JP4958166B2 - 酸素存在下におけるアルコールによる植物系バイオマスの処理方法 - Google Patents
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Description
項1.酸素雰囲気下にて植物系原料をアルコール溶媒中で加熱処理し、第1液状成分と第1固形成分とを含有する加熱処理物を得、両成分を固液分離する工程を包含することを特徴とする植物系原料の処理方法。
項2.アルコール溶媒が水、有機酸及び有機酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする項1に記載の処理方法。
項3.アルコールがエタノールであることを特徴とする項1又は2に記載の処理方法。
項4.酸素雰囲気が酸素あるいは空気雰囲気である項1〜3のいずれかに記載の処理方法。
項5.固液分離により得られる第1固形成分を糖化酵素処理し、酵素糖化糖を得る工程を包含する項1〜4のいずれかに記載の処理方法。
項6.酵素糖化糖をエタノール発酵して得られるエタノール発酵物を固液分離し、得られる液状物からエタノールを回収する工程を包含する項5に記載の処理方法。
項7.酵素糖化糖をエタノール発酵して得られるエタノール発酵物を固液分離し、リグニンを固形物として得る工程を包含する項5に記載の処理方法。
項8.固液分離により得られる第1固形成分を製紙用パルプとして利用する項1〜4のいずれかに記載の処理方法。
項9.固液分離により得られる第1液状成分を蒸留し、蒸留により得られる気体状物からアルコールを回収する工程、及び/又は、蒸留により得られる液状物から有機酸及び有機酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種を回収する工程を包含する項1〜4のいずれかに記載の処理方法。
・第1処理により生成した第1固形成分に、セルロースを基質として糖を生成する酵素を添加して糖化し、糖を製造する方法、
・前記糖を製造する方法により得られた糖に、アルコール発酵微生物(特にエタノール発酵微生物)を添加して、アルコール(特にエタノール)を製造する方法、
・リグニン含有パルプ原料を植物系バイオマスとして使用した第1処理により漂白パルプを製造する方法、
・第1処理により生成した第1液状成分を蒸留して有機酸及び/又は有機酸エステルを製造する方法、
等を包含しうる。
50mL容のオートクレーブ中に、米松木粉(粒子径0.25〜0.42mm)1000mg、エタノール10mLを仕込み、オートクレーブの蓋を閉め、空気を圧入(室温で5MPa)した後、加熱を開始した。反応液の温度が160℃になったところで当該温度に3時間保持した後、加熱を止め、オートクレーブを冷却した。反応溶液から遠心分離器にて残留物を分離し、エタノールで数回洗浄した後、減圧乾燥して重量を測定した。淡黄色の残留物は電子顕微鏡写真(図3)に示すように微細な繊維状の物質であった。これは木質繊維からリグニンが除去されたミクロフィブリル構造を示していると考えられる。乾燥後の残留物(581mg)から約10mgを精秤し、水に懸濁させ、セルラーゼ40FPUにて糖化した。48時間反応後に生成した酵素糖化糖(グルコースとマンノース)の合計量は、原料の米松基準で、468mg/gであった。
エタノールの代わりに、水10mLを用いた以外は実施例1と同様にして米松木粉(粒子径0.25〜0.42mm)を処理したところ、黒色の残留物が得られた。これは電子顕微鏡写真(図4)に示すようにアモルファス状の物質であった。乾燥後の黒色粉末(507mg)から約10mgを精秤し、セルラーゼ40FPUにて糖化した。48時間反応後に生成した酵素糖化糖(グルコースとマンノース)の合計量は、原料の米松基準で、76mg/gであった。また、反応溶液から残留物を除去して得られる水溶液を液体クロマトグラフィーで分析したところ、グルコースとマンノースが合計で130mg/g生成していた。また、エタノールあるいは米松成分が酸化されて生成したと考えられる酢酸(27mg)、ギ酸(56mg)、グリコール酸(38mg)、及びレブリン酸(2mg)が検出された。
空気の代わりにアルゴンを圧入(室温で5MPa)し、210℃で1時間反応させた以外は、実施例1と同様にして反応を行い、得られた前処理残留物(991mg)をセルラーゼ40FPUにて糖化した。48時間反応後に生成した酵素糖化糖(グルコースとマンノース)の合計量は、原料の米松基準で、16mg/gであった。
