-알파-아라비나나아제(endo-1,5-alpha-arabinanase), 펙티나아제(pectinase), 폴리갈락투로나아제( polygalacturonase), 펙틴 에스터라아제(pectin esterase), 아스팔틱 프로테아제( aspartic protease), 메탈로 프로테아제(metallo protease), 엔도 만나나아제( endo-(1,4)-mannanase), 피타아제(phytase), 굴루쿠로니다아제(alpha-glucuronidase, beta-glucuronidase), 헥세누로니다아제(hexenuronidase), 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase), 애시드 포스파타제(acid phosphatase), 알파 갈락토시다아제(alpha-galactosidase), 베타-갈락토시다아제(beta-galactosidase), 베타-만노시다아제(beta-mannosidase), 및 알파-푸코시다아제( alpha-fucosidase)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 효소인 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 셀룰라아제, ?-글루코시다제(β-glucosidase), 헤미셀룰라아제(hemicellulase) 및/또는 자일라나아제(xylanase)일 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.
본 발명에 따른 구체예로, 상기 개구부(hole)로 효소를 제외한 첨가물을 추가로 유입시킬 수 있으며, 바람직하게 상기 효소를 제외한 첨가물은 버퍼, 알칼리 용액, 또는 계면활성제인 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
부호의 설명
100 : 스테이터 디스크
110 : 개구부
120 : 고정 볼트
130 : 바이오매스 유입구
140 : 냉각수 출구
150 : 냉각수 입구
이상으로 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
본 발명에 따른 장치 및 방법은 효소 투입용 유입구가 구비된 스테이터 디스크(stator disc)를 포함하는 리파이너(refiner)를 사용하여 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 진행할 수 있기 때문에, 전처리 공정시간 단축 및 에너지 감소 효과가 있으며, 무엇보다도 효소의 효율적인 혼합이 가능하므로, 이후 단계인 당화효율을 상승시킬 수 있기 때문에, 셀룰로오스계 당화(sugar) 및 바이오 에탄올 생산기술에 유용하다.

Claims (10)

  1. 다음의 구성요소를 포함하는 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 수행할 수 있는 효소 혼합-분쇄장치:
    (a) 하우징 내부에 회전가능한 스크류가 장착되고, 상기 하우징의 일측은 원료 공급부와 결합되며, 상기 하우징의 타측에 구비된 배출구는 리파이너(refiner)의 바이오매스 유입구와 채결된 원통형 하우징의 압출기(extruder); 및
    (b) 디스크 외주면에 냉각수 계류부를 포함하고, 하나 이상의 효소 공급용 개구부(hole)가 분쇄 영역 내에 구비되고, 바이오매스 공급구가 중앙부에 구비된 스테이터 디스크(stator disc), 및 상기 스테이터 디스크(stator disc) 내주면과 간극을 형성하고 분쇄 영역이 대향하도록 채결되며 개별의 모터에 의해 회전되는 리파이닝 디스크(refining disc)를 구비하는 리파이너(refiner).
  2. 제1항에 있어서, 상기 개구부(hole)는 상기 스테이터 디스크(stator disc) 의 원주에 인접한 분쇄 영역 내에 형성되며, 효소 공급장치에 연결된 효소 유입관과 채결된 것을 특징으로 하는 효소 혼합-분쇄장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개구부(hole)는 추가로 버퍼, 알칼리 용액, 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가물을 투입시키는 공급장치와 개별적으로 체결된 것을 특징으로 하는 효소 혼합-분쇄장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 계류부는 중공 형태의 냉각수 유로 또는 탱크로 구비되어, 상기 스테이터 디스크(stator disc)의 외주면과 접촉되도록 장착된 것을 특징으로 하는 효소 혼합-분쇄장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 냉각수 유로는 상기 외주면에 코일 상으로 권회하여 구비되며, 상기 냉각관 일측에는 냉각수 공급장치와 연결된 냉각수 유입구, 타측에는 냉각수 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 효소 혼합-분쇄장치.
  6. 다음의 단계를 포함하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 효소 혼합-분쇄장치를 이용한 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법:
    (a) 압출기의 스크루가 회전하면서 공급된 바이오매스를 수평으로 압축 이송하여 리파이너(refiner)의 스테이터 디스크(stator disc) 중앙에 구비된 공급구를 통해 상기 스테이터 디스크(stator disc) 및 이에 대향되어 설치된 리파이닝 디스크(refining disc)에 형성된 간극 내로 바이오매스를 공급하는 단계;
    (b) 상기 스테이터 디스크(stator disc) 외주면에 구비된 냉각수 계류공간에 냉각수를 환류시켜 상기 스테이터 디스크(stator disc) 및 이에 대향되어 설치된 리파이닝 디스크(refining disc)에 형성된 간극 내부 온도를 40℃ 내지 80℃로 유지하는 단계;
    (c) 상기 스테이터 디스크(stator disc)의 원주에 인접한 분쇄 영역에 구비된 하나 이상의 개구부(hole)로 효소를 유입시키고, 리파이닝 디스크(refining disc)가 회전하면서 상기 간극 내의 바이오매스와 상기 첨가물을 분쇄와 동시에 혼합하면서 당화시키는 단계.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (d) 단계의 개구부(hole)로 효소를 제외한 첨가물을 추가로 유입시키는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 효소는 베타글루카나아제(endo-1,3(4)-beta-glucanase), 라미나리나제(laminarinase); 엑소-알파-만노시다아제(exo-1,2-1,6-alpha-mannosidase), 알파-아라비노푸라노시다아제(alpha-N-arabinofuranosidase), 페루로일 에스터라제(feruloyl esterase), 엔도-알파-아라비나나아제(endo-1,5-alpha-arabinanase), 펙티나아제(pectinase), 폴리갈락투로나아제( polygalacturonase), 펙틴 에스터라아제(pectin esterase), 아스팔틱 프로테아제( aspartic protease), 메탈로 프로테아제(metallo protease), 엔도 만나나아제( endo-(1,4)-mannanase), 피타아제(phytase), 굴루쿠로니다아제(alpha-glucuronidase, beta-glucuronidase), 헥세누로니다아제(hexenuronidase), 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase), 애시드 포스파타제(acid phosphatase), 알파 갈락토시다아제(alpha-galactosidase), 베타-갈락토시다아제(beta-galactosidase), 베타-만노시다아제(beta-mannosidase), 및 알파-푸코시다아제( alpha-fucosidase)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 효소인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 첨가물은 버퍼, 알칼리 용액, 또는 계면활성제인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 바이오매스는 고체함량이 10% 내지 30%인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분쇄와 효소혼합을 동시에 수행하는 방법.
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