JP6816917B2 - Method for producing glucan-containing composition - Google Patents
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Description
本発明は、草本系バイオマスからグルカンの分離を行う、グルカン含有組成物の製造方法、及び当該グルカン含有組成物を用いた糖の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a glucan-containing composition for separating glucan from herbaceous biomass, and a method for producing sugar using the glucan-containing composition.
近年、化石資源の枯渇、環境問題への配慮などから、グルカン（Ｃ６糖成分を構成単位とする多糖）やキシラン（Ｃ５糖成分を構成単位とする多糖）、リグニンを含有する非可食バイオマスの有効活用が注目されている。
このバイオマスを原料として、糖やリグニン由来粗生成物を製造し応用する試みがなされている。
例えば、糖からはバイオ変換又は化学変換にてエタノールや乳酸、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）などといった生物由来の化学物質へ変換できることが知られている。
In recent years, due to the depletion of fossil resources and consideration for environmental problems, non-edible biomass containing glucan (polysaccharide having C6 sugar component as a constituent unit), xylan (polysaccharide having C5 sugar component as a constituent unit), and lignin Effective utilization is attracting attention.
Attempts have been made to produce and apply crude sugar and lignin-derived products using this biomass as a raw material.
For example, it is known that sugar can be converted into biological chemical substances such as ethanol, lactic acid, and hydroxymethylfurfural (HMF) by bioconversion or chemical conversion.
バイオマスから糖を効率よく得るためには、グルカンからの糖化率を高める必要がある。糖化率を向上させる従来の方法として、糖化阻害因子であるリグニンなどを除去するために、熱水での処理や、高温高圧でのアルカリや酸の処理が行われている。
例えば、特許文献１には、振動ミルなどにより微細化したセルロース含有原料にアルカリを用いた２段階処理によるキシラン含有組成物およびグルカン含有組成物の製造方法が開示されている。
特許文献２には、糖化処理の難しい建設廃木材等の木質系バイオマスを対象にして高収率な酵素糖化を達成することを目的として、木質系バイオマスに対してアルカリ溶液中にてせん断力を付加しペースト化する工程と、その後固形分を酵素により糖化する工程とを含む、木質系バイオマスの糖化方法が開示されている。
特許文献３には、樹皮とアルカリを混練しながら物理的に力を加えて微細化する事で小さいエネルギーでリグノセルロースの酵素糖化を促進可能な前処理が開示されている。
In order to efficiently obtain sugar from biomass, it is necessary to increase the saccharification rate from glucan. As a conventional method for improving the saccharification rate, treatment with hot water or treatment with alkali or acid at high temperature and high pressure is performed in order to remove lignin and the like, which are saccharification inhibitory factors.
For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a xylan-containing composition and a glucan-containing composition by a two-step treatment using an alkali as a cellulose-containing raw material refined by a vibration mill or the like.
Patent Document 2 describes a shearing force in an alkaline solution for woody biomass for the purpose of achieving high-yield enzymatic saccharification for woody biomass such as construction waste wood that is difficult to saccharify. A method for saccharifying woody biomass is disclosed, which includes a step of adding and forming a paste and then a step of saccharifying the solid content with an enzyme.
Patent Document 3 discloses a pretreatment capable of promoting enzymatic saccharification of lignocellulose with a small amount of energy by physically applying force to make the bark and alkali kneaded.
特許文献１では、処理効率の観点から、振動ロッドミルにより粉砕されたバイオマスが用いられている。しかし、振動ロッドミルにより粉砕を行う場合には、粉砕の効率化と粉砕物とロッドとの分離を良好にするために乾燥工程を経て低含水量に調整する必要がある。
特許文献２及び特許文献３では、木質系バイオマスからグルカンを分離し糖化する技術である。草本系バイオマスと木質系バイオマスでは、リグニンの結合形態、硬さ等の物理的性質等、多くの異なる点を有しており、グルカンの分離においても異なる特性を示す。
In Patent Document 1, biomass crushed by a vibrating rod mill is used from the viewpoint of processing efficiency. However, when pulverizing with a vibrating rod mill, it is necessary to adjust the water content to a low content through a drying step in order to improve the efficiency of pulverization and the separation between the pulverized product and the rod.
Patent Document 2 and Patent Document 3 are techniques for separating and saccharifying glucan from woody biomass. Herbaceous biomass and woody biomass have many different points such as lignin binding form and physical properties such as hardness, and show different properties in glucan separation.
本発明は、高い糖化率が得られるグルカン含有組成物を、草本系バイオマスから高い収率で取り出すことのできる、グルカン含有組成物の製造方法、及び当該グルカン含有組成物を用いた糖の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention is a method for producing a glucan-containing composition capable of extracting a glucan-containing composition having a high saccharification rate from herbaceous biomass in a high yield, and a method for producing sugar using the glucan-containing composition. The challenge is to provide.
本発明は、〔１〕及び〔２〕に関する。
〔１〕草本系バイオマスを、ニーダーにより粉砕する工程と、
前記粉砕する工程で得られた草本系バイオマスと、塩基性化合物と、水とを、ニーダーにより混合する工程と、
前記混合する工程で得られた草本系バイオマスを、液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程と、
を有し、
前記粉砕する工程のニーダーは、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、前記シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーである、グルカン含有組成物の製造方法。
〔２〕〔１〕に記載の方法で得られたグルカン含有組成物を酵素により糖化処理する工程を有する糖の製造方法。
The present invention relates to [1] and [2].
[1] A process of crushing herbaceous biomass with a kneader and
A step of mixing the herbaceous biomass obtained in the pulverization step, a basic compound, and water with a kneader.
A step of separating the herbaceous biomass obtained in the mixing step into a liquid content and a solid content containing glucan, and
Have,
The kneader in the crushing step is a kneader in which the kneading blade rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and is added by the protrusions in the cylinder according to the rotation phase of the kneading blade in the circumferential direction. A method for producing a glucan-containing composition, which is a kneader having different shearing forces.
[2] A method for producing sugar, which comprises a step of enzymatically saccharifying the glucan-containing composition obtained by the method according to [1].
本発明によれば、高い糖化率が得られるグルカンを、草本系バイオマスから高い収率で取り出すことのできる、グルカン含有組成物の製造方法、及び当該グルカン含有組成物を用いた糖の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing a glucan-containing composition capable of extracting glucan having a high saccharification rate from herbaceous biomass in a high yield, and a method for producing sugar using the glucan-containing composition. Can be provided.
［グルカン含有組成物の製造方法］
本発明のグルカン含有組成物の製造方法は、
草本系バイオマスを、ニーダーにより粉砕する工程と、
前記粉砕する工程で得られた草本系バイオマスと、塩基性化合物と、水とを、ニーダーにより混合する工程と、
前記混合する工程で得られた草本系バイオマスを、液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程と、
を有する。
前記粉砕する工程のニーダーは、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、前記シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーである。
[Method for producing glucan-containing composition]
The method for producing a glucan-containing composition of the present invention is:
The process of crushing herbaceous biomass with a kneader,
A step of mixing the herbaceous biomass obtained in the pulverization step, a basic compound, and water with a kneader.
A step of separating the herbaceous biomass obtained in the mixing step into a liquid content and a solid content containing glucan, and
Have.
The kneader in the crushing step is a kneader in which the kneading blade rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and is added by the protrusions in the cylinder according to the rotating phase of the kneading blade in the circumferential direction. It is a kneader with different shearing force.
本発明の方法によって、高い糖化率が得られるグルカン含有組成物を、草本系バイオマスから取り出すことができる理由は定かではないが、次のように考えられる。
バイオマスからグルカンを取り出す際には、塩基性化合物によって、キシランやリグニンを水に溶解させ液分として分離する。本発明においては、この処理の前に、粉砕する工程においてニーダーにより、原料である草本系バイオマスを粉砕する。円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーを用いることで、当該ニーダーは原料バイオマスに圧縮、剪断と拡張を繰り返し与え、揉み解しができるため、バイオマス中の繊維が開繊され、塩基性化合物の浸透が促進されるものと考えられる。更に混合する工程において塩基性化合物を添加後にもニーダーを用いることにより、適度な剪断力が加わるため、繊維の裁断が生じて、塩基性化合物が内部組織まで浸透するため、多糖の結晶構造に変化が生じ、部分的に非晶化するものと考えられる。
ここで、グルカンを含有する固形分とリグニンやキシランを含有する液分に分離するが、このようにして得られたグルカンを含有する固形分は、繊維も短く、結晶構造も変化し、部分的に非晶化しているため、酵素による糖化処理により効率的に糖を得ることができるものと考えられる。
The reason why the glucan-containing composition capable of obtaining a high saccharification rate can be extracted from the herbaceous biomass by the method of the present invention is not clear, but it is considered as follows.
When glucan is extracted from biomass, xylan and lignin are dissolved in water and separated as a liquid by using a basic compound. In the present invention, prior to this treatment, the herbaceous biomass as a raw material is crushed by a kneader in the crushing step. By using a kneader in which the shearing force applied differs depending on the rotation phase of the kneading blade in the circumferential direction, the kneader can repeatedly compress, shear and expand the raw material biomass and knead it, so that the kneader can be kneaded in the biomass. It is considered that the fibers are opened and the penetration of the basic compound is promoted. Furthermore, by using the kneader even after adding the basic compound in the mixing step, an appropriate shearing force is applied, so that the fiber is cut and the basic compound permeates into the internal structure, so that the crystal structure of the polysaccharide changes. Is generated, and it is considered that the compound is partially amorphous.
Here, the solid content containing glucan and the liquid content containing lignin and xylan are separated. The solid content containing glucan thus obtained has short fibers, changes in crystal structure, and is partially. Since it is amorphous, it is considered that sugar can be efficiently obtained by saccharification treatment with an enzyme.
本発明のグルカン含有組成物の製造方法は、例えば、
工程（１）：草本系バイオマスを、ニーダーにより粉砕する工程（以下、単に「工程（１）」ともいう）と、
工程（２）：工程（１）で得られた草本系バイオマスと、塩基性化合物と、水とを、ニーダーにより混合する工程（以下、単に「工程（２）」ともいう）と、
工程（３）：工程（２）で得られた草本系バイオマスを、液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程（以下、単に「工程（３）」ともいう）と、
工程（４）：工程（３）で得られたグルカンを含有する固形分を、塩基性化合物に接触させる工程（以下、単に「工程（４）」ともいう）と、
工程（５）：工程（４）により得られた液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程と
を有する。
以下、工程（１）で得られた草本系バイオマスを「一次処理バイオマス」ともいう。
以下、工程（２）で得られた草本系バイオマスを「二次処理バイオマス」ともいう。
以下、工程（４）で得られた草本系バイオマスを「三次処理バイオマス」ともいう。
以下、各工程について詳細に説明する。
The method for producing a glucan-containing composition of the present invention is, for example,
Step (1): A step of crushing herbaceous biomass with a kneader (hereinafter, also simply referred to as “step (1)”).
Step (2): A step of mixing the herbaceous biomass obtained in the step (1), a basic compound, and water with a kneader (hereinafter, also simply referred to as "step (2)").
Step (3): A step of separating the herbaceous biomass obtained in the step (2) into a liquid content and a solid content containing glucan (hereinafter, also simply referred to as “step (3)”).
Step (4): A step of bringing the glucan-containing solid content obtained in the step (3) into contact with a basic compound (hereinafter, also simply referred to as "step (4)").
Step (5): It has a step of separating the liquid content obtained in the step (4) and the solid content containing glucan.
Hereinafter, the herbaceous biomass obtained in the step (1) is also referred to as "primary treatment biomass".
Hereinafter, the herbaceous biomass obtained in the step (2) is also referred to as “secondary treated biomass”.
Hereinafter, the herbaceous biomass obtained in the step (4) is also referred to as “tertiary treated biomass”.
Hereinafter, each step will be described in detail.
＜工程（１）＞
工程（１）は、草本系バイオマスを、ニーダーにより粉砕する工程である。
工程（１）のニーダーは、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーである。
当該工程により、草本系バイオマスに圧縮、剪断と拡張を繰り返し与え、バイオマス中の繊維を開繊させ、後述の工程（２）及び（３）の処理効果を高めることができる。
<Process (1)>
Step (1) is a step of crushing herbaceous biomass with a kneader.
The kneader in step (1) is a kneader in which the kneading blade rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and is added by the protrusions in the cylinder by the rotating phase of the kneading blade in the circumferential direction. Kneaders with different shearing forces.
By this step, compression, shearing and expansion are repeatedly applied to the herbaceous biomass to open the fibers in the biomass, and the treatment effect of the steps (2) and (3) described later can be enhanced.
〔草本系バイオマス〕
本発明の方法では、植物系バイオマスとして草本系バイオマスが用いられる。一般的に、植物系バイオマスは、セルロース、へミセルロース、及びリグニン等を含有する。草本系バイオマスに対して、工程（１）の粉砕又は工程（２）の塩基性化合物との混合を行うことでリグニンの脱離効果が得られやすく、セルロースやヘミセルロースを露出しやすく、酵素糖化が進行しやすくなる。
[Grass-based biomass]
In the method of the present invention, herbaceous biomass is used as the plant-based biomass. Generally, plant-based biomass contains cellulose, hemicellulose, lignin and the like. By pulverizing the herbaceous biomass in step (1) or mixing it with the basic compound in step (2), the effect of desorbing lignin can be easily obtained, cellulose and hemicellulose can be easily exposed, and enzymatic saccharification can be achieved. It will be easier to proceed.
草本系バイオマスとしては、例えば、サトウキビバガス、ソルガムバガス等のバガス、スイッチグラス、エレファントグラス、コーンストーバー、イナワラ、ムギワラ、オオムギ、ススキ、芝、ジョンソングラス、エリアンサス、ケナフ、ネピアグラス、及びパームヤシ空果房が挙げられる。これらの中でも、バガスが好ましく、サトウキビバガスがより好ましい。
草本系バイオマスの含水率は、例えば、野積状態で保管されている草本系バイオマスの含水率の範囲であってもよく、原料調達の容易性の観点から、好ましくは３０質量％以上、好ましくは３５質量％以上、好ましくは４０質量％以上であり、そして、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは６５質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である。
Herbaceous biomass includes, for example, sugarcane bagasse, sorghum bagasse and other bagasses, switchgrass, elephant glass, corn stover, inawara, wheat wara, corn, suki, turf, Johnsongrass, Erianthus, kenaf, napier grass, and palm palm sky. The fruit cluster is mentioned. Among these, bagasse is preferable, and sugarcane bagasse is more preferable.
The water content of the herbaceous biomass may be, for example, in the range of the water content of the herbaceous biomass stored in the open state, preferably 30% by mass or more, preferably 35 from the viewpoint of ease of raw material procurement. It is mass% or more, preferably 40% by mass or more, and preferably 70% by mass or less, more preferably 65% by mass or less, still more preferably 60% by mass or less.
〔工程（１）のニーダー〕
工程（１）では、草本系バイオマスの裁断と開繊や揉み解し、高い糖化率が得られるグルカン含有組成物を高い収率で得る観点から、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーが用いられる。
ニーダーは、好ましくは内壁に突起物を有するシリンダと、シリンダの長軸方向に配置された回転軸と、回転軸に設けられたニーディングブレードと、回転軸をシリンダ内で回転させる駆動装置とを備える。
[Kneader of step (1)]
In the step (1), the kneading blade is a cylinder having protrusions on the inner wall from the viewpoint of cutting, opening and kneading the herbaceous biomass to obtain a glucan-containing composition having a high saccharification rate in a high yield. A kneader that rotates inward and has a different shearing force applied depending on the rotation phase of the kneading blade in the circumferential direction is used depending on the protrusions in the cylinder.
The kneader preferably includes a cylinder having a protrusion on the inner wall, a rotating shaft arranged in the long axis direction of the cylinder, a kneading blade provided on the rotating shaft, and a driving device for rotating the rotating shaft in the cylinder. Be prepared.
工程（１）において、ニーダーのクリアランスの最小値は、好ましくは１．５ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上、更に好ましくは５．０ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下である。
「クリアランスの最小値」とは、ニーダー内の、ニーディングブレード−内壁間、ニーディングブレード−内壁の突起物、ニーディングブレード−ニーディングブレード間等の間隔であって、当該間隙の最小値である。
In step (1), the minimum value of the kneader clearance is preferably 1.5 mm or more, more preferably 3.0 mm or more, further preferably 5.0 mm or more, and preferably 15 mm or less, more preferably 12 mm. Below, it is more preferably 10 mm or less.
The "minimum clearance value" is the distance between the kneading blade and the inner wall, the protrusion between the kneading blade and the inner wall, the kneading blade and the kneading blade, etc. in the kneader, and is the minimum value of the gap. is there.
工程（１）において、ニーディングブレードと突起物とのクリアランスＣｎｂ−ｆｂの最小値は、好ましくは１．５ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上、更に好ましくは５．０ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下である。
工程（１）において、ニーディングブレードと内壁とのクリアランスＣｎｂ−iの最小値は、好ましくは１．５ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上、更に好ましくは５．０ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下である。
In step (1), the minimum value of the clearance C nb-fb between the kneading blade and the protrusion is preferably 1.5 mm or more, more preferably 3.0 mm or more, still more preferably 5.0 mm or more, and It is preferably 15 mm or less, more preferably 12 mm or less, still more preferably 10 mm or less.
In the step (1), the minimum value of the clearance C nb-i between the kneading blade and the inner wall is preferably 1.5 mm or more, more preferably 3.0 mm or more, still more preferably 5.0 mm or more, and It is preferably 15 mm or less, more preferably 12 mm or less, still more preferably 10 mm or less.
ニーディングブレードは、例えば、スクリュブレード、パドルブレード、リボンブレード、スクレーパブレード、カッタブレード、切欠き円板ブレード、ピンブレード、ブロックブレード等が挙げられる。これらの中でも、草本系バイオマスの裁断と開繊や揉み解し、高い糖化率が得られるグルカン含有組成物を高い収率で得る観点から、ブロックブレードが好ましい。
突起物としては、例えば、固定ブロックブレード、固定円柱ブレード等の固定ブレードが挙げられる。これらの中でも、草本系バイオマスの裁断と開繊や揉み解し、高い糖化率が得られるグルカン含有組成物を高い収率で得る観点から、固定ブロックブレードが好ましい。
固定ブロックブレードは、各ニーディングブレードの移動経路の両脇に移動経路を挟み込むように設けられることが好ましい。
Examples of the kneading blade include a screw blade, a paddle blade, a ribbon blade, a scraper blade, a cutter blade, a notch disk blade, a pin blade, a block blade and the like. Among these, the block blade is preferable from the viewpoint of obtaining a glucan-containing composition capable of obtaining a high saccharification rate by cutting, opening and kneading the herbaceous biomass in a high yield.
Examples of the protrusions include fixed blades such as fixed block blades and fixed cylindrical blades. Among these, the fixed block blade is preferable from the viewpoint of obtaining a glucan-containing composition capable of obtaining a high saccharification rate by cutting, opening and kneading the herbaceous biomass in a high yield.
The fixed block blades are preferably provided so as to sandwich the movement path on both sides of the movement path of each kneading blade.
工程（１）のニーダーは、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なる。これは、例えば、シリンダの内壁に設けられた突起物の配置によって実現される。例えば、突起物は、回転位相０°以上１８０°未満までの間に設けられ、回転位相１８０°以上から３６０°未満までの間には設けられない。そうすることで、突起物とニーディングブレードにより高い剪断力が付加される領域と、低い剪断力が付加される領域が、シリンダ内の略半分割して形成される。より具体的には、突起物は、例えば、シリンダ内壁の回転位相０°〜１８０°（好ましくは０°〜１３５°、より好ましくは０°及び９０°）異なる２箇所の位置に設けられる。なお、回転位相０°はシリンダ内壁の任意の位置に設定できる。 The kneader in step (1) has a different shearing force applied depending on the rotational phase of the kneading blade in the circumferential direction. This is achieved, for example, by arranging protrusions on the inner wall of the cylinder. For example, the protrusion is provided between the rotation phase of 0 ° or more and less than 180 °, and is not provided between the rotation phase of 180 ° or more and less than 360 °. By doing so, a region to which a high shearing force is applied by the protrusion and the kneading blade and a region to which a low shearing force is applied are formed by substantially dividing the inside of the cylinder into half. More specifically, the protrusions are provided at two positions different from each other, for example, in rotation phases of the cylinder inner wall of 0 ° to 180 ° (preferably 0 ° to 135 °, more preferably 0 ° and 90 °). The rotation phase of 0 ° can be set at an arbitrary position on the inner wall of the cylinder.
ニーダーは、好ましくは、シリンダ及びニーディングブレードを有するニーダーを２以上備えた多段ニーダーである。
多段ニーダーにおいて、ニーダーの数は、好ましくは２以上、より好ましくは３以上であり、そして、好ましくは５以下、より好ましくは４以下であり、更に好ましくは３である。多段ニーダーを用いる場合、例えば２本のシリンダを、直列に配置したり、又は直交するようにＬ字状に配置することができる。また、例えば３本のシリンダを用いる場合は、ニーダー側面から見て略３角形状に配設し、筒体の一端に供給口を他端に連通部を設け、３本のシリンダを連結して、草木系バイオマスが各シリンダ間を右側から左側に、左側から右側に、更に右側から左側へと流動するように圧送することが好ましい。
The kneader is preferably a multi-stage kneader including two or more kneaders having a cylinder and a kneading blade.
In the multi-stage kneader, the number of kneaders is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and preferably 5 or less, more preferably 4 or less, still more preferably 3. When a multi-stage kneader is used, for example, two cylinders can be arranged in series or in an L shape so as to be orthogonal to each other. Further, for example, when three cylinders are used, they are arranged in a substantially triangular shape when viewed from the side surface of the kneader, a supply port is provided at one end of the cylinder, and a communication portion is provided at the other end, and the three cylinders are connected. It is preferable that the vegetation-based biomass is pumped between the cylinders so as to flow from right to left, from left to right, and further from right to left.
以下、図面を用いて一実施形態に係るニーダーの具体例を説明する。なお、ここで説明するニーダーは一具体例であって当該範囲に権利が限定されるものではない。
図１は、ニーダー１の概略構成図である。
ニーダー１は、シリンダ２と回転軸３とニーディングブレード４と駆動装置５とを備える。
シリンダ２は、内壁に設けられた固定ブロックブレード２１、原料投入部２２と、シリンダ内を通過した処理物が排出される排出口２３とを有する。以下、シリンダ２内の原料投入部２２側を上流側、シリンダ２内の排出口２３側を下流側と称することがある。
回転軸３は、シリンダ２の長軸方向に配置されている。回転軸３は、シリンダ２内に設けられた軸受（図示せず）によって両端が支承され、そのうちの一端は駆動装置５に接続されて回転できるようになっている。駆動装置５としては、例えば、ギャードモータ等が挙げられる。
Hereinafter, a specific example of the kneader according to the embodiment will be described with reference to the drawings. The kneader described here is a specific example, and the rights are not limited to the scope.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the kneader 1.
The kneader 1 includes a cylinder 2, a rotating shaft 3, a kneading blade 4, and a driving device 5.
The cylinder 2 has a fixed block blade 21 provided on the inner wall, a raw material charging section 22, and a discharge port 23 for discharging a processed material that has passed through the cylinder. Hereinafter, the raw material input portion 22 side in the cylinder 2 may be referred to as an upstream side, and the discharge port 23 side in the cylinder 2 may be referred to as a downstream side.
The rotating shaft 3 is arranged in the major axis direction of the cylinder 2. Both ends of the rotating shaft 3 are supported by bearings (not shown) provided in the cylinder 2, and one end of the rotating shaft 3 is connected to the driving device 5 so that it can rotate. Examples of the drive device 5 include a geared motor and the like.
回転軸３には、ニーディングブレード４が設けられている。ニーディングブレード４は、回転軸３の軸方向に複数設けられる。ニーディングブレード４は、ブロック形状を有しており、回転方向に対して適宜の角度で傾斜させて配置される。隣接するもの同士は、取り付け向きを、１８０°位相をずらすように交差させて斜めに直交させてニーディングブレード４を設けることが好ましい。
回転軸３には、更に、処理物を運搬する螺旋状旋回翼群のスクリュー６が備えられる。スクリュー６は、回転軸３上のニーディングブレード４よりも、原料投入部２２側（上流）に設けられる。
A kneading blade 4 is provided on the rotating shaft 3. A plurality of kneading blades 4 are provided in the axial direction of the rotating shaft 3. The kneading blade 4 has a block shape and is arranged so as to be inclined at an appropriate angle with respect to the rotation direction. It is preferable to provide the kneading blades 4 which are adjacent to each other by crossing the mounting directions so as to shift the phase by 180 ° and making them obliquely orthogonal to each other.
The rotating shaft 3 is further provided with a screw 6 of a spiral swivel blade group for carrying a processed object. The screw 6 is provided on the raw material input portion 22 side (upstream) of the kneading blade 4 on the rotating shaft 3.
シリンダ２の内壁には、複数の固定ブロックブレード２１が設けられる。
固定ブロックブレード２１は、ニーディングブレード４の回転軸方向の間に、シリンダ内の円周方向においてニーディングブレード４の回転する位相により付加される剪断力が異なるように配置されている。
A plurality of fixed block blades 21 are provided on the inner wall of the cylinder 2.
The fixed block blades 21 are arranged so that the shearing force applied is different between the rotation axis directions of the kneading blades 4 depending on the rotation phase of the kneading blades 4 in the circumferential direction in the cylinder.
固定ブロックブレードについて、図２を用いて説明する。
図２は、固定ブロックブレード２１の配置を示すニーダーの断面概略図である。
固定ブロックブレード２１は、シリンダ２の内壁の回転位相０°の位置に第一固定ブロックブレード２１ａ、及び、回転位相９０°の位置に第二固定ブロックブレード２１ｂが配される。このように配置されることで、ニーディングブレード４が回転軸３を中心に回転すると、シリンダ２内で、処理物に対してニーディングブレード４の回転する位相により異なる剪断力が付加される。すなわち、図２に示すように、シリンダ内の回転位相の相違により、高剪断付加領域Ｈと、低剪断付加領域Ｌが形成される。
The fixed block blade will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a kneader showing the arrangement of the fixed block blades 21.
In the fixed block blade 21, the first fixed block blade 21a is arranged at a position where the rotation phase of the inner wall of the cylinder 2 is 0 °, and the second fixed block blade 21b is arranged at a position where the rotation phase is 90 °. With this arrangement, when the kneading blade 4 rotates about the rotation shaft 3, a different shearing force is applied to the object to be processed depending on the rotation phase of the kneading blade 4 in the cylinder 2. That is, as shown in FIG. 2, a high shear addition region H and a low shear addition region L are formed due to the difference in rotational phase in the cylinder.
ニーディングブレード４は、シリンダ２の内壁とのクリアランスＣｎｂ−ｉを有する。図２に示されるように、ニーディングブレード４と内壁とのクリアランスＣｎｂ−ｉは、回転軸の中心から最も離れたニーディングブレード４の端部と、内壁との距離である。なお、当該距離は、回転軸の中心ｃと当該中心から最も離れたニーディングブレードの端部ｅとを結ぶ延長線上の内壁の位置と、端部ｅとの距離である。 The kneading blade 4 has a clearance C nb-i with the inner wall of the cylinder 2. As shown in FIG. 2, the clearance C nb-i between the kneading blade 4 and the inner wall is the distance between the end of the kneading blade 4 farthest from the center of the rotation axis and the inner wall. The distance is the distance between the end portion e and the position of the inner wall on the extension line connecting the center c of the rotation axis and the end portion e of the kneading blade farthest from the center.
図３は、ニーダー１の概略構成を示す拡大図である。
図３に示されるように、固定ブロックブレード２１は、ひとつのニーディングブレード４に対して、ニーディングブレード４の回転軌道を挟み込むように両脇に配置される。ニーディングブレード４は、固定ブロックブレード２１とのクリアランスＣｎｂ−ｆｂを有する。
図３に示されるように、ニーディングブレード４と固定ブロックブレード２１とのクリアランスＣｎｂ−ｆｂは、ニーディングブレード４と固定ブロックブレード２１とが最接近する回転位相における距離である。
ニーダー１において、２種のクリアランスが想定されるが、クリアランスの最小値とは、前述のＣｎｂ−ｉとＣｎｂ−ｆｂとの内で最も小さな値を意味する。
FIG. 3 is an enlarged view showing a schematic configuration of the kneader 1.
As shown in FIG. 3, the fixed block blades 21 are arranged on both sides of one kneading blade 4 so as to sandwich the rotation trajectory of the kneading blade 4. The kneading blade 4 has a clearance C nb-fb with the fixed block blade 21.
As shown in FIG. 3, the clearance C nb−fb between the kneading blade 4 and the fixed block blade 21 is the distance in the rotation phase in which the kneading blade 4 and the fixed block blade 21 are closest to each other.
In Kneader 1, two types of clearances are assumed, but the minimum value of the clearance means the smallest value among the above-mentioned C nb-i and C nb-fb .
前述のニーダー１は、原料投入部２２から、草本系バイオマスが投入される。草本系バイオマスは、処理物を運搬する螺旋状旋回翼群のスクリュー６により、回転軸方向から下流側へと搬送され、回転軸の下流に設けられたニーディングブレード４によって、粉砕処理が行われる。
草本系バイオマスは、ニーディングブレード４の回転によって、固定ブロックブレード２１により形成された高剪断付加領域Ｈにおいては、高い剪断が付与され、圧縮される。一方で、草本系バイオマスは、固定ブロックブレード２１の形成されていない低剪断付加領域Ｌにおいては、草本系バイオマスは拡張される。このように、草本系バイオマスが、シリンダ２内でニーディングブレード４の回転により処理されることで、圧縮と拡張を繰り返し、バイオマス中の繊維が開繊され、後述の工程（２）において塩基性化合物の浸透が促進され、高い糖化率が得られるグルカン含有組成物を、草本系バイオマスから高い収率で取り出すことができると考えられる。
In the above-mentioned kneader 1, herbaceous biomass is input from the raw material input unit 22. The herbaceous biomass is transported from the direction of the rotation axis to the downstream side by the screw 6 of the spiral swivel blade group that carries the processed material, and is pulverized by the kneading blade 4 provided downstream of the rotation axis. ..
The herbaceous biomass is subjected to high shear and compressed in the high shear addition region H formed by the fixed block blade 21 by the rotation of the kneading blade 4. On the other hand, in the herbaceous biomass, the herbaceous biomass is expanded in the low shear addition region L where the fixed block blade 21 is not formed. In this way, the herbaceous biomass is processed by the rotation of the kneading blade 4 in the cylinder 2, so that compression and expansion are repeated, the fibers in the biomass are opened, and the basicity is obtained in the step (2) described later. It is considered that the glucan-containing composition in which the penetration of the compound is promoted and a high saccharification rate can be obtained can be extracted from the herbaceous biomass in a high yield.
ニーダーは、図４に示されるように、複数設けられていることが好ましい。
図４は、３段ニーダーの概略構成図である。
３段ニーダーは、ニーダー１ａ〜１ｃを有する。これらの各ニーダー１ａ〜１ｃは、前述のニーダー１と同様の構成を有するため説明を省略する。ニーダー１ａの排出口２３ａは、ニーダー１ｂの原料投入部２２ｂと接続しており、ニーダー１ｂの排出口２３ｂは、ニーダー１ｃの原料投入部２２ｃと接続している。
ニーダー１ａ〜１ｃは、ニーダー側面から見て略３角形状に配設し、３本の筒体を連結して、草木系バイオマスが各ニーダー間を右側から左側に、左側から右側に、更に右側から左側へと流動するように圧送することが好ましい。
このように多段ニーダーを用いることで、工程（１）の処理を十分に施すことができる、或いは、工程（１）の処理終了後、連続的に、後述の工程（２）の処理を行うこともできる。
前述のニーダーの市販品としては、「Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ」（株式会社大善製）が挙げられる。
As shown in FIG. 4, a plurality of kneaders are preferably provided.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a three-stage kneader.
The three-stage kneader has kneaders 1a to 1c. Since each of these kneaders 1a to 1c has the same configuration as the above-mentioned kneader 1, the description thereof will be omitted. The discharge port 23a of the kneader 1a is connected to the raw material input section 22b of the kneader 1b, and the discharge port 23b of the kneader 1b is connected to the raw material input section 22c of the kneader 1c.
The kneaders 1a to 1c are arranged in a substantially triangular shape when viewed from the side surface of the kneader, and three cylinders are connected so that the vegetation-based biomass can be generated between the kneaders from right to left, left to right, and further to the right. It is preferable to pump so that it flows from the left side to the left side.
By using the multi-stage kneader in this way, the process of the step (1) can be sufficiently performed, or after the process of the step (1) is completed, the process of the step (2) described later is continuously performed. You can also.
As a commercially available product of the above-mentioned kneader, "E. Gimmick" (manufactured by Daizen Co., Ltd.) can be mentioned.
〔工程（１）の粉砕の条件〕
工程（１）の粉砕は、乾式粉砕であっても、湿式粉砕であってもよいが、乾式粉砕であることが好ましい。
乾式粉砕とは、気体雰囲気下の粉砕処理であり、湿式粉砕とは分散媒として用いられる水などの液体雰囲気下での粉砕処理である。
ニーダーの回転数は、裁断と開繊や揉み解しの観点から、好ましくは２０ｒｐｍ以上、より好ましくは３０ｒｐｍ以上、更に好ましくは７０ｒｐｍ以上であり、そして、好ましくは２５０ｒｐｍ以下、より好ましくは２００ｒｐｍ以下、更に好ましくは１５０ｒｐｍ以下である。
[Conditions for crushing in step (1)]
The pulverization in the step (1) may be dry pulverization or wet pulverization, but dry pulverization is preferable.
The dry pulverization is a pulverization treatment in a gas atmosphere, and the wet pulverization is a pulverization treatment in a liquid atmosphere such as water used as a dispersion medium.
The rotation speed of the kneader is preferably 20 rpm or more, more preferably 30 rpm or more, still more preferably 70 rpm or more, and preferably 250 rpm or less, more preferably 200 rpm or less, from the viewpoint of cutting, opening and kneading. More preferably, it is 150 rpm or less.
工程（１）における温度は、糖化率の観点から、好ましくは２０℃以上、より好ましくは４０℃以上、更に好ましくは６０℃以上、より更に好ましく７０℃以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１６０℃以下、更に好ましくは１３０℃以下、より更に好ましくは１００℃以下である。 The temperature in the step (1) is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, further preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher from the viewpoint of saccharification rate, and from the viewpoint of productivity. It is preferably 180 ° C. or lower, more preferably 160 ° C. or lower, still more preferably 130 ° C. or lower, and even more preferably 100 ° C. or lower.
工程（１）における処理時間は、糖化率を高める観点からは、好ましくは１分以上、より好ましくは３分以上、更に好ましくは５分以上であり、そして、好ましくは４０分以下、より好ましくは３０分以下、更に好ましくは２５分以下である。 The treatment time in the step (1) is preferably 1 minute or more, more preferably 3 minutes or more, further preferably 5 minutes or more, and preferably 40 minutes or less, more preferably more preferably, from the viewpoint of increasing the saccharification rate. It is 30 minutes or less, more preferably 25 minutes or less.
工程（１）における処理圧力は、特に限定されるものでないが、バイオマスの使用量に応じて０．００１ＭＰａ以上１.０ＭＰａ以下の圧力範囲で行われることが好ましく、生産コストの観点から、好ましくは大気圧（０．１ＭＰａ）である。必要に応じて窒素等の不活性ガスで希釈した混合ガスを、少量ずつ流通させながら微加圧下で行うことも可能である。 The treatment pressure in the step (1) is not particularly limited, but is preferably carried out in a pressure range of 0.001 MPa or more and 1.0 MPa or less depending on the amount of biomass used, and is preferable from the viewpoint of production cost. Atmospheric pressure (0.1 MPa). If necessary, a mixed gas diluted with an inert gas such as nitrogen can be circulated little by little under a slight pressurization.
工程（１）における処理物の平均繊維長は、工程（２）の塩基性化合物の浸透させる処理効率の観点から、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以下、更に好ましくは２０ｍｍ以下であり、そして、工程（３）の液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程の処理効率の観点から、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは３ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上である。
平均繊維長は、ＪＩＳ １級 １５０ｍｍ金尺（シンワ測定株式会社製）と共に撮影した写真を用いて、任意に選択した１００本の繊維の長さの数平均値を算出して平均繊維長とする。
The average fiber length of the processed product in the step (1) is preferably 50 mm or less, more preferably 30 mm or less, still more preferably 20 mm or less, and more preferably 20 mm or less, from the viewpoint of the treatment efficiency for permeating the basic compound in the step (2). From the viewpoint of the processing efficiency of the step of separating the liquid component of the step (3) and the solid content containing glucan, the thickness is preferably 1 mm or more, more preferably 3 mm or more, still more preferably 5 mm or more.
The average fiber length is defined as the average fiber length by calculating the number average value of the lengths of 100 arbitrarily selected fibers using photographs taken with a JIS 1st grade 150 mm gold scale (manufactured by Shinwa Rules Co., Ltd.). ..
＜工程（２）＞
工程（２）は、高い糖化率が得られるグルカン含有組成物を高い収率で得る観点から、工程（１）で得られた草本系バイオマスと塩基性化合物と水とを、ニーダーにより混合する工程である。工程（２）で用いる草本系バイオマスは、工程（１）で得られた一次処理バイオマスが好ましい。工程（２）により、草本系バイオマスに適度な剪断力が加わるため、繊維の裁断が生じて、塩基性化合物が草本系バイオマスの内部組織まで浸透し、多糖の結晶構造にも変化が生じ、部分的に非晶化させることができると考えられる。
工程（２）で用いられるニーダーは、工程（１）で用いられるニーダーと同一であっても異なっていてもよい。工程（１）及び工程（２）で用いられるニーダーが、多段ニーダーである場合には、工程（１）の裁断と開繊や揉み解し工程と、工程（２）の塩基性化合物及び水の添加混合工程を連続的に行うことができることから好ましい。
<Process (2)>
The step (2) is a step of mixing the herbaceous biomass, the basic compound, and water obtained in the step (1) with a kneader from the viewpoint of obtaining a glucan-containing composition having a high saccharification rate in a high yield. Is. The herbaceous biomass used in the step (2) is preferably the primary treated biomass obtained in the step (1). In step (2), an appropriate shearing force is applied to the herbaceous biomass, so that the fibers are cut, the basic compound permeates into the internal structure of the herbaceous biomass, and the crystal structure of the polysaccharide is also changed. It is considered that it can be amorphized.
The kneader used in the step (2) may be the same as or different from the kneader used in the step (1). When the kneader used in the step (1) and the step (2) is a multi-stage kneader, the cutting, opening and kneading steps of the step (1), the basic compound of the step (2) and water It is preferable because the addition and mixing step can be continuously performed.
〔工程（２）の塩基性化合物〕
塩基性化合物は、経済性及び入手性の観点から、好ましくはアルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物から選ばれる少なくとも１種であり、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられる。塩基性化合物は、より好ましくはアルカリ金属水酸化物であり、更に好ましくは水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選ばれる少なくとも１種であり、より更に好ましくは水酸化ナトリウムである。
工程（２）における仕込み時の塩基性化合物の使用量は、糖化率とリグニン脱離率の観点、及びコストの観点から、草本系バイオマスの乾燥質量１００質量部に対し、好ましくは６０質量部以下、より好ましくは５０質量部以下、更に好ましくは３０質量部以下、より更に好ましくは２５質量部以下、より更に好ましくは２０質量部以下であり、そして、好ましくは１質量部以上、より好ましくは３質量部以上、更に好ましくは５質量部以上、より更に好ましくは１０質量部以上、より更に好ましくは１２質量部以上である。
[Basic compound of step (2)]
The basic compound is preferably at least one selected from alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides from the viewpoint of economy and availability, and is sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and the like. Examples include magnesium hydroxide. The basic compound is more preferably an alkali metal hydroxide, further preferably at least one selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide, and even more preferably sodium hydroxide.
The amount of the basic compound used at the time of preparation in the step (2) is preferably 60 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dry mass of the herbaceous biomass from the viewpoint of the saccharification rate and the lignin desorption rate and the cost. , More preferably 50 parts by mass or less, still more preferably 30 parts by mass or less, even more preferably 25 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less, and preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts. It is more than parts by mass, more preferably 5 parts by mass or more, still more preferably 10 parts by mass or more, and even more preferably 12 parts by mass or more.
〔工程（２）の水〕
工程（２）においては、草本系バイオマスと塩基性化合物との接触効率の観点から、水を使用する。工程（２）においては、仕込み時の水の使用量は、草本系バイオマスの乾燥質量１００質量部に対し、反応性を向上させる観点から、好ましくは１００質量部以上、より好ましくは１５０質量部以上、更に好ましくは２５０質量部以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１，０００質量部以下、より好ましくは５００質量部以下、更に好ましくは３００質量部以下である。
[Water in step (2)]
In step (2), water is used from the viewpoint of contact efficiency between the herbaceous biomass and the basic compound. In the step (2), the amount of water used at the time of preparation is preferably 100 parts by mass or more, more preferably 150 parts by mass or more, from the viewpoint of improving the reactivity with respect to 100 parts by mass of the dry mass of the herbaceous biomass. It is more preferably 250 parts by mass or more, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 1,000 parts by mass or less, more preferably 500 parts by mass or less, still more preferably 300 parts by mass or less.
〔工程（２）のニーダー〕
工程（２）では、草本系バイオマスを効率よく塩基処理する観点から、ニーダーが用いられる。
ニーダーとしては、ブレードによるニーディング（混練）機構を有する混練機が好ましい。
ブレードとしては、例えば、スクリュブレード、パドルブレード、リボンブレード、スクレーパブレード、カッタブレード、切欠き円板ブレード、ピンブレード等が挙げられる。
ニーダーとしては、連続式ニーダー、回分式ニーダーのいずれも用いることができるが、生産性の観点から、連続式ニーダーが好ましい。
なお、ニーダーとしては、例えば、単軸型ニーダー、複軸型ニーダーが挙げられる。
単軸型ニーダーとしては、リボンミキサー、コニーダー、ボテーター等が挙げられる。
複軸型ニーダーとしては、双腕式ニーダー、バンパリーミキサー等が挙げられる。バイオマスに剪断力を与え、裁断と開繊や揉み解しを行う観点から、コニーダー、スクリュー型ニーダー、双腕式ニーダーが好ましい。
[Kneader of step (2)]
In the step (2), a kneader is used from the viewpoint of efficiently base-treating the herbaceous biomass.
As the kneader, a kneader having a kneading (kneading) mechanism by a blade is preferable.
Examples of the blade include a screw blade, a paddle blade, a ribbon blade, a scraper blade, a cutter blade, a notch disk blade, a pin blade and the like.
As the kneader, either a continuous kneader or a batch kneader can be used, but a continuous kneader is preferable from the viewpoint of productivity.
Examples of the kneader include a single-axis type kneader and a multi-axis type kneader.
Examples of the uniaxial kneader include a ribbon mixer, a conider, and a botator.
Examples of the multi-axis type kneader include a double-arm type kneader and a bumperry mixer. Coniders, screw-type kneaders, and double-armed kneaders are preferable from the viewpoint of giving shearing force to biomass to perform cutting, opening and kneading.
ニーダーは、好ましくは多段ニーダーである。これにより、裁断と開繊や揉み解し工程と、工程（１）の粉砕処理と、工程（２）の塩基性化合物及び水の添加混合工程を連続的に行うことができる。 The kneader is preferably a multi-stage kneader. As a result, the cutting, opening and kneading steps, the pulverization treatment of the step (1), and the addition and mixing step of the basic compound and water of the step (2) can be continuously performed.
本発明に用いられるニーダーは、裁断と開繊や揉み解しの観点から、好ましくは螺旋状旋回翼群を有する。螺旋状旋回翼群としては、スクリュー、ヘリカル、スパイラル等が挙げられ、なかでも裁断と開繊や揉み解しの観点から、スクリューが好ましい。螺旋状旋回翼群とは、螺旋の回転数が１以上である旋回翼である。螺旋の回転数は、裁断と開繊や揉み解しの観点から、好ましくは２以上、より好ましくは３以上であり、生産コストの観点から、好ましくは５以下、より好ましくは４以下である。
ニーダーのブレードは、裁断と開繊や揉み解しの観点から、好ましくはシグマ型、マスチケーター型、Ｚ型、ダブルナーベン型、パドル型である。
これらの中でも、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、前記シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーが好ましく、工程（１）のニーダーと同じニーダーがより好ましい。
工程（２）のニーダーの市販品としては、「Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ」（株式会社大善製）、「ラボプラストミル」（株式会社東洋精機製作所）、「卓上ニーダー ＰＮＶ−１型」（株式会社入江商会製）、「ＫＥＸエクストルーダ」（株式会社栗本鐵工所製）、「二軸混練押出機 ＨＫ−２５Ｄ（Ｄ４１）型」（日本パーカーライジング株式会社製）等が挙げられる。
The kneader used in the present invention preferably has a spiral swirl blade group from the viewpoint of cutting, opening and kneading. Examples of the spiral swivel blade group include a screw, a helical, a spiral, and the like, and among them, a screw is preferable from the viewpoint of cutting, opening, and kneading. The spiral swivel blade group is a swivel blade having a spiral rotation speed of 1 or more. The rotation speed of the spiral is preferably 2 or more, more preferably 3 or more from the viewpoint of cutting, opening and kneading, and preferably 5 or less, more preferably 4 or less from the viewpoint of production cost.
The blade of the kneader is preferably a sigma type, a masticator type, a Z type, a double naven type, or a paddle type from the viewpoint of cutting, opening and kneading.
Among these, the kneading blade is a kneader that rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and the shearing force applied by the protrusions in the cylinder by the rotating phase of the kneading blade in the circumferential direction. Kneaders with different values are preferable, and the same kneaders as those in step (1) are more preferable.
Commercially available products of the kneader in step (2) include "E. Gymmic" (manufactured by Daizen Co., Ltd.), "Laboplast Mill" (Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), and "Desktop kneader PNV-1 type" (Irie Shokai Co., Ltd.). (Made), "KEX Extruder" (manufactured by Kurimoto Iron Works Co., Ltd.), "Twin-screw kneading extruder HK-25D (D41) type" (manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd.) and the like.
工程（２）において、ニーダーのクリアランスの最小値は、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上、更に好ましくは１．５ｍｍ以上、更に好ましくは３．０ｍｍ以上、更に好ましくは５．０ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下である。 In step (2), the minimum value of the kneader clearance is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, still more preferably 1.5 mm or more, still more preferably 3.0 mm or more, still more preferably 5. It is 0 mm or more, and preferably 15 mm or less, more preferably 12 mm or less, still more preferably 10 mm or less.
（工程（２）の処理の条件）
工程（２）のニーダーの回転数は、裁断と開繊や揉み解しの観点から、好ましくは２０ｒｐｍ以上、より好ましくは３０ｒｐｍ以上、更に好ましくは７０ｒｐｍ以上であり、そして、好ましくは２５０ｒｐｍ以下、より好ましくは２００ｒｐｍ以下、更に好ましくは１５０ｒｐｍ以下である。
(Conditions for processing in step (2))
The rotation speed of the kneader in the step (2) is preferably 20 rpm or more, more preferably 30 rpm or more, still more preferably 70 rpm or more, and preferably 250 rpm or less, from the viewpoint of cutting, opening and kneading. It is preferably 200 rpm or less, more preferably 150 rpm or less.
工程（２）における草本系バイオマスの濃度は、糖化率の観点から、草本系バイオマス、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上であり、そして、上記観点及び経済性の観点から、好ましくは７５質量％以下、より好ましくは５０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下である。 The concentration of the herbaceous biomass in the step (2) is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and further, with respect to the total amount of the herbaceous biomass, the basic compound, and water from the viewpoint of the saccharification rate. It is preferably 20% by mass or more, and preferably 75% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less from the above viewpoint and the viewpoint of economic efficiency.
工程（２）における塩基性化合物の濃度は、糖化率の観点から、草本系バイオマス、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは１．５質量％以上であり、そして、糖化率の観点及び経済性の観点から、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、より更に好ましくは７質量％以下である。 The concentration of the basic compound in the step (2) is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, based on the total amount of the herbaceous biomass, the basic compound, and water from the viewpoint of the saccharification rate. , More preferably 1.5% by mass or more, and from the viewpoint of saccharification rate and economic efficiency, preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less. More preferably, it is 7% by mass or less.
工程（２）における水の割合は、糖化率の観点から、草本系バイオマス、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上であり、そして、上記観点及び経済性の観点から、好ましくは８５質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７５質量％以下である。 The proportion of water in the step (2) is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, based on the total amount of herbaceous biomass, basic compounds, and water from the viewpoint of the saccharification rate. It is 60% by mass or more, and from the above viewpoint and the viewpoint of economic efficiency, it is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and further preferably 75% by mass or less.
工程（２）におけるニーダー内の温度は、糖化率の観点から、好ましくは２０℃以上、好ましくは２５℃以上、好ましくは３０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上、より更に好ましくは７０℃以上、より更に好ましくは７５℃以上、より更に好ましくは８０℃以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１１０℃以下、より好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９５℃以下である。
工程（２）におけるニーダー内の圧力は、バイオマスの使用量に応じて０．００１ＭＰａ以上１.０ＭＰａ以下の圧力範囲で行うことができ、生産コストの観点から、好ましくは大気圧（０．１ＭＰａ）である。必要に応じて窒素等の不活性ガスで希釈した混合ガスを、少量ずつ流通させながら微加圧下で行うことも可能である。
工程（２）におけるニーダーによる処理時間は、例えば、糖化率の観点から、好ましくは１分以上、より好ましくは２分以上、更に好ましくは３分以上であり、そして、好ましくは２０分以下、より好ましくは１５分以下、更に好ましくは１０分以下である。
The temperature in the kneader in the step (2) is preferably 20 ° C. or higher, preferably 25 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, still more preferably 60 ° C. or higher, from the viewpoint of saccharification rate. It is more preferably 70 ° C. or higher, still more preferably 75 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher, and from the viewpoint of productivity, preferably 110 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, still more preferably 95 ° C. or higher. It is below ° C.
The pressure in the kneader in the step (2) can be in the pressure range of 0.001 MPa or more and 1.0 MPa or less depending on the amount of biomass used, and is preferably atmospheric pressure (0.1 MPa) from the viewpoint of production cost. Is. If necessary, a mixed gas diluted with an inert gas such as nitrogen can be circulated little by little under a slight pressurization.
The treatment time by the kneader in the step (2) is, for example, preferably 1 minute or more, more preferably 2 minutes or more, further preferably 3 minutes or more, and preferably 20 minutes or less, from the viewpoint of the saccharification rate. It is preferably 15 minutes or less, more preferably 10 minutes or less.
〔ニーダー処理合計時間〕
工程（１）及び工程（２）におけるニーダー処理合計時間は、グルカンの残存率と糖化率を高める観点からは、好ましくは４分以上、より好ましくは６分以上、更に好ましくは８分以上であり、好ましくは６０分以下、より好ましくは４５分以下、更に好ましくは３０分以下である。
[Total kneader processing time]
The total time for the kneader treatment in the steps (1) and (2) is preferably 4 minutes or longer, more preferably 6 minutes or longer, still more preferably 8 minutes or longer, from the viewpoint of increasing the residual rate and saccharification rate of glucan. It is preferably 60 minutes or less, more preferably 45 minutes or less, and further preferably 30 minutes or less.
工程（１）におけるニーダー処理における動力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］は、糖化率を高める観点からは、好ましくは０．０１０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．０２０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．０２５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．５０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．２０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下であり、そして、生産性を高め、グルカンの残存率と糖の収率を高める観点からは、好ましくは０．０１０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．０７ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．１０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．３ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である。
動力原単位は、実施例に記載の方法により算出される。
The power intensity [kWh / kg-dry] in the kneader treatment in the step (1) is preferably 0.010 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.020 kWh / kg-dry or more, from the viewpoint of increasing the saccharification rate. More preferably 0.025 kWh / kg-dry or more, and preferably 0.50 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.30 kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.20 kWh / kg-dry or less. From the viewpoint of increasing productivity and increasing the residual rate of glucan and the yield of sugar, it is preferably 0.010 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.07 kWh / kg-dry or more, and further. It is preferably 0.10 kWh / kg-dry or more, and preferably 1 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.5 kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.3 kWh / kg-dry or less.
The power intensity is calculated by the method described in the examples.
工程（２）におけるニーダー処理における動力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］は、糖化率を高める観点からは、好ましくは０．００３ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．００４ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．０６０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．０４５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．０３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下であり、そして、生産性を高め、グルカンの残存率と糖の収率を高める観点からは、好ましくは０．００１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．００３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．００４ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．０５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．０１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である。 The power intensity [kWh / kg-dry] in the kneader treatment in the step (2) is preferably 0.003 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.004 kWh / kg-dry or more, from the viewpoint of increasing the saccharification rate. And preferably 0.060 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.045 kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.030 kWh / kg-dry or less, and increase productivity and glucan. From the viewpoint of increasing the residual rate of sugar and the yield of sugar, it is preferably 0.001 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.0030 kWh / kg-dry or more, and further preferably 0.004 kWh / kg-dry or more. And, preferably 0.1 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.05 kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.01 kWh / kg-dry or less.
工程（１）及び工程（２）の動力原単位の総和［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］は、糖化率を高める観点からは、好ましくは０．０１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．０３ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．０５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．２０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である。
動力原単位及び動力原単位の総和は、実施例に記載の方法により算出される。
The total power intensity [kWh / kg-dry] of the steps (1) and (2) is preferably 0.01 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.03 kWh / from the viewpoint of increasing the saccharification rate. It is kg-dry or more, more preferably 0.05 kWh / kg-dry or more, and preferably 0.30 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.20 kWh / kg-dry or less.
The power intensity and the sum of the power intensity are calculated by the method described in the examples.
さらに、工程（２）において、塩基性化合物の作用によるリグニンの脱離をより促進させ、糖化率を高める観点から、草本系バイオマスに、塩基性化合物、及び水を添加し、ニーダーによる混合後、２８℃以上１００℃以下で３０分以上保持する工程（以下、単に「保持工程」ともいう）を有することが好ましい。なお、保持する際には、静置してもよく、必要に応じて攪拌してもよい。
保持温度は、保持時間を短縮する観点から、好ましくは２８℃以上、より好ましくは４０℃以上、更に好ましくは６０℃以上、より更に好ましくは７０℃以上、より更に好ましくは８０℃以上であり、そして、熱源コストを削減する観点から、好ましくは１１０℃以下、より好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９５℃以下である。
保持時間は、生産性や保管コスト等の観点から、好ましくは３０分以上、より好ましくは４５分以上、更に好ましくは６０分以上であり、そして、好ましくは３００分以下、より好ましくは２４０分以下、更に好ましくは１８０分以下である。
Further, in step (2), from the viewpoint of further promoting the elimination of lignin by the action of the basic compound and increasing the saccharification rate, the basic compound and water are added to the herbaceous biomass, mixed with a kneader, and then mixed. It is preferable to have a step of holding at 28 ° C. or higher and 100 ° C. or lower for 30 minutes or longer (hereinafter, also simply referred to as “holding step”). When holding it, it may be allowed to stand still or may be stirred if necessary.
From the viewpoint of shortening the holding time, the holding temperature is preferably 28 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, further preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher. From the viewpoint of reducing the heat source cost, the temperature is preferably 110 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, and further preferably 95 ° C. or lower.
The holding time is preferably 30 minutes or more, more preferably 45 minutes or more, further preferably 60 minutes or more, and preferably 300 minutes or less, more preferably 240 minutes or less, from the viewpoint of productivity, storage cost, and the like. , More preferably 180 minutes or less.
＜工程（３）＞
工程（３）は、工程（２）で得られた草本系バイオマスを、液分とグルカンを含有する固形分に分離する工程である。工程（３）は、得られる固形分のグルカンの含有率を高め、糖化率を高める観点から行われる。
工程（３）は、例えば、処理効率の観点から、濾過、遠心分離等により固形分と液分に分離することが好ましく、分離した固形分を水で洗浄することがより好ましい。
濾過に用いる装置としては、フィルタープレス、ベルトプレスなどの濾布などを濾材として用いる装置；スクリュープレス、シリンダープレスなどの金網などを濾材として用いる装置が用いられる。それらの中でも、連続処理における処理効率の観点からスクリュープレス、シリンダープレスが好ましい。
遠心分離に用いる装置としては、デカンター、バスケット式遠心分離機などが用いられる。
<Process (3)>
The step (3) is a step of separating the herbaceous biomass obtained in the step (2) into a solid content containing a liquid component and a glucan. The step (3) is carried out from the viewpoint of increasing the content of the obtained solid glucan and increasing the saccharification rate.
In the step (3), for example, from the viewpoint of treatment efficiency, it is preferable to separate the separated solids into solids and liquids by filtration, centrifugation or the like, and it is more preferable to wash the separated solids with water.
As an apparatus used for filtration, an apparatus using a filter cloth such as a filter press or a belt press as a filter medium; an apparatus using a wire mesh such as a screw press or a cylinder press as a filter medium is used. Among them, a screw press and a cylinder press are preferable from the viewpoint of processing efficiency in continuous processing.
As a device used for centrifugation, a decanter, a basket-type centrifuge, or the like is used.
上記の方法により、本発明の製造方法における目的物である精製されたグルカン含有組成物が得られる。グルカン含有組成物は、草本系バイオマス由来のグルカンを含有する組成物として得ることができる。グルカン含有組成物は、グルカンを主成分とする組成物である。「主成分」とは、組成物に含まれる主な成分であるグルカン、キシラン、及びリグニンのうち、最も高い濃度の成分を意味する。グルカン含有組成物を、酵素により糖化することで、高い収率及び高い純度で、グルコースを主体とする糖が得られる。 By the above method, a purified glucan-containing composition which is a target product in the production method of the present invention can be obtained. The glucan-containing composition can be obtained as a composition containing glucan derived from herbaceous biomass. The glucan-containing composition is a composition containing glucan as a main component. The "main component" means the component having the highest concentration among the main components contained in the composition, glucan, xylan, and lignin. By saccharifying the glucan-containing composition with an enzyme, a glucose-based sugar can be obtained in high yield and high purity.
グルカン含有組成物は、少なくともグルカンを含み、キシランとリグニンとを更に含んでもよい。
グルカン含有組成物中のグルカンの含有量（以下、「グルカン含有量」ともいう）は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４５質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは９８質量％以下、より好ましくは９７質量％以下、更に好ましくは９５質量％以下である。
The glucan-containing composition contains at least glucan and may further contain xylan and lignin.
The content of glucan in the glucan-containing composition (hereinafter, also referred to as “glucan content”) is preferably 40 in the dry mass of the glucan-containing composition from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. By mass or more, more preferably 45% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and from the viewpoint of productivity, preferably 98% by mass or less, more preferably 97% by mass or less, still more preferably 95% by mass. % Or less.
グルカン含有組成物中のキシランの含有量（以下、「キシラン含有量」ともいう）は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２７質量％以下、更に好ましくは２３質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である。
グルカン含有組成物中のリグニンの含有量（以下、「リグニン含有量」ともいう）は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１７質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下、より更に好ましくは１３質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である。
The content of xylane in the glucan-containing composition (hereinafter, also referred to as “xylan content”) is preferably 30 in the dry mass of the glucan-containing composition from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. By mass or less, more preferably 27% by mass or less, further preferably 23% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass. % Or more.
The content of lignin in the glucan-containing composition (hereinafter, also referred to as “lignin content”) is preferably 20 in the dry mass of the glucan-containing composition from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. It is mass% or less, more preferably 17% by mass or less, further preferably 15% by mass or less, still more preferably 13% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, preferably 1% by mass or more, more preferably 3 It is by mass% or more, more preferably 5% by mass or more.
グルカン含有組成物中のグルカンの残存率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは９５質量％以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９７質量％である。 The residual ratio of glucan in the glucan-containing composition is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, based on the dry mass of the glucan-containing composition, from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. It is more preferably 95% by mass or more, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, still more preferably 97% by mass.
グルカン含有組成物中のキシランの残存率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは８５質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは６５質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上である。 The residual ratio of xylane in the glucan-containing composition is preferably 85% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, based on the dry mass of the glucan-containing composition, from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. It is more preferably 65% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more.
グルカン含有組成物中のリグニンの残存率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３５質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、更に好ましくは２５質量％以上である。
グルカン含有組成物中のグルカン、キシラン及びリグニンの残存率は、実施例に記載の方法により算出される。
The residual ratio of lignin in the glucan-containing composition is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, based on the dry mass of the glucan-containing composition, from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by enzymatic saccharification. It is more preferably 35% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 25% by mass or more.
The residual rate of glucan, xylan and lignin in the glucan-containing composition is calculated by the method described in Examples.
工程（３）後のリグニンの脱離率は、原料バイオマスから脱離したリグニンの割合を表し、工程（３）のリグニンの残存率から算出される。
リグニンの脱離率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは６５質量％以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７０質量％以下である。
The lignin desorption rate after the step (3) represents the ratio of the lignin desorbed from the raw material biomass, and is calculated from the residual rate of lignin in the step (3).
The desorption rate of lignin is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 65% by mass or more, and production, from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by enzymatic saccharification. From the viewpoint of properties, it is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and further preferably 70% by mass or less.
＜工程（４）＞
工程（４）は、工程（３）で得られたグルカンを含有する固形分（工程（３）で得られた固形分）を、塩基性化合物に接触させる工程である。
工程（４）は、得られる固形分のグルカンの含有率を高め、糖化率を向上させる観点から行われる。
<Process (4)>
The step (4) is a step of bringing the glucan-containing solid content obtained in the step (3) (the solid content obtained in the step (3)) into contact with the basic compound.
Step (4) is carried out from the viewpoint of increasing the content of the obtained solid glucan and improving the saccharification rate.
〔工程（４）の塩基性化合物〕
工程（４）の塩基性化合物の使用量は、糖化率の観点、及び収率の観点並びに均一攪拌等の作業性の観点から、工程（３）で得られた固形分１００質量部に対し、好ましくは５００質量部以下、より好ましくは４００質量部以下、更に好ましくは３００質量部以下であり、そして、好ましくは１００質量部以上、より好ましくは１５０質量部以上、更に好ましくは２００質量部以上である。なお、工程（４）において用いられる塩基性化合物は、工程（２）で例示したものと同様のものが好ましい。
[Basic compound of step (4)]
The amount of the basic compound used in the step (4) is based on 100 parts by mass of the solid content obtained in the step (3) from the viewpoint of the saccharification rate, the yield, and the workability such as uniform stirring. It is preferably 500 parts by mass or less, more preferably 400 parts by mass or less, further preferably 300 parts by mass or less, and preferably 100 parts by mass or more, more preferably 150 parts by mass or more, still more preferably 200 parts by mass or more. is there. The basic compound used in the step (4) is preferably the same as that exemplified in the step (2).
〔工程（４）の水〕
工程（４）においては、工程（３）で得られた固形分と塩基性化合物との接触効率の観点から、水を使用する。水の使用量は、工程（３）で得られた固形分１００質量部に対し、反応性を向上させる観点から、好ましくは１００質量部以上、より好ましくは５００質量部以上、更に好ましくは１，０００質量部以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは３，０００質量部以下、より好ましくは２，５００質量部以下、更に好ましくは２，０００質量部以下である。
[Water in step (4)]
In the step (4), water is used from the viewpoint of the contact efficiency between the solid content obtained in the step (3) and the basic compound. The amount of water used is preferably 100 parts by mass or more, more preferably 500 parts by mass or more, still more preferably 1, from the viewpoint of improving the reactivity with respect to 100 parts by mass of the solid content obtained in the step (3). It is 000 parts by mass or more, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 3,000 parts by mass or less, more preferably 2,500 parts by mass or less, and further preferably 2,000 parts by mass or less.
工程（４）における、工程（３）で得られた固形分濃度は、工程（４）後に得られる固形分のグルカン含有量及び収率の観点から、工程（３）で得られた固形分、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上、更に好ましくは３質量％以上であり、そして、工程（４）後に得られる固形分のグルカン含有量、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び経済性の観点から、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下、更に好ましくは７質量％以下である。 The solid content concentration obtained in the step (3) in the step (4) is the solid content obtained in the step (3) from the viewpoint of the glucan content and the yield of the solid content obtained after the step (4). The solid content glucan obtained after the step (4) is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, based on the total amount of the basic compound and water. From the viewpoint of content, glucose yield obtained by saccharification by enzyme, and economic efficiency, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 7% by mass or less.
工程（４）の塩基性化合物の濃度は、工程（４）後に得られる固形分のグルカン含有量及び収率の観点から、工程（３）で得られた固形分、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは５質量％以上、より好ましくは８質量％以上、更に好ましくは１０質量％以上であり、そして、経済性の観点から、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１７質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下である。 The concentration of the basic compound in the step (4) is the solid content, the basic compound, and water obtained in the step (3) from the viewpoint of the glucan content and the yield of the solid content obtained after the step (4). With respect to the total amount, it is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and from the viewpoint of economic efficiency, preferably 20% by mass or less, more preferably 17% by mass or more. % Or less, more preferably 15% by mass or less.
工程（４）の水の割合は、キシラン成分を液分へ移行させる観点、及び糖化率の観点から、工程（３）で得られた固形分、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上であり、そして、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下、更に好ましくは８５質量％以下である。 The ratio of water in step (4) is based on the total amount of solids, basic compounds, and water obtained in step (3) from the viewpoint of transferring the xylan component to the liquid content and the saccharification rate. It is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, still more preferably 85% by mass or less. is there.
工程（４）の温度は、キシランを液分へ移行させる観点、及び糖化率の観点から、好ましくは５℃以上、より好ましくは１０℃以上、更に好ましくは２０℃以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは５０℃以下、より好ましくは４０℃以下、更に好ましくは３０℃以下である。
工程（４）の接触時間は、キシラン成分を液分へ移行させる観点、及び糖化率の観点から、好ましくは３０秒以上、より好ましくは１分以上、更に好ましくは２分以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１０分以下、より好ましくは８分以下、更に好ましくは５分以下である。
The temperature of the step (4) is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, still more preferably 20 ° C. or higher, and productivity from the viewpoint of transferring xylan to the liquid content and the saccharification rate. From the viewpoint of the above, it is preferably 50 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, and further preferably 30 ° C. or lower.
The contact time of the step (4) is preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer, still more preferably 2 minutes or longer, and from the viewpoint of transferring the xylan component to the liquid content and the saccharification rate. From the viewpoint of productivity, it is preferably 10 minutes or less, more preferably 8 minutes or less, still more preferably 5 minutes or less.
接触方法は、特に限定されない。例えば、次の（i）〜（iii）の方法等が挙げられる。
（i）固形分を塩基性化合物中に浸漬させる方法
（ii）塩基性化合物を固形分に噴霧又は塗布する方法
（iii）塩基性化合物を含有する溶液で常法に従い固形分を洗浄する方法
本発明における接触方法に用いられる装置としては、リファイナー、ディスパが挙げられる。リファイナーの市販品としては、例えば、「ＫＲＫディスクリファイナー」（熊谷理機工業株式会社製）、「ラボパルパー（ＪＩＳ標準離解機）」（熊谷理機工業株式会社製）が挙げられる。ディスパの市販品としては、例えば、「ロボミックス（攪拌形式：攪拌ホモディスパ２．５型）」（プライミックス株式会社製）等が挙げられる。
なお、キシラン成分の脱離率の観点から、これらの装置を２以上組み合わせて用いてもよい。
The contact method is not particularly limited. For example, the following methods (i) to (iii) can be mentioned.
(I) Method of immersing the solid content in the basic compound (ii) Method of spraying or applying the basic compound to the solid content (iii) Method of washing the solid content with a solution containing the basic compound according to a conventional method. Examples of the device used for the contact method in the present invention include a refiner and a disperser. Examples of commercially available refiners include "KRK Disc Refiner" (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.) and "Lab Palper (JIS standard dissociator)" (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.). Examples of commercially available products of Dispa include "Robomix (stirring type: stirring homodispa 2.5 type)" (manufactured by Plymix Co., Ltd.).
From the viewpoint of the elimination rate of the xylan component, two or more of these devices may be used in combination.
さらに、塩基性化合物の作用によるキシランの脱離をより促進させ、糖化率を高める観点から、前述の接触後、５℃以上５０℃以下で５分以上保持する工程（以下、単に「保持工程」ともいう）を経た後、工程（５）に供することが好ましい。なお、保持する際には、静置してもよく、必要に応じて攪拌してもよい。
保持温度は、保持時間を短縮する観点から、好ましくは５℃以上、より好ましくは１０℃以上、更に好ましくは２０℃以上であり、そして、熱源コストを削減する観点から、好ましくは５０℃以下、より好ましくは４０℃以下、更に好ましくは３０℃以下である。
保持時間は、生産性や保管コスト等の観点から、好ましくは３分以上、より好ましくは５分以上、更に好ましくは７分以上であり、そして、好ましくは６０分以下、より好ましくは３０分以下、更に好ましくは２０分以下である。
Further, from the viewpoint of further promoting the elimination of xylan by the action of the basic compound and increasing the saccharification rate, the step of holding the xylan at 5 ° C. or higher and 50 ° C. or lower for 5 minutes or longer after the above-mentioned contact (hereinafter, simply "holding step"). It is preferable that the mixture is subjected to step (5) after undergoing (also referred to as). When holding it, it may be allowed to stand still or may be stirred if necessary.
The holding temperature is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, still more preferably 20 ° C. or higher from the viewpoint of shortening the holding time, and preferably 50 ° C. or lower from the viewpoint of reducing the heat source cost. It is more preferably 40 ° C. or lower, still more preferably 30 ° C. or lower.
From the viewpoint of productivity, storage cost and the like, the holding time is preferably 3 minutes or more, more preferably 5 minutes or more, further preferably 7 minutes or more, and preferably 60 minutes or less, more preferably 30 minutes or less. , More preferably 20 minutes or less.
＜工程（５）＞
工程（５）は、工程（４）により得られた液分と、グルカンを含有する固形分とに分離する工程である。
工程（５）は、例えば、前述の工程（３）と同様の条件が挙げられる。
<Process (5)>
The step (5) is a step of separating the liquid content obtained in the step (4) and the solid content containing glucan.
Examples of the step (5) include the same conditions as those of the above-mentioned step (3).
工程（５）を経ることでグルカン含有組成物は、グルカンを含有する固形分として得られる。グルカン含有組成物は、少なくともグルカンを含み、キシランとリグニンとを更に含んでもよい。
工程（５）で得られるグルカン含有組成物のグルカン含有量は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは５５質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上、より更に好ましくは７０質量％以上、より更に好ましくは７５質量％以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは９８質量％以下、より好ましくは９７質量％以下、更に好ましくは９６質量％以下ある。
By going through the step (5), the glucan-containing composition is obtained as a solid content containing glucan. The glucan-containing composition contains at least glucan and may further contain xylan and lignin.
The glucan content of the glucan-containing composition obtained in the step (5) is preferably 50% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, based on the dry mass of the glucan-containing composition from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. Is 55% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, still more preferably 75% by mass or more, and from the viewpoint of productivity, preferably 98% by mass or less. It is preferably 97% by mass or less, more preferably 96% by mass or less.
工程（５）で得られるグルカン含有組成物のキシラン含有量は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、より更に好ましくは７質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上である。
工程（５）で得られるグルカン含有組成物のリグニン含有量は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは２５質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である。
The xylane content of the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 20% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, based on the dry mass of the glucan-containing composition, from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. Is 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 7% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more.
The lignin content of the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 25% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, based on the dry mass of the glucan-containing composition, from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by enzymatic saccharification. Is 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more.
工程（５）で得られるグルカン含有組成物のグルカンの残存率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９６質量％以下である。 The residual ratio of glucan in the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 80% by mass or more in the dry mass of the glucan-containing composition from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. It is preferably 85% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, still more preferably 96% by mass or less.
工程（５）で得られるグルカン含有組成物のキシランの残存率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは５質量％以上、より好ましくは７質量％以上、更に好ましくは１２質量％以上である。 The residual ratio of xylane in the glucan-containing composition obtained in the step (5) is preferably 30% by mass or less in the dry mass of the glucan-containing composition from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. It is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, still more preferably 12% by mass or more.
工程（５）で得られるグルカン含有組成物のリグニンの残存率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、更に好ましくは２５質量％以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上である。
工程（５）で得られるグルカン含有組成物中のグルカン、キシラン及びリグニンの残存率は、実施例に記載の方法により測定される。
The residual ratio of lignin in the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 35% by mass or less in the dry mass of the glucan-containing composition from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by saccharification by an enzyme. It is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more.
The residual ratio of glucan, xylan and lignin in the glucan-containing composition obtained in step (5) is measured by the method described in Examples.
工程（５）で得られる液分のキシランの脱離率は、工程（３）で得られた固形分から脱離したキシラン成分の割合を表し、工程（３）及び工程（５）のキシラン成分の残存率から算出される。工程（５）でのキシランの脱離率は、酵素による糖化によって得られるグルコース収率及び純度の観点から、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４５質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である。 The desorption rate of the xylan in the liquid obtained in the step (5) represents the ratio of the xylan component desorbed from the solid content obtained in the step (3), and the xylan component of the steps (3) and (5). Calculated from the survival rate. The desorption rate of xylan in the step (5) is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, from the viewpoint of glucose yield and purity obtained by enzymatic saccharification. From the viewpoint of productivity, it is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and further preferably 60% by mass or less.
［糖の製造方法］
＜工程（６）＞
工程（６）は、上記グルカン含有組成物の製造方法により得られたグルカン含有組成物を酵素により糖化処理する工程である。より具体的には、工程（６）では、工程（３）又は工程（５）で得られたグルカン含有組成物が用いられる。工程（３）又は工程（５）で得られたグルカン含有組成物は、脱リグニン化されているため、酵素で処理することにより、グルコースを主体とする糖を効率よく得ることができる。糖化処理後にエタノール発酵や乳酸発酵に使用する場合などを考慮すると、単糖まで分解することが好ましい。
[Sugar manufacturing method]
<Step (6)>
Step (6) is a step of saccharifying the glucan-containing composition obtained by the above method for producing a glucan-containing composition with an enzyme. More specifically, in step (6), the glucan-containing composition obtained in step (3) or step (5) is used. Since the glucan-containing composition obtained in the step (3) or the step (5) is deligninized, a glucose-based sugar can be efficiently obtained by treating with an enzyme. Considering the case of using it for ethanol fermentation or lactic acid fermentation after saccharification treatment, it is preferable to decompose even monosaccharides.
〔酵素〕
酵素としては、糖化率の向上の観点から、セルラーゼが挙げられる。
セルラーゼとは、セルロースのβ−１，４−グルカンのグリコシド結合を加水分解する酵素を指し、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ又はセロビオヒドロラーゼ、及びβ−グルコシダーゼなどと称される酵素の総称である。
〔enzyme〕
Examples of the enzyme include cellulase from the viewpoint of improving the saccharification rate.
Cellulase refers to an enzyme that hydrolyzes the glycosidic bond of β-1,4-glucan of cellulose, and is a general term for enzymes called endoglucanase, exoglucanase or cellobiohydrolase, β-glucosidase and the like.
セルラーゼとしては、例えば、「ＣｅｌｌｉｃＣＴｅｃ２」（ノボザイムズ社製、商品名）、「セルクラスト１．５Ｌ」（ノボザイムズ社製、商品名）などのトリコデルマ リーゼ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｒｅｅｓｅｉ）由来のセルラーゼ製剤；バチルス エスピー（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．）ＫＳＭ−Ｎ１４５（ＦＥＲＭ ｐ−１９７２７）株由来のセルラーゼ；バチルス エスピー（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．）ＫＳＭ−Ｎ２５２（ＦＥＲＭ Ｐ−１７４７４）、バチルス エスピー（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．）ＫＳＭ−Ｎ１１５（ＦＥＲＭ Ｐ−１９７２６）、バチルス エスピー（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．）ＫＳＭ−Ｎ４４０（ＦＥＲＭ Ｐ−１９７２８）、バチルス エスピー（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．）ＫＳＭ−Ｎ６５９（ＦＥＲＭ Ｐ−１９７３０）などの各株由来のセルラーゼ；トリコデルマ ビリデ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｖｉｒｉｄｅ）、アスペルギルス アクレアタス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ａｃｌｅａｔｕｓ）、クロストリジウム サーモセラム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ）、クロストリジウム ステルコラリウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｔｅｒｃｏｒａｒｉｕｍ）、クロストリジウム ジョスイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｊｏｓｕｉ）セルロモナス フィミ（Ｃｅｌｌｕｌｏｍｏｎａｓ ｆｉｍｉ）、アクレモニウム セルロリティクス（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｃｅｌｌｕｌｏｒｉｔｉｃｕｓ）、イルペックス ラクテウス（Ｉｒｐｅｘ ｌａｃｔｅｕｓ）、アスペルギルス ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ）、フミコーラ インソレンス（Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｉｎｓｏｌｅｎｓ）由来のセルラーゼ混合物；パイロコッカス ホリコシ（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ ｈｏｒｉｋｏｓｈｉｉ）由来の耐熱性セルラーゼなどが挙げられる。
セルラーゼの１種であるβ−グルコシダーゼの具体例としては、アスペルギルス ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ）由来の酵素（例えば、「ノボザイム１８８」（ノボザイムズ社製）やメガザイム社製β−グルコシダーゼ）やトリコデルマ リーゼ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ）、ペニシリウム エメルソニイ（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｅｍｅｒｓｏｎｉｉ）由来の酵素などが挙げられる。
市販品のセルラーゼ製剤としては、「セルクラスト１．５Ｌ」（ノボザイムズ社製）、「ＴＰ−６０」（明治製菓株式会社製）、「Ｃｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２」（ノボザイムズ社製）、「ＡｃｃｅｌｌｅｒａｓｅＴＭＤＵＥＴ」（ジェネンコア社製）、「ウルトラフロＬ」（ノボザイムズ社製）が挙げられる。
Examples of cellulase include cellulase preparations derived from Trichoderma reese such as "CellicCtec2" (manufactured by Novozymes, trade name) and "Celcrust 1.5L" (manufactured by Novozymes, trade name); Bacillus sp. Cellulase derived from KSM-N145 (FERM p-19727) strain; Bacillus sp. KSM-N252 (FERM P-17474), Bacillus sp. KSM-N115 (FERM P-19726), (. Bacillus sp) (. Bacillus sp) Bacillus sp. KSM-N440 (FERM P-19728 ), Bacillus sp. KSM-N659 (FERM P-19730 ) cellulase from each strain, such as; Trichoderma viride (Trichoderma viride), Aspergillus Akureatasu (Aspergillus acleatus), Clostridium thermocellum (Clostridium thermocellum), Clostridium stercorarium (Clostridium stercorarium), Clostridium josui (Clostridium josui) Cellulomonas Fimi (Cellulomonas fimi), Acremonium cell Lori Politics (Acremonium celluloriticus), Irupekkusu Rakuteusu (Irpex lacteus) , Aspergillus niger (Aspergillus niger), Humicola insolens (Humicola insolens) cellulase mixture from; and Pyrococcus horikoshii (Pyrococcus horikoshii) derived from thermostable cellulases can be mentioned.
Specific examples of β- glucosidase which is one of cellulases, Aspergillus niger (Aspergillus niger) derived enzymes (e.g., "Novozyme 188" (manufactured by Novozymes) and Megazyme Co. β- glucosidase) and Trichoderma reesei (Trichoderma reesei ), Enzymes derived from Penicillium emersonii, and the like.
Commercially available cellulase preparations include "Cellulase 1.5L" (manufactured by Novozymes), "TP-60" (manufactured by Meiji Seika Co., Ltd.), "Cellic CTec2" (manufactured by Novozymes), and "Accelerase TMDUET" (manufactured by Genecore). ), "Ultraflo L" (manufactured by Novozymes).
酵素は、糖化率向上の観点から、好ましくはトリコデルマ リーゼ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ）、トリコデルマ ビリデ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｖｉｒｉｄｅ）、又はフミコーラ インソレンス（Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｉｎｓｏｌｅｎｓ）由来のセルラーゼであり、例えば、「Ｃｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２」（ノボザイムズ社製）、「セルクラスト１．５Ｌ」（ノボザイムズ社製）、「ＴＰ−６０」（明治製菓株式会社製）、「Ａｃｃｅｌｌｅｒａｓｅ ＤＵＥＴ」（ジェネンコア社製）、又は「ウルトラフロＬ」（ノボザイムズ社製）が好ましい。 From the viewpoint of improving the saccharification rate, the enzyme is preferably a cellulase derived from Trichoderma reesei , Trichoderma viride , or Humicola insolens , for example, from CT. , "Cellulase 1.5L" (manufactured by Novozymes), "TP-60" (manufactured by Meiji Confectionery Co., Ltd.), "Accelase DUET" (manufactured by Genecore), or "Ultraflo L" (manufactured by Novozymes) is preferable. ..
なお、酵素による糖化処理のｐＨ、温度、時間及び酵素量は、酵素の種類によって異なるが、使用する酵素の種類に応じて適宜選択することができる。
酵素による糖化処理において、ｐＨは、使用する酵素の種類に応じて適宜選択することができるが、糖の収率を向上させる観点から、好ましくは３．０以上、より好ましくは４．０以上、更に好ましくは４．５以上であり、そして、好ましくは８．０以下、より好ましくは７．０以下、更に好ましくは６．０以下である。
糖化処理の条件を上記ｐＨ範囲に維持する観点から、緩衝液を用いることができる。緩衝液としては、例えば、酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、酒石酸緩衝液、トリス緩衝液、リン酸緩衝生理食塩水等が挙げられる。これらの中でも、酢酸緩衝液が好ましい。
上記ｐＨ範囲に調整する観点から、工程（２）又は（４）から持ち込まれる塩基性物質を中和することが好ましい。例えば中和剤としては、公知の酸を用いることができ、例えば、硫酸、塩酸等が挙げられる。
The pH, temperature, time and amount of enzyme in the saccharification treatment with an enzyme vary depending on the type of enzyme, but can be appropriately selected depending on the type of enzyme used.
In the saccharification treatment with an enzyme, the pH can be appropriately selected according to the type of enzyme used, but from the viewpoint of improving the yield of sugar, it is preferably 3.0 or more, more preferably 4.0 or more. It is more preferably 4.5 or more, and preferably 8.0 or less, more preferably 7.0 or less, still more preferably 6.0 or less.
A buffer solution can be used from the viewpoint of maintaining the saccharification treatment conditions in the above pH range. Examples of the buffer solution include acetate buffer solution, phosphate buffer solution, citric acid buffer solution, borate buffer solution, tartaric acid buffer solution, Tris buffer solution, phosphate buffered saline and the like. Of these, acetate buffer is preferred.
From the viewpoint of adjusting to the above pH range, it is preferable to neutralize the basic substance brought in from the step (2) or (4). For example, as the neutralizing agent, a known acid can be used, and examples thereof include sulfuric acid and hydrochloric acid.
糖化処理における酵素タンパク量は、工程（３）又は工程（４）で得られたグルカン含有組成物の固形分１００質量部に対して、糖の収率の観点から、好ましくは０．０５質量部以上、より好ましくは０．１質量部以上、更に好ましくは０．３質量部以上であり、そして、コストの観点から、好ましくは５質量部以下、より好ましくは３質量部以下、更に好ましくは２質量部以下である。
酵素タンパク質量は、「ＤＣプロテインアッセイキット」（Ｂｉｏ Ｒａｄ社製）を使用し、ウシ血清アルブミンを標準タンパク質とした検量線よりタンパク質量を計算する。
The amount of enzyme protein in the saccharification treatment is preferably 0.05 parts by mass from the viewpoint of sugar yield with respect to 100 parts by mass of the solid content of the glucan-containing composition obtained in step (3) or step (4). The above is more preferably 0.1 part by mass or more, further preferably 0.3 part by mass or more, and from the viewpoint of cost, preferably 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, still more preferably 2 parts. It is less than a part by mass.
The amount of enzyme protein is calculated by using a "DC protein assay kit" (manufactured by BioRad) from a calibration curve using bovine serum albumin as a standard protein.
酵素による糖化処理の温度は、上記酵素に応じて糖化が進行すれば、特に制限はないが、酵素活性の観点から、好ましくは２０℃以上、より好ましくは３０℃以上、更に好ましくは４０℃以上であり、そして、好ましくは６５℃以下、より好ましくは６０℃以下、更に好ましくは５５℃以下である。
酵素による糖化処理の時間は、糖の収率を向上させる観点から、好ましくは５時間以上、より好ましくは１０時間以上、更に好ましくは２４時間以上、より更に好ましくは４８時間以上、より更に好ましくは６０時間以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは１２０時間以下、より好ましくは１００時間以下、更に好ましくは９６時間以下、より更に好ましくは８４時間以下である。
The temperature of the saccharification treatment by the enzyme is not particularly limited as long as the saccharification proceeds according to the above enzyme, but from the viewpoint of enzyme activity, it is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, still more preferably 40 ° C. or higher. And preferably 65 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or lower, still more preferably 55 ° C. or lower.
From the viewpoint of improving the yield of sugar, the time of the saccharification treatment with the enzyme is preferably 5 hours or more, more preferably 10 hours or more, still more preferably 24 hours or more, still more preferably 48 hours or more, still more preferably. It is 60 hours or more, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 120 hours or less, more preferably 100 hours or less, still more preferably 96 hours or less, still more preferably 84 hours or less.
本発明の製造方法により、グルコース等の糖が得られる。
得られた糖からエタノールを製造することができる。エタノールの製造方法としては、例えば、糖を発酵させることでアルコールが得られる。アルコール発酵における酵母の種類、使用量、発酵温度などの各種条件は、使用する酵母に応じて適宜設定することができる。
上記の他にも、糖を用いて、乳酸、フマル酸、クエン酸、コハク酸等の有機酸を製造することができる。これらの有機酸は、各有機酸を産生する酵母を用いて、糖を発酵させることで得られる。
A sugar such as glucose can be obtained by the production method of the present invention.
Ethanol can be produced from the obtained sugar. As a method for producing ethanol, for example, alcohol can be obtained by fermenting sugar. Various conditions such as the type of yeast used in alcoholic fermentation, the amount used, and the fermentation temperature can be appropriately set according to the yeast used.
In addition to the above, organic acids such as lactic acid, fumaric acid, citric acid, and succinic acid can be produced using sugar. These organic acids are obtained by fermenting sugars with yeast that produces each organic acid.
前述した実施形態に関し、本発明は更に以下の草本系バイオマスの処理方法、グルカン含有組成物の製造方法、及び糖の製造方法を開示する。
＜１＞草本系バイオマスを、ニーダーにより粉砕する工程（工程（１））と、
前記粉砕する工程で得られた草本系バイオマスと、塩基性化合物と、水とを、ニーダーにより混合する工程（工程（２））と、
前記混合する工程で得られた草本系バイオマスを、液分と固形分（グルカン含有組成物）とに分離する工程（工程（３））と、
を有し、
前記混合する工程（工程（１））のニーダーは、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、前記シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーである、草本系バイオマスの処理方法。
＜２＞前記分離する工程において、グルカンを含有する固形分（グルカン含有組成物）を得る、グルカン含有組成物の製造方法。
＜３＞草本系バイオマスを、ニーダーにより粉砕する工程（工程（１））と、
前記粉砕する工程で得られた草本系バイオマスと、塩基性化合物と、水とを、ニーダーにより混合する工程（工程（２））と、
前記混合する工程で得られた草本系バイオマスを、液分とグルカンを含有する固形分（グルカン含有組成物）とに分離する工程（工程（３））と、
を有し、
前記混合する工程のニーダーは、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、前記シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーである、グルカン含有組成物の製造方法。
Regarding the above-described embodiment, the present invention further discloses the following method for treating herbaceous biomass, a method for producing a glucan-containing composition, and a method for producing sugar.
<1> A step of crushing herbaceous biomass with a kneader (step (1)) and
A step of mixing the herbaceous biomass obtained in the pulverization step, a basic compound, and water with a kneader (step (2)).
A step (step (3)) of separating the herbaceous biomass obtained in the mixing step into a liquid content and a solid content (glucan-containing composition), and
Have,
The kneader in the mixing step (step (1)) is a kneader in which the kneading blade rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and the protrusions in the cylinder cause the kneading blade in the circumferential direction. A method for treating herbaceous biomass, which is a kneader in which the shearing force applied differs depending on the rotating phase of the cylinder.
<2> A method for producing a glucan-containing composition, which obtains a glucan-containing solid content (glucan-containing composition) in the separation step.
<3> A step of crushing herbaceous biomass with a kneader (step (1)) and
A step of mixing the herbaceous biomass obtained in the pulverization step, a basic compound, and water with a kneader (step (2)).
A step of separating the herbaceous biomass obtained in the mixing step into a liquid content and a solid content containing glucan (glucan-containing composition) (step (3)).
Have,
The kneader in the mixing step is a kneader in which the kneading blade rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and is added by the protrusions in the cylinder according to the rotation phase of the kneading blade in the circumferential direction. A method for producing a glucan-containing composition, which is a kneader having different shearing forces.
＜４＞草本系バイオマスが、好ましくはバガスであり、より好ましくはサトウキビバガスである、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の方法。
＜５＞草本系バイオマスの含水率が、好ましくは３０質量％以上、好ましくは３５質量％以上、好ましくは４０質量％以上であり、そして、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは６５質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の方法。
<4> The method according to any one of <1> to <3>, wherein the herbaceous biomass is preferably bagasse, more preferably sugarcane bagasse.
<5> The water content of the herbaceous biomass is preferably 30% by mass or more, preferably 35% by mass or more, preferably 40% by mass or more, and preferably 70% by mass or less, more preferably 65% by mass or less. The method according to any one of <1> to <4>, more preferably 60% by mass or less.