50mL容のオートクレーブ中に、リグニン含有量25.3%の米松木粉(粒子径0.42〜1mm)1000mg、エタノール10mLを仕込み、オートクレーブの蓋を閉め、空気を圧入(室温で5MPa)した後、加熱を開始した。反応液の温度が150℃になったところで当該温度に18時間保持した後、加熱を止め、オートクレーブを冷却した。反応溶液から遠心分離器にて淡黄色繊維状の残留物を分離し、エタノールで数回洗浄した後、減圧乾燥して重量を測定した。乾燥後の前処理残留物(665mg)から約10mgを精秤し、水に懸濁させ、セルラーゼ40FPUにて糖化した。48時間反応後に生成した酵素糖化糖(グルコースとマンノース)の合計量の合計量は、原料の米松基準で、457mg/gであった。また、前記残留物から300mgを精秤し、JIS−P8211に準拠した方法でリグニン含有量を測定したところ、リグニン含有量は3.5%であった。
空気の代わりに酸素を圧入(室温で1MPa)した以外は実施例3と同様にしてリグニン含有量25.3%の米松木粉(粒子径0.42〜1mm)を処理したところ、淡黄色繊維状の残留物(703mg)が得られた。乾燥後の残留物から約10mgを精秤し、水に懸濁させ、セルラーゼ40FPUにて糖化した。48時間反応後に生成した酵素糖化糖(グルコースとマンノース)の合計量は、原料の米松基準で、463mg/gであった。また、前記残留物から300mgを精秤し、JIS−P8211に準拠した方法でリグニン含有量を測定したところ、リグニン含有量は5.0%であった。
ガラス内管付きの20mL容のオートクレーブ中に、米松木粉(粒子径0.25mmアンダー)200mg、エタノール1mL、及び水3mLを仕込み、オートクレーブの蓋を閉め、空気を圧入(室温で5MPa)した後、加熱を開始した。約1時間25分後に反応液の温度が200℃になったところで加熱を止め、オートクレーブを冷却した。反応溶液を濾過して、残留物を水で数回洗浄した後、減圧乾燥して重量を測定した。反応溶液と水洗浄液を合わせた溶液を液体クロマトグラフィーにて分析した結果、糖類が原料の米松基準で、131mg/g生成していた。乾燥後の前処理残留物(106mg)を水に懸濁させ、30分間超音波にかけた後、セルラーゼ20FPUにて糖化した。24時間反応後に生成したグルコースの量は、原料の米松基準で、184mg/gであった。
Claims (11)
- 酸素のみの雰囲気下にて植物系原料をアルコール溶媒中で加熱処理し、第1液状成分と第1固形成分とを含有する加熱処理物を得、両成分を固液分離する工程を包含することを特徴とする植物系原料の処理方法。
- アルコール溶媒が水、有機酸及び有機酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1に記載の処理方法。
- アルコールがエタノールであることを特徴とする請求項1又は2に記載の処理方法。
- 固液分離により得られる第1固形成分を糖化酵素処理し、酵素糖化糖を得る工程を包含する請求項1〜3のいずれかに記載の処理方法。
- 酵素糖化糖をエタノール発酵して得られるエタノール発酵物を固液分離し、得られる液状物からエタノールを回収する工程を包含する請求項4に記載の処理方法。
- 酵素糖化糖をエタノール発酵して得られるエタノール発酵物を固液分離し、リグニンを固形物として得る工程を包含する請求項4に記載の処理方法。
- 固液分離により得られる第1固形成分を製紙用パルプとして利用する請求項1〜3のいずれかに記載の処理方法。
- 固液分離により得られる第1液状成分を蒸留し、蒸留により得られる気体状物からアルコールを回収する工程、及び/又は、蒸留により得られる液状物から有機酸及び有機酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種を回収する工程を包含する請求項1〜7のいずれかに記載の処理方法。
- 加熱処理における反応圧力が0.1〜2MPaである請求項1〜8のいずれかに記載の処理方法。
- 加熱処理における反応圧力が0.5〜1MPaである請求項1〜9のいずれかに記載の処理方法。
- 鉱酸及びアルカリを使用しない請求項1〜10のいずれかに記載の処理方法。
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