＜６＞工程（１）のニーダーは、好ましくは内壁に突起物を有するシリンダと、シリンダの長軸方向に配置された回転軸と、回転軸に設けられたニーディングブレードと、回転軸をシリンダ内で回転させる駆動装置とを備える、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の方法。
＜７＞工程（１）において、ニーダーのクリアランスの最小値は、好ましくは１．５ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上、更に好ましくは５．０ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下である、＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の方法。
＜８＞工程（１）のニーダーが、好ましくは、内壁に突起物を有するシリンダと、前記シリンダの長軸方向に配置された回転軸と、前記回転軸に設けられたニーディングブレードと、前記回転軸をシリンダ内で回転させる駆動装置と、を備え、
前記ニーディングブレードが回転軸方向に複数設けられ、
前記突起物が、前記ニーディングブレードの回転軸の軸方向の間に、前記シリンダ内の円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるように配置された、＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の方法。
＜９＞工程（１）のニーダーの回転数が、好ましくは２０ｒｐｍ以上、より好ましくは３０ｒｐｍ以上、更に好ましくは７０ｒｐｍ以上であり、そして、好ましくは２５０ｒｐｍ以下、より好ましくは２００ｒｐｍ以下、更に好ましくは１５０ｒｐｍ以下である、＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の方法。
＜１０＞工程（１）における温度が、好ましくは２０℃以上、より好ましくは４０℃以上、更に好ましくは６０℃以上、より更に好ましく７０℃以上であり、そして、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１６０℃以下、更に好ましくは１３０℃以下、より更に好ましくは１００℃以下である、＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の方法。
＜１１＞工程（１）における処理物の平均繊維長が、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以下、更に好ましくは２０ｍｍ以下であり、そして、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは３ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上である、＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の方法。
<6> The kneader in step (1) preferably has a cylinder having a protrusion on the inner wall, a rotating shaft arranged in the long axis direction of the cylinder, a kneading blade provided on the rotating shaft, and a cylinder having a rotating shaft. The method according to any one of <1> to <5>, comprising a drive device that rotates the inside.
<7> In the step (1), the minimum value of the clearance of the kneader is preferably 1.5 mm or more, more preferably 3.0 mm or more, further preferably 5.0 mm or more, and preferably 15 mm or less. The method according to any one of <1> to <6>, preferably 12 mm or less, more preferably 10 mm or less.
<8> The kneader in step (1) preferably includes a cylinder having a protrusion on the inner wall, a rotating shaft arranged in the long axis direction of the cylinder, and a kneading blade provided on the rotating shaft. It is equipped with a drive device that rotates the rotating shaft in the cylinder.
A plurality of the kneading blades are provided in the direction of the rotation axis.
The protrusions are arranged between the axial directions of the rotation axis of the kneading blade so that the shearing force applied is different depending on the rotation phase of the kneading blade in the circumferential direction in the cylinder, <1. > To the method according to any one of <7>.
<9> The rotation speed of the kneader in step (1) is preferably 20 rpm or more, more preferably 30 rpm or more, further preferably 70 rpm or more, and preferably 250 rpm or less, more preferably 200 rpm or less, still more preferably 150 rpm. The method according to any one of <1> to <8> below.
<10> The temperature in the step (1) is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, still more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher, and preferably 180 ° C. or lower, more preferably. The method according to any one of <1> to <9>, wherein is 160 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower, and even more preferably 100 ° C. or lower.
<11> The average fiber length of the processed product in the step (1) is preferably 50 mm or less, more preferably 30 mm or less, further preferably 20 mm or less, and preferably 1 mm or more, more preferably 3 mm or more, still more preferably. The method according to any one of <1> to <10>, wherein is 5 mm or more.
＜１２＞工程（２）の塩基性化合物が、好ましくはアルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物から選ばれる少なくとも１種であり、より好ましくはアルカリ金属水酸化物であり、更に好ましくは水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選ばれる少なくとも１種であり、より更に好ましくは水酸化ナトリウムである、＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の方法。
＜１３＞工程（２）における塩基性化合物の使用量が、草本系バイオマスの乾燥質量１００質量部に対し、好ましくは６０質量部以下、より好ましくは５０質量部以下、更に好ましくは３０質量部以下、より更に好ましくは２５質量部以下、より更に好ましくは２０質量部以下であり、そして、好ましくは１質量部以上、より好ましくは３質量部以上、更に好ましくは５質量部以上、より更に好ましくは１０質量部以上、より更に好ましくは１２質量部以上である、＜１＞〜＜１２＞のいずれかに記載の方法。
＜１４＞工程（２）における水の使用量が、草本系バイオマスの乾燥質量１００質量部に対し、好ましくは１００質量部以上、より好ましくは１５０質量部以上、更に好ましくは２５０質量部以上であり、そして、好ましくは１，０００質量部以下、より好ましくは５００質量部以下、更に好ましくは３００質量部以下である、＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載の方法。
＜１５＞工程（２）のニーダーが、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、前記シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーである、＜１＞〜＜１４＞のいずれかに記載の方法。
＜１６＞工程（２）において、ニーダーのクリアランスの最小値が、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上、更に好ましくは１．５ｍｍ以上、更に好ましくは３．０ｍｍ以上、更に好ましくは５．０ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下である、＜１＞〜＜１５＞のいずれかに記載の方法。
＜１７＞工程（２）のニーダーの回転数が、好ましくは２０ｒｐｍ以上、より好ましくは３０ｒｐｍ以上、更に好ましくは７０ｒｐｍ以上であり、そして、好ましくは２５０ｒｐｍ以下、より好ましくは２００ｒｐｍ以下、更に好ましくは１５０ｒｐｍ以下である、＜１＞〜＜１６＞のいずれかに記載の方法。
＜１８＞工程（２）における草本系バイオマスの濃度が、草本系バイオマス、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上であり、そして、好ましくは７５質量％以下、より好ましくは５０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下である、＜１＞〜＜１７＞のいずれかに記載の方法。
＜１９＞工程（２）における塩基性化合物の濃度が、草本系バイオマス、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは１．５質量％以上であり、そして、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、より更に好ましくは７質量％以下である、＜１＞〜＜１８＞のいずれかに記載の方法。
＜２０＞工程（２）における水の割合が、草本系バイオマス、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上であり、そして、上記観点及び経済性の観点から、好ましくは８５質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７５質量％以下である、＜１＞〜＜１９＞のいずれかに記載の方法。
＜２１＞工程（２）におけるニーダー内の温度が、好ましくは２０℃以上、好ましくは２５℃以上、好ましくは３０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上、より更に好ましくは７０℃以上、より更に好ましくは７５℃以上、より更に好ましくは８０℃以上であり、そして、好ましくは１１０℃以下、より好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９５℃以下である、＜１＞〜＜２０＞のいずれかに記載の方法。
＜２２＞工程（２）におけるニーダーによる処理時間が、好ましくは１分以上、より好ましくは２分以上、更に好ましくは３分以上であり、そして、好ましくは２０分以下、より好ましくは１５分以下、更に好ましくは１０分以下である、＜１＞〜＜２１＞のいずれかに記載の方法。
<12> The basic compound in step (2) is preferably at least one selected from alkali metal hydroxide and alkaline earth metal hydroxide, more preferably alkali metal hydroxide, and further preferably. The method according to any one of <1> to <11>, wherein is at least one selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide, and more preferably sodium hydroxide.
<13> The amount of the basic compound used in the step (2) is preferably 60 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, still more preferably 30 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the dry mass of the herbaceous biomass. , More preferably 25 parts by mass or less, even more preferably 20 parts by mass or less, and preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, still more preferably. The method according to any one of <1> to <12>, which is 10 parts by mass or more, more preferably 12 parts by mass or more.
<14> The amount of water used in the step (2) is preferably 100 parts by mass or more, more preferably 150 parts by mass or more, and further preferably 250 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the dry mass of the herbaceous biomass. The method according to any one of <1> to <13>, preferably 1,000 parts by mass or less, more preferably 500 parts by mass or less, still more preferably 300 parts by mass or less.
<15> The kneader in step (2) is a kneader in which the kneading blade rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and the protrusions in the cylinder rotate the kneading blade in the circumferential direction. The method according to any one of <1> to <14>, which is a kneader having different shearing forces applied depending on the phase.
<16> In step (2), the minimum value of the kneader clearance is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, still more preferably 1.5 mm or more, still more preferably 3.0 mm or more, still more preferably. The method according to any one of <1> to <15>, wherein is 5.0 mm or more, preferably 15 mm or less, more preferably 12 mm or less, still more preferably 10 mm or less.
<17> The rotation speed of the kneader in step (2) is preferably 20 rpm or more, more preferably 30 rpm or more, further preferably 70 rpm or more, and preferably 250 rpm or less, more preferably 200 rpm or less, still more preferably 150 rpm. The method according to any one of <1> to <16> below.
<18> The concentration of the herbaceous biomass in the step (2) is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, still more preferably 20 with respect to the total amount of the herbaceous biomass, the basic compound, and water. The method according to any one of <1> to <17>, which is 5% by mass or more, preferably 75% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less.
<19> The concentration of the basic compound in the step (2) is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably, with respect to the total amount of the herbaceous biomass, the basic compound, and water. Is 1.5% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less, still more preferably 7% by mass or less, <1> to The method according to any one of <18>.
<20> The proportion of water in step (2) is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 60% by mass, based on the total amount of herbaceous biomass, basic compounds, and water. Any of <1> to <19>, which is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, still more preferably 75% by mass or less, from the above viewpoint and the viewpoint of economic efficiency. The method described in.
<21> The temperature inside the kneader in step (2) is preferably 20 ° C. or higher, preferably 25 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, still more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably. 70 ° C. or higher, more preferably 75 ° C. or higher, even more preferably 80 ° C. or higher, and preferably 110 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, still more preferably 95 ° C. or lower, <1> to The method according to any one of <20>.
<22> The treatment time by the kneader in the step (2) is preferably 1 minute or more, more preferably 2 minutes or more, further preferably 3 minutes or more, and preferably 20 minutes or less, more preferably 15 minutes or less. The method according to any one of <1> to <21>, more preferably 10 minutes or less.
＜２３＞工程（１）におけるニーダー処理における動力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］が、好ましくは０．０１０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．０２０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．０２５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．５０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．２０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である、＜１＞〜＜２２＞のいずれかに記載の方法。
＜２４＞工程（１）におけるニーダー処理における動力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］が、好ましくは０．０１０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．０７ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．１０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．３ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である、＜１＞〜＜２２＞のいずれかに記載の方法。
＜２５＞工程（２）におけるニーダー処理における動力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］が、好ましくは０．００３ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．００４ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．０６０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．０４５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．０３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である、＜１＞〜＜２４＞のいずれかに記載の方法。
＜２６＞工程（２）におけるニーダー処理における動力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］が、好ましくは０．００１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．００３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．００４ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．０５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、更に好ましくは０．０１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である、＜１＞〜＜２４＞のいずれかに記載の方法。
＜２７＞工程（１）及び工程（２）の動力原単位の総和［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］が、好ましくは０．０１ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、より好ましくは０．０３ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上、更に好ましくは０．０５ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以上であり、そして、好ましくは０．３０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは０．２０ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ以下である、＜１＞〜＜２６＞のいずれかに記載の方法。
<23> The power intensity [kWh / kg-dry] in the kneader treatment in the step (1) is preferably 0.010 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.020 kWh / kg-dry or more, still more preferably 0. It is .025 kWh / kg-dry or more, and preferably 0.50 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.30 kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.20 kWh / kg-dry or less, <1> The method according to any one of <22>.
<24> The power intensity [kWh / kg-dry] in the kneader treatment in the step (1) is preferably 0.010 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.07 kWh / kg-dry or more, still more preferably 0. .10kWh / kg-dry or more, preferably 1kWh / kg-dry or less, more preferably 0.5kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.3kWh / kg-dry or less, <1> The method according to any one of ~ <22>.
<25> The power intensity [kWh / kg-dry] in the kneader treatment in the step (2) is preferably 0.003 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.004 kWh / kg-dry or more, and The description in any of <1> to <24>, preferably 0.060 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.045 kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.030 kWh / kg-dry or less. Method.
<26> The power intensity [kWh / kg-dry] in the kneader treatment in the step (2) is preferably 0.001 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.0030 kWh / kg-dry or more, still more preferably 0. It is .004 kWh / kg-dry or more, and preferably 0.1 kWh / kg-dry or less, more preferably 0.05 kWh / kg-dry or less, still more preferably 0.01 kWh / kg-dry or less, <1> The method according to any one of <24>.
<27> The total power intensity [kWh / kg-dry] of the steps (1) and (2) is preferably 0.01 kWh / kg-dry or more, more preferably 0.03 kWh / kg-dry or more. Any of <1> to <26>, more preferably 0.05 kWh / kg-dry or more, preferably 0.30 kWh / kg-dry or less, and more preferably 0.20 kWh / kg-dry or less. The method described in Crab.
＜２８＞工程（２）において、混合後、２８℃以上１００℃以下で３０分以上保持する、＜１＞〜＜２７＞のいずれかに記載の方法。
＜２９＞保持温度が、好ましくは２８℃以上、より好ましくは４０℃以上、更に好ましくは６０℃以上、より更に好ましくは７０℃以上、より更に好ましくは８０℃以上であり、そして、好ましくは１１０℃以下、より好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９５℃以下である、＜２８＞に記載の方法。
＜３０＞保持時間が、好ましくは３０分以上、より好ましくは４５分以上、更に好ましくは６０分以上であり、そして、好ましくは３００分以下、より好ましくは２４０分以下、更に好ましくは１８０分以下である、＜２８＞又は＜２９＞に記載の方法。
<28> The method according to any one of <1> to <27>, wherein after mixing, the mixture is held at 28 ° C. or higher and 100 ° C. or lower for 30 minutes or longer in step (2).
<29> The holding temperature is preferably 28 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, still more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher, and preferably 110. The method according to <28>, wherein the temperature is ℃ or less, more preferably 100 ℃ or less, still more preferably 95 ℃ or less.
<30> The holding time is preferably 30 minutes or more, more preferably 45 minutes or more, further preferably 60 minutes or more, and preferably 300 minutes or less, more preferably 240 minutes or less, still more preferably 180 minutes or less. The method according to <28> or <29>.
＜３１＞工程（３）で得られるグルカン含有組成物中のグルカンの含有量が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４５質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上であり、そして、好ましくは９８質量％以下、より好ましくは９７質量％以下、更に好ましくは９５質量％以下である、＜１＞〜＜３０＞のいずれかに記載の方法。
＜３２＞工程（３）で得られるグルカン含有組成物中のキシランの含有量が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２７質量％以下、更に好ましくは２３質量％以下であり、そして、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である、＜１＞〜＜３１＞のいずれかに記載の方法。
＜３３＞工程（３）で得られるグルカン含有組成物中のリグニンの含有量が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１７質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下、より更に好ましくは１３質量％以下であり、そして、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である、＜１＞〜＜３２＞のいずれかに記載の方法。
＜３４＞工程（３）で得られるグルカン含有組成物中のグルカンの残存率が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは９５質量％以上であり、そして、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９７質量％である、＜１＞〜＜３３＞のいずれかに記載の方法。
＜３５＞工程（３）で得られるグルカン含有組成物中のキシランの残存率が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは８５質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは６５質量％以下であり、そして、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上である、＜１＞〜＜３４＞のいずれかに記載の方法。
＜３６＞工程（３）で得られるグルカン含有組成物中のリグニンの残存率が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３５質量％以下であり、そして、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、更に好ましくは２５質量％以上である、＜１＞〜＜３５＞のいずれかに記載の方法。
<31> The content of glucan in the glucan-containing composition obtained in step (3) is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, still more preferably 50, based on the dry mass of the glucan-containing composition. The method according to any one of <1> to <30>, which is 9% by mass or more, preferably 98% by mass or less, more preferably 97% by mass or less, and further preferably 95% by mass or less.
<32> The content of xylan in the glucan-containing composition obtained in step (3) is preferably 30% by mass or less, more preferably 27% by mass or less, still more preferably 23, based on the dry mass of the glucan-containing composition. The method according to any one of <1> to <31>, which is 1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more.
<33> The content of lignin in the glucan-containing composition obtained in step (3) is preferably 20% by mass or less, more preferably 17% by mass or less, still more preferably 15 in the dry mass of the glucan-containing composition. <1> to <32>, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more, and more preferably 13% by mass or less. The method described in either.
<34> The residual ratio of glucan in the glucan-containing composition obtained in step (3) is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95, based on the dry mass of the glucan-containing composition. The method according to any one of <1> to <33>, which is 9% by mass or more, preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, and further preferably 97% by mass.
<35> The residual ratio of xylan in the glucan-containing composition obtained in step (3) is preferably 85% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, still more preferably 65, based on the dry mass of the glucan-containing composition. The method according to any one of <1> to <34>, which is 5% by mass or less, preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and further preferably 50% by mass or more.
<36> The residual ratio of lignin in the glucan-containing composition obtained in step (3) is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 35, based on the dry mass of the glucan-containing composition. The method according to any one of <1> to <35>, which is 5% by mass or less, preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and further preferably 25% by mass or more.
＜３７＞前記分離する工程（工程（３））で得られたグルカンを含有する固形分を、塩基性化合物に接触させる工程（工程（４））を更に有する、＜１＞〜＜３６＞のいずれかに記載の方法。
＜３８＞工程（４）の塩基性化合物が、好ましくはアルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物から選ばれる少なくとも１種であり、より好ましくはアルカリ金属水酸化物であり、更に好ましくは水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選ばれる少なくとも１種であり、より更に好ましくは水酸化ナトリウムである、＜３７＞に記載の方法。
＜３９＞工程（４）の塩基性化合物の使用量が、工程（３）で得られた固形分１００質量部に対し、好ましくは５００質量部以下、より好ましくは４００質量部以下、更に好ましくは３００質量部以下であり、そして、好ましくは１００質量部以上、より好ましくは１５０質量部以上、更に好ましくは２００質量部以上である、＜３７＞又は＜３８＞に記載の方法。
＜４０＞工程（４）において、水を更に添加し、当該水の使用量が、工程（３）で得られた固形分１００質量部に対し、好ましくは１００質量部以上、より好ましくは５００質量部以上、更に好ましくは１，０００質量部以上であり、そして、好ましくは３，０００質量部以下、より好ましくは２，５００質量部以下、更に好ましくは２，０００質量部以下である、＜３７＞〜＜３９＞のいずれかに記載の方法。
＜４１＞工程（４）の塩基性化合物の濃度が、工程（３）で得られた固形分、塩基性化合物、及び水の総量に対して、好ましくは５質量％以上、より好ましくは８質量％以上、更に好ましくは１０質量％以上であり、そして、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１７質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下である、＜３７＞〜＜４０＞のいずれかに記載の方法。
＜４２＞工程（４）の温度が、好ましくは５℃以上、より好ましくは１０℃以上、更に好ましくは２０℃以上であり、そして、好ましくは５０℃以下、より好ましくは４０℃以下、更に好ましくは３０℃以下である、＜３７＞〜＜４１＞のいずれかに記載の方法。
＜４３＞工程（４）の接触時間が、好ましくは３０秒以上、より好ましくは１分以上、更に好ましくは２分以上であり、そして、好ましくは１０分以下、より好ましくは８分以下、更に好ましくは５分以下である、＜３７＞〜＜４２＞のいずれかに記載の方法。
＜４４＞工程（４）において、接触後、更に５℃以上５０℃以下で５分以上保持する、＜３７＞〜＜４３＞のいずれかに記載の方法。
＜４５＞保持温度が、好ましくは５℃以上、より好ましくは１０℃以上、更に好ましくは２０℃以上であり、そして、好ましくは５０℃以下、より好ましくは４０℃以下、更に好ましくは３０℃以下である、＜３７＞〜＜４４＞のいずれかに記載の方法。
＜４６＞保持時間が、好ましくは３分以上、より好ましくは５分以上、更に好ましくは７分以上であり、そして、好ましくは６０分以下、より好ましくは３０分以下、更に好ましくは２０分以下である、＜３７＞〜＜４５＞のいずれかに記載の方法。
<37> Of <1> to <36>, further comprising a step (step (4)) of bringing the glucan-containing solid content obtained in the separation step (step (3)) into contact with the basic compound. The method described in either.
<38> The basic compound in step (4) is preferably at least one selected from alkali metal hydroxide and alkaline earth metal hydroxide, more preferably alkali metal hydroxide, and further preferably. The method according to <37>, wherein is at least one selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide, and more preferably sodium hydroxide.
<39> The amount of the basic compound used in step (4) is preferably 500 parts by mass or less, more preferably 400 parts by mass or less, still more preferably 400 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the solid content obtained in step (3). The method according to <37> or <38>, wherein the amount is 300 parts by mass or less, preferably 100 parts by mass or more, more preferably 150 parts by mass or more, and further preferably 200 parts by mass or more.
<40> In step (4), water is further added, and the amount of water used is preferably 100 parts by mass or more, more preferably 500 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content obtained in step (3). More than parts, more preferably 1,000 parts by mass or more, and preferably 3,000 parts by mass or less, more preferably 2,500 parts by mass or less, still more preferably 2,000 parts by mass or less, <37. > To <39>.
<41> The concentration of the basic compound in step (4) is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass, based on the total amount of the solid content, basic compound, and water obtained in step (3). % Or more, more preferably 10% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, more preferably 17% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, any of <37> to <40>. The method described in.
<42> The temperature of step (4) is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, further preferably 20 ° C. or higher, and preferably 50 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, further preferably. The method according to any one of <37> to <41>, wherein is 30 ° C. or lower.
<43> The contact time in step (4) is preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer, further preferably 2 minutes or longer, and preferably 10 minutes or shorter, more preferably 8 minutes or shorter, further. The method according to any one of <37> to <42>, preferably 5 minutes or less.
<44> The method according to any one of <37> to <43>, wherein in step (4), the contact is further held at 5 ° C. or higher and 50 ° C. or lower for 5 minutes or longer.
<45> The holding temperature is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, further preferably 20 ° C. or higher, and preferably 50 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, still more preferably 30 ° C. or lower. The method according to any one of <37> to <44>.
<46> The holding time is preferably 3 minutes or more, more preferably 5 minutes or more, further preferably 7 minutes or more, and preferably 60 minutes or less, more preferably 30 minutes or less, still more preferably 20 minutes or less. The method according to any one of <37> to <45>.
＜４７＞前記接触させる工程（工程（４））により得られた液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程（工程（５））を更に有する、＜３７＞〜＜４６＞のいずれかに記載の方法。
＜４８＞工程（５）で得られるグルカン含有組成物のグルカン含有量が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは５５質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上、より更に好ましくは７０質量％以上、より更に好ましくは７５質量％以上であり、そして、好ましくは９８質量％以下、より好ましくは９７質量％以下、更に好ましくは９６質量％以下ある、＜４７＞に記載の方法。
＜４９＞工程（５）で得られるグルカン含有組成物のキシラン含有量が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、より更に好ましくは７質量％以下であり、そして、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上である、＜４７＞又は＜４８＞に記載の方法。
＜５０＞工程（５）で得られるグルカン含有組成物のリグニン含有量が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは２５質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下であり、そして、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である、＜４７＞〜＜４９＞のいずれかに記載の方法。
＜５１＞工程（５）で得られるグルカン含有組成物のグルカンの残存率が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上であり、そして、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９６質量％以下である、＜４７＞〜＜５０＞のいずれかに記載の方法。
＜５２＞工程（５）で得られるグルカン含有組成物のキシランの残存率が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下であり、そして、好ましくは５質量％以上、より好ましくは７質量％以上、更に好ましくは１２質量％以上である、＜４７＞〜＜５１＞のいずれかに記載の方法。
＜５３＞工程（５）で得られるグルカン含有組成物のリグニンの残存率が、グルカン含有組成物の乾燥質量中、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、更に好ましくは２５質量％以下であり、そして、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上である、＜４７＞〜＜５２＞のいずれかに記載の方法。
＜５４＞工程（５）でのキシランの脱離率が、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４５質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上であり、そして、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である、＜４７＞〜＜５３＞のいずれかに記載の方法。
＜５５＞＜１＞〜＜５４＞のいずれかに記載の方法により得られたグルカン含有組成物を酵素により糖化処理する工程（工程（６））を有する、糖の製造方法。
<47> Any of <37> to <46>, further comprising a step (step (5)) of separating the liquid content obtained by the contacting step (step (4)) and the glucan-containing solid content. The method described in Crab.
<48> The glucan content of the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, still more preferably 60% by mass, based on the dry mass of the glucan-containing composition. More preferably 70% by mass or more, further preferably 75% by mass or more, and preferably 98% by mass or less, more preferably 97% by mass or less, still more preferably 96% by mass or less, <47. The method described in>.
<49> The xylan content of the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, still more preferably 10% by mass, based on the dry mass of the glucan-containing composition. The method according to <47> or <48>, wherein the method is further preferably 7% by mass or less, preferably 1% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more.
<50> The lignin content of the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass, based on the dry mass of the glucan-containing composition. The method according to any one of <47> to <49>, wherein the method is as follows, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more.
<51> The residual ratio of glucan in the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, still more preferably 90% by mass, based on the dry mass of the glucan-containing composition. % Or more, and preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, still more preferably 96% by mass or less, according to any one of <47> to <50>.
<52> The residual ratio of xylan in the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass, based on the dry mass of the glucan-containing composition. % Or less, and preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, still more preferably 12% by mass or more, according to any one of <47> to <51>.
<53> The residual ratio of lignin in the glucan-containing composition obtained in step (5) is preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 25% by mass, based on the dry mass of the glucan-containing composition. % Or less, and preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more, according to any one of <47> to <52>.
<54> The elimination rate of xylan in step (5) is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, further preferably 50% by mass or more, and preferably 80% by mass or less. The method according to any one of <47> to <53>, which is more preferably 70% by mass or less, still more preferably 60% by mass or less.
<55> A method for producing sugar, which comprises a step (step (6)) of enzymatically saccharifying the glucan-containing composition obtained by the method according to any one of <1> to <54>.
以下の実施例において、「％」は特に説明のない場合、「質量％」を意味する。 In the following examples, "%" means "mass%" unless otherwise specified.
〔グルカン含有量、キシラン含有量の測定〕
サンプル３００ｍｇ（乾燥質量）に７２％硫酸３ｍＬを加え、３０℃の水浴中で１時間静置した。その後、イオン交換水８４ｍＬを用いて、ガラス製耐圧ビンに移し、１２０℃１時間、オートクレーブにて加熱処理した。得られた処理液にイオン交換水を加え１００ｍＬに調整した。液の一部を取り出し、炭酸カルシウムによってｐＨ５〜６まで中和し、遠心分離により固液分離して上清を取得した。上清中のグルコース及びキシロース量を、高速液体クロマトグラフィー（以下「ＨＰＬＣ」ともいう）を用いて下記の条件で定量し、下記式〔１〕、〔２〕よりグルカン及びキシラン含有量を算出した。
なお、オートクレーブ処理によるグルコースの残存率は下記式〔３〕から求めた。すなわち、グルコース０．５ｇ、７２％硫酸３ｍＬ、イオン交換水８４ｍＬのグルコース標準溶液を作成し、半量について上記のオートクレーブ処理を行い、処理前後のグルコース濃度の変化から算出した。式〔２〕中のキシロースの残存率についても、式〔３〕と同様に算出した。
なお、サンプル濃度は０．００３（ｇ／ｍＬ（０．３ｇ／１００ｍＬ））である。
グルカン含有量（％）＝［｛上清中グルコース濃度（ｇ／ｍＬ）×グルコース残存率／０．９｝／サンプル濃度］×１００ 〔１〕
キシラン含有量（％）＝［｛上清中キシロース濃度（ｇ／ｍＬ）×キシロース残存率／０．８８｝／サンプル濃度］×１００ 〔２〕
グルコース残存率（％）＝処理後標準液のグルコース濃度／処理前標準液のグルコース濃度 〔３〕
＜ＨＰＬＣ測定条件＞
カラム：Ｔｒａｎｓｇｅｏｍｉｃ ＩＣＳｅｐ ＩＣＥ−ＩＯＮ−３００（ＴＣＩ社製）
カラム温度：４０℃
溶離液：０．００８５Ｎの硫酸水溶液
流速：０．４ｍＬ／分
検出器：ＲＩ
[Measurement of glucan content and xylan content]
To 300 mg (dry mass) of the sample, 3 mL of 72% sulfuric acid was added, and the mixture was allowed to stand in a water bath at 30 ° C. for 1 hour. Then, it was transferred to a glass pressure-resistant bottle using 84 mL of ion-exchanged water, and heat-treated in an autoclave at 120 ° C. for 1 hour. Ion-exchanged water was added to the obtained treatment liquid to adjust the volume to 100 mL. A part of the liquid was taken out, neutralized to pH 5 to 6 with calcium carbonate, and solid-liquid separated by centrifugation to obtain a supernatant. The amounts of glucose and xylose in the supernatant were quantified using high performance liquid chromatography (hereinafter also referred to as "HPLC") under the following conditions, and the glucan and xylose contents were calculated from the following formulas [1] and [2]. ..
The residual rate of glucose by the autoclave treatment was calculated from the following formula [3]. That is, a glucose standard solution of 0.5 g of glucose, 3 mL of 72% sulfuric acid, and 84 mL of ion-exchanged water was prepared, and half of the solution was subjected to the above autoclave treatment, and calculated from the change in glucose concentration before and after the treatment. The residual rate of xylose in the formula [2] was also calculated in the same manner as in the formula [3].
The sample concentration is 0.003 (g / mL (0.3 g / 100 mL)).
Glucan content (%) = [{glucose concentration in supernatant (g / mL) x glucose residual rate / 0.9} / sample concentration] x 100 [1]
Xylan content (%) = [{Xylose concentration in supernatant (g / mL) x xylose residual rate / 0.88} / sample concentration] x 100 [2]
Glucose residual rate (%) = Glucose concentration of post-treatment standard solution / Glucose concentration of pre-treatment standard solution [3]
<HPLC measurement conditions>
Column: Transgeomic ICSep ICE-ION-300 (manufactured by TCI)
Column temperature: 40 ° C
Eluent: 0.0085N aqueous sulfuric acid solution Flow rate: 0.4mL / min Detector: RI
〔灰分量の測定〕
電気炉「ＲＯＰ−００１」（アズワン株式会社製）で空のるつぼを６００℃まで加熱後、デシケーター中で放冷し、るつぼの風袋を秤量した。次にサンプル２５０ｍｇ（乾燥質量）をるつぼに加え、６００℃で４時間強熱した。デシケーター中で放冷後、秤量し、風袋質量から増加した質量を灰分量とした。
[Measurement of ash content]
An empty crucible was heated to 600 ° C. in an electric furnace "ROP-001" (manufactured by AS ONE Corporation), allowed to cool in a desiccator, and the tare of the crucible was weighed. Next, 250 mg (dry mass) of the sample was added to the crucible and ignited at 600 ° C. for 4 hours. After allowing to cool in a desiccator, it was weighed and the mass increased from the tare mass was taken as the ash content.
〔リグニン含有量の測定〕
サンプル３００ｍｇ（乾燥質量）に７２％硫酸３ｍＬを加え、３０℃の温浴中で１時間静置した。
その後、イオン交換水８４ｍＬを用いて、ガラス製耐圧ビンに移し、１２０℃１時間、オートクレーブにて加熱処理した。処理後、耐圧瓶内の黒色沈殿をあらかじめ質量を測定しておいたガラス濾過器「１ＧＰ１６」（柴田科学株式会社製）を用いて吸引濾過した。得られた沈殿物は１００℃の熱水約３００ｍＬ、次いで２５℃の冷水約３００ｍＬで洗浄後、８０℃送風乾燥機中で一昼夜乾燥した。得られた乾燥粉体の灰分量を上記手法により測定し、乾燥粉体質量から灰分量を差し引いた質量を酸不溶性リグニン量とした。ろ液は光路長１ｍｍセルを用いて２０５ｎｍ吸光度を測定した。ブランクの吸光度（７２％硫酸とイオン交換水の混合液（３／８４ｖ／ｖ）の２０５ｎｍ吸光度）を差し引いて、カバ由来のリグニンのモル吸光係数１１３Ｌ／ｇ・ｃｍ（参照 日本木材学会編 木質科学実験マニュアル）を用いて、ろ液中に溶存している試薬リグニン相当量を算出し、その量を酸可溶性リグニン量とした。酸不溶性リグニンと酸可溶性リグニン両者の合計量を用いて、下記式〔４〕から、リグニン含有量（％）を求めた。
リグニン含有量（％）＝［｛酸不溶性リグニンと酸可溶性リグニン両者の合計（ｇ）｝
／サンプル質量（ｇ（０．３ｇ））］×１００ 〔４〕
[Measurement of lignin content]
3 mL of 72% sulfuric acid was added to 300 mg (dry mass) of the sample, and the mixture was allowed to stand in a warm bath at 30 ° C. for 1 hour.
Then, it was transferred to a glass pressure-resistant bottle using 84 mL of ion-exchanged water, and heat-treated in an autoclave at 120 ° C. for 1 hour. After the treatment, the black precipitate in the pressure-resistant bottle was suction-filtered using a glass filter "1GP16" (manufactured by Shibata Scientific Technology Co., Ltd.) whose mass had been measured in advance. The obtained precipitate was washed with about 300 mL of hot water at 100 ° C. and then with about 300 mL of cold water at 25 ° C., and then dried in an 80 ° C. blower dryer for 24 hours. The ash content of the obtained dry powder was measured by the above method, and the mass obtained by subtracting the ash content from the mass of the dry powder was defined as the acid-insoluble lignin mass. For the filtrate, the absorbance at 205 nm was measured using a cell having an optical path length of 1 mm. Subtracting the absorbance of the blank (205 nm absorbance of a mixture of 72% sulfuric acid and ion-exchanged water (3 / 84v / v)), the molar absorption coefficient of lignin derived from hippopotamus is 113 L / g · cm (see Wood Science, Japan). Using the experimental manual), the amount equivalent to the reagent lignin dissolved in the filtrate was calculated, and the amount was defined as the amount of acid-soluble lignin. Using the total amount of both acid-insoluble lignin and acid-soluble lignin, the lignin content (%) was determined from the following formula [4].
Lignin content (%) = [{Total of both acid-insoluble lignin and acid-soluble lignin (g)}
/ Sample mass (g (0.3 g))] x 100 [4]
〔各成分残存率〕
成分残存率は、原料バイオマス及び工程（３）又は工程（５）で得られた固形分の乾燥品を上記の方法を用いて、グルカン含有量、キシラン含有量、及びリグニン含有量を算出し、下記式（Ｉ）〜（III）により求める。
なお、収率とは、工程（３）（工程（４）を実施する場合には、工程（３）及び工程（５））で得られた固形分及び液分の乾燥質量の合計を、原料バイオマスの乾燥質量で除した値である。
グルカン残存率（％）＝｛（グルカン含有量（ｇ））／（原料バイオマス中グルカン含有量（ｇ）×収率）｝×１００ （Ｉ）
キシラン残存率（％）＝｛（キシラン含有量（ｇ））／（原料バイオマス中キシラン含有量（ｇ）×収率）｝×１００ （II）
リグニン残存率（％）＝｛（リグニン含有量（ｇ））／（原料バイオマス中リグニン含有量（ｇ）×収率）｝×１００ （III）
[Residual rate of each component]
For the component residual ratio, the glucan content, xylan content, and lignin content were calculated from the raw material biomass and the dried product of the solid content obtained in step (3) or step (5) using the above method. It is calculated by the following formulas (I) to (III).
The yield is the sum of the dry masses of the solid content and the liquid content obtained in the step (3) (when the step (4) is carried out, the step (3) and the step (5)) as a raw material. It is a value divided by the dry mass of biomass.
Glucan residual rate (%) = {(glucan content (g)) / (glucan content in raw material biomass (g) x yield)} x 100 (I)
Xylan residual rate (%) = {(xylan content (g)) / (xylan content in raw material biomass (g) x yield)} x 100 (II)
Lignin residual rate (%) = {(lignin content (g)) / (lignin content in raw material biomass (g) x yield)} x 100 (III)
〔液分中のリグニン脱離率、キシラン脱離率〕
工程（３）又は工程（５）で得られた液分のリグニン脱離率及びキシラン脱離率を上記〔各成分残存率〕の方法を用いた、キシラン及びリグニンの残存率から下記式により求める。
リグニン脱離率（％）＝１００−工程（３）のリグニン残存率（％）
キシラン脱離率（％）＝工程（３）のキシラン残存率（％）―工程（５）の残存率（％）
[Lignin desorption rate in liquid, xylan desorption rate]
The lignin desorption rate and the xylan desorption rate of the liquid content obtained in the step (3) or the step (5) are determined by the following formula from the residual rates of xylan and lignin using the method of the above [residual rate of each component]. ..
Lignin desorption rate (%) = 100-Lignin residual rate (%) in step (3)
Xylan desorption rate (%) = xylan residual rate (%) in step (3) -residual rate (%) in step (5)
〔動力原単位及びその総和〕
各々ニーダーを用いての処理時の運転負荷動力［ｋＷ］を処理量［ｋｇ−ｄｒｙ］にて除した値Ｘを求めた。運転負荷動力［ｋＷ］は、処理時の全負荷電力量［ｋＷｈ］を処理時間［ｈ］で除じた値に、無負荷動力［ｋＷ］で減じて求めた。なお、無負荷動力［ｋＷ］とは、処理物の流入・仕込みを行わず、各々ニーダーの空運転状態であり、各々１５分から３０分程度の平均値動力を用いるが、空運転開始５分程度は、機械がなじむまでの振れの影響を排除するために、計算から除外した。なお、「ｋｇ−ｄｒｙ」とは、処理物の乾燥重量を意味する。
また、各無負荷動力［ｋＷ］および、各全負荷電力量［ｋＷｈ］の測定には、クランプオンパワーハイテスタ３１６９とクランプオンセンサ９６６０（日置電機株式会社社製）を用いた。
処理物の各ニーダーにおける値Ｘ［ｋＷ／ｋｇ−ｄｒｙ］に各ニーダーでの処理時間（系内での滞留時間）［ｈ］を乗じた値を動力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］とした。各ニーダーでの算出値の合計を動力原単位の総和［ｋＷｈ／ｋｇ−ｄｒｙ］とした。
[Power intensity and its total]
The value X obtained by dividing the operating load power [kW] at the time of processing using each kneader by the processing amount [kg-dry] was obtained. The operating load power [kW] was obtained by dividing the total load electric energy [kWh] during processing by the processing time [h] and subtracting it by the no-load power [kW]. The no-load power [kW] is a state in which the kneader is idle without inflow or preparation of the processed material, and the average power of about 15 to 30 minutes is used for each, but about 5 minutes after the start of the idle operation. Was excluded from the calculation in order to eliminate the effect of runout until the machine became familiar. In addition, "kg-dry" means the dry weight of the processed product.
Further, a clamp-on power high tester 3169 and a clamp-on sensor 9660 (manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.) were used for measuring each no-load power [kW] and each total load electric energy [kWh].
The value obtained by multiplying the value X [kW / kg-dry] of the processed material in each kneader by the processing time (residence time in the system) [h] in each kneader was defined as the power intensity unit [kWh / kg-dry]. .. The sum of the calculated values for each kneader was taken as the sum of the power intensity units [kWh / kg-dry].
〔糖化率〕
工程（６）終了後の糖化液１ｍＬをマイクロチューブに取り、遠心分離「チビタンＲ」（日立工機株式会社製、遠心力２００Ｇ、３分処理）によって沈殿物と上清液を分離した。分離後の上清を０．０８５Ｎの硫酸水溶液と混合して反応を停止させ、混合液を孔径０．２μｍのセルロースアセテートフィルタで濾過し、０．０８５Ｎの硫酸水溶液で１０倍に希釈し、ＨＰＬＣを用い、前記条件でグルコース及びキシロース濃度を定量した。下記式〔５〕からグルコースの糖化率を算出した。式〔５〕中、バイオマス試料は、糖化処理を行なったバイオマス試料を意味する。グルコース収率は塩基性化合物処理後に残存しているグルカン収率とグルコースの糖化率の積で算出した。
グルコース糖化率（％）＝上清中のグルコース濃度（ｇ／ｍＬ）／［｛バイオマス試料濃度（ｇ／ｍＬ（乾燥質量換算））×グルカン含有量（ｇ／ｇ−バイオマス試料）｝／０．９］×１００ 〔５〕
[Saccharification rate]
After completion of the step (6), 1 mL of the saccharified solution was taken in a microtube, and the precipitate and the supernatant were separated by centrifugation "Chibitan R" (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., centrifugal force 200 G, 3 minutes treatment). The supernatant after separation is mixed with a 0.085 N sulfuric acid aqueous solution to stop the reaction, the mixed solution is filtered through a cellulose acetate filter having a pore size of 0.2 μm, diluted 10-fold with a 0.085 N sulfuric acid aqueous solution, and HPLC Was used to quantify glucose and xylose concentrations under the above conditions. The glucose saccharification rate was calculated from the following formula [5]. In the formula [5], the biomass sample means a biomass sample that has undergone saccharification treatment. The glucose yield was calculated by multiplying the yield of glucan remaining after the treatment with the basic compound by the saccharification rate of glucose.
Glucose saccharification rate (%) = glucose concentration in supernatant (g / mL) / [{biomass sample concentration (g / mL (dry mass conversion)) x glucan content (g / g-biomass sample)} / 0. 9] x 100 [5]
実施例１
〔工程（１）〕
草本系バイオマス原料として、サトウキビバガス［サトウキビの搾りかす、グルカン含有量３８．８％、キシラン含有量２４．０％、リグニン含有量２２．２％対乾燥原料換算、水分含有率５０％対全量］を、多段ニーダー「Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ Ｄ２０型」（株式会社大善製、原動機７．５ｋｗ仕様 ３段）に、前記バガスを乾燥質量０．７ｋｇ／分で投入し、１段目及び２段目で乾式粉砕し、一次処理バイオマス（平均繊維長：１５ｍｍ）を得た。
〔工程（２）〕
前記ニーダーの２段目から３段目への供給部に２０％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を、水酸化ナトリウムの濃度が原料バガスの乾燥質量１００質量部に対して１６質量部、また、固形分濃度２５％となるよう、５０℃の温水で希釈しながら定量ポンプで投入し、一次処理バイオマスと水酸化ナトリウム水溶液を前記ニーダーの３段目で湿式混合処理した。
この時の投入時の原料温度は２５℃、１段目処理後出口温度は７７℃、２段目処理出口温度は９８℃、３段目出口温度は７５℃であった。
得られた混合物を耐熱袋（エスクリニカパック ＷＬ）に約５ｋｇ程度ずつに小分けし、恒温槽内で保持温度７２℃、保持時間１５０分にて保持する工程を経た後、二次処理バイオマスを得た。
〔工程（３）〕
次に、工程（２）で得られた二次処理バイオマスを、容量３５０Ｌパルパ（株式会社大善製、ランナー翼径１８０ｍｍ、回転数１，４６０ｒｐｍ）に入れ、水を添加し、固形分濃度が５％となるように希釈した。次に、ＳＵＳ３１６製平織金網４００メッシュで濾過により固形分と液分に分離し、濾液の電気導電率が１００ｍｓ／ｍ以下となるまで、純水で水洗を行い、グルカンを含有する固形分を回収した。成分分析の結果を表２に示す。
〔工程（６）〕
工程（３）で得られたグルカンを含有する固形分（グルカン含有量：５５％）を下記に示す方法で糖化処理を行った。
工程（３）で得られた固形分１，５００ｍｇ（乾燥質量として）を蓋つきスクリュー管（株式会社マルエム製、Ｎｏ．７，胴径φ３５×深さ７８ｍｍ）に投入し、水、１Ｍ硫酸及び１００ｍＭ酢酸緩衝液３ｍＬを添加して合計３０ｍＬでｐＨが５．０となるように調整した。得られた混合液に対し、工程（３）で得られた固形分の乾燥質量当たり、酵素使用量３ｍｇ／ｇとなるよう酵素製剤２７ｍｇ（酵素タンパク量４．５ｍｇ）を加え、振とう攪拌機「ＢＲ−２１ＵＭ」（ＴＡＩＴＥＣ社製、回転数１５０ｒｐｍ）にて攪拌しながら５０℃で、７２時間糖化を行った。酵素製剤は市販の「Ｃｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２」（ノボザイムズ社製）を用いた。この際、Ｃｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２のタンパク質量は２００ｇ／Ｌ、密度１．１９９５７ｇ／ｍＬとして計算した。結果を表２に示す。
Example 1
[Step (1)]
As a herbaceous biomass raw material, sugar cane bagasse [sugar cane squeezed residue, glucan content 38.8%, xylan content 24.0%, lignin content 22.2% vs. dry raw material equivalent, water content 50% vs. total amount] Into the multi-stage kneader "E. Gymmic D20 type" (manufactured by Daizen Co., Ltd., prime mover 7.5 kW specification 3 stages), the bagasse was put into a dry mass of 0.7 kg / min, and the first and second stages were dry. The mixture was pulverized to obtain a primary treatment biomass (average fiber length: 15 mm).
[Step (2)]
A 20% aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) was added to the supply section of the kneader from the second stage to the third stage, and the concentration of sodium hydroxide was 16 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dry mass of the raw material bagasse, and was solid. The mixture was diluted with warm water at 50 ° C. and charged with a metering pump so that the concentration was 25%, and the primary treated biomass and the aqueous sodium hydroxide solution were wet-mixed in the third stage of the kneader.
At this time, the raw material temperature at the time of charging was 25 ° C., the outlet temperature after the first stage treatment was 77 ° C., the outlet temperature for the second stage treatment was 98 ° C., and the outlet temperature for the third stage treatment was 75 ° C.
The obtained mixture is subdivided into heat-resistant bags (Escrinica pack WL) in a heat-resistant bag (Escrinica pack WL) in a holding temperature of 72 ° C. and a holding time of 150 minutes in a constant temperature bath, and then a secondary treatment biomass is obtained. It was.
[Step (3)]
Next, the secondary treated biomass obtained in step (2) was placed in a capacity of 350 L Palpa (manufactured by Daizen Co., Ltd., runner blade diameter 180 mm, rotation speed 1,460 rpm), water was added, and the solid content concentration was 5. Diluted to%. Next, it is separated into solid and liquid by filtration with a plain weave wire mesh 400 mesh made of SUS316, and washed with pure water until the electric conductivity of the filtrate becomes 100 ms / m or less, and the solid content containing glucan is recovered. did. The results of the component analysis are shown in Table 2.
[Step (6)]
The glucan-containing solid content (glucan content: 55%) obtained in step (3) was saccharified by the method shown below.
The solid content of 1,500 mg (as a dry mass) obtained in the step (3) was put into a screw tube with a lid (manufactured by Maruemu Corporation, No. 7, body diameter φ35 x depth 78 mm), and water, 1 M sulfuric acid and 3 mL of 100 mM acetate buffer was added to adjust the pH to 5.0 with a total of 30 mL. To the obtained mixed solution, 27 mg of an enzyme preparation (4.5 mg of enzyme protein) was added so that the amount of enzyme used was 3 mg / g per dry mass of the solid content obtained in step (3), and the shaking stirrer " The saccharification was carried out at 50 ° C. for 72 hours while stirring with "BR-21UM" (manufactured by TAITEC, rotation speed 150 rpm). As the enzyme preparation, a commercially available "Cellic CTec2" (manufactured by Novozymes) was used. At this time, the protein amount of Cellic CTec2 was calculated as 200 g / L and the density was 1.19957 g / mL. The results are shown in Table 2.
実施例２
〔工程（１）〕
実施例１と同様の多段ニーダーを用いて、３段目での水酸化ナトリウム水溶液及び希釈水の添加を行わず、３段目まで処理し、一次処理バイオマス（平均繊維長：１０ｍｍ）を得た。なお、３段目出口温度は９８℃であった。
〔工程（２）〕
工程（１）で得られた一次処理バイオマスをＺ翼ラボニーダー「卓上ニーダー ＰＮＶ−１型」（株式会社入江商会製）に入れ、水酸化ナトリウム水溶液と水を、実施例１と同比率となるように添加し、表１に示す混合温度及び時間にて、混合処理した。得られた混合物を表１の保持条件で保持する工程を経た後、二次処理バイオマスを得た。
〔工程（３）〕
次に、工程（２）で得られた二次処理バイオマスを、固形分濃度５％になるように水で希釈し、実施例１と同様の条件で濾過により固形分と液分に分離し、固形分の水洗を行い、グルカンを含有する固形分を回収した。成分分析の結果を表２に示す。
〔工程（６）〕
工程（３）で得られたグルカンを含有する固形分（グルカン含有量：５４％）を実施例１の工程（６）に示す方法と同様の方法で糖化処理を行った。結果を表２に示す。
Example 2
[Step (1)]
Using the same multi-stage kneader as in Example 1, the treatment was performed up to the third stage without adding the sodium hydroxide aqueous solution and the diluted water in the third stage to obtain the primary treated biomass (average fiber length: 10 mm). .. The third stage outlet temperature was 98 ° C.
[Step (2)]
The primary treated biomass obtained in step (1) is placed in a Z-wing lab kneader "Desktop kneader PNV-1 type" (manufactured by Irie Shokai Co., Ltd.), and the sodium hydroxide aqueous solution and water have the same ratio as in Example 1. Was added to and mixed at the mixing temperature and time shown in Table 1. After undergoing a step of holding the obtained mixture under the holding conditions shown in Table 1, a secondary treated biomass was obtained.
[Step (3)]
Next, the secondary treated biomass obtained in step (2) was diluted with water so as to have a solid content concentration of 5%, and separated into solid and liquid by filtration under the same conditions as in Example 1. The solid content was washed with water to recover the solid content containing glucan. The results of the component analysis are shown in Table 2.
[Step (6)]
The glucan-containing solid content (glucan content: 54%) obtained in step (3) was saccharified in the same manner as in step (6) of Example 1. The results are shown in Table 2.
実施例３〜７
実施例２の工程（１）の条件を表１に示すように変更し、工程（２）の水酸化ナトリウム水溶液量を表１に示す濃度となる量に変更した以外は、実施例２と同様にして、固形分と液分に分離し、固形分の回収と糖化処理を行った。工程（１）後の一次処理バイオマスの平均繊維長は、実施例３，６では１５ｍｍであり、実施例４，７では２５ｍｍ、実施例５では１０ｍｍであった。
結果を表２に示す。なお、実施例３，６については、工程（１）での処理における運転負荷動力を高める手段として、２段目出口にて排出口を狭く規制し（背圧をかけ）処理を行った。
Examples 3-7
Same as in Example 2 except that the conditions of step (1) of Example 2 were changed as shown in Table 1 and the amount of the aqueous sodium hydroxide solution in Step (2) was changed to the amount shown in Table 1. Then, the solid content and the liquid content were separated, and the solid content was recovered and saccharified. The average fiber length of the primary treated biomass after the step (1) was 15 mm in Examples 3 and 6, 25 mm in Examples 4 and 7, and 10 mm in Example 5.
The results are shown in Table 2. In Examples 3 and 6, the discharge port was narrowly regulated (back pressure was applied) at the outlet of the second stage as a means for increasing the driving load power in the process in the step (1).
比較例１〜３
実施例２において、工程（１）を行わず、草本系バイオマス原料及び工程（２）の条件を表１に示す条件に変更した以外は、実施例２と同様にして、固形分と液分に分離し、固形分の回収と糖化処理を行った。結果を表２に示す。
Comparative Examples 1-3
In Example 2, the solid content and the liquid content were adjusted in the same manner as in Example 2 except that the conditions of the herbaceous biomass raw material and the step (2) were changed to the conditions shown in Table 1 without performing the step (1). It was separated, and the solid content was recovered and saccharified. The results are shown in Table 2.
比較例４、５
実施例２において、工程（１）を行わず、草本系バイオマス原料及び工程（２）の条件を表１に示す条件に変更した以外は、実施例２と同様にして、固形分と液分に分離し、固形分の回収を行った。結果を表２に示す。なお、工程（３）におけるグルカンの含有量が低かったため、糖化処理は行わなかった。
Comparative Examples 4 and 5
In Example 2, the solid content and the liquid content were adjusted in the same manner as in Example 2 except that the conditions of the herbaceous biomass raw material and the step (2) were changed to the conditions shown in Table 1 without performing the step (1). It was separated and the solid content was recovered. The results are shown in Table 2. Since the content of glucan in the step (3) was low, the saccharification treatment was not performed.
実施例８
〔工程（４）〕
実施例１の工程（３）で得られた固形分を、ラボパルパーに入れ、固形分量５％、塩基性化合物量１２％となるように、４８％水酸化ナトリウム水溶液及び水を添加、混合し、その後、リファイナーで処理し、三次処理バイオマスを得た。次に、得られた三次処理バイオマスを表３に示す条件にて保持する工程を経た。
〔工程（５）〕
その後、実施例１と同様の条件で濾過及び水洗を行い、固形分と液分に分離し、固形分を回収した。成分分析の結果を表４に示す。
〔工程（６）〕
工程（５）で得られたグルカンを含有する固形分（グルカン含有量：７８％）を実施例１の工程（６）に示す方法と同様の方法で糖化処理を行った。結果を表４に示す。
Example 8
[Step (4)]
The solid content obtained in the step (3) of Example 1 was placed in a lab pulper, and a 48% aqueous sodium hydroxide solution and water were added and mixed so that the solid content was 5% and the basic compound content was 12%. Then, it was treated with a refiner to obtain a tertiary treated biomass. Next, the obtained tertiary-treated biomass was held under the conditions shown in Table 3.
[Step (5)]
Then, it was filtered and washed with water under the same conditions as in Example 1, separated into solids and liquids, and the solids were recovered. The results of the component analysis are shown in Table 4.
[Step (6)]
The glucan-containing solid content (glucan content: 78%) obtained in step (5) was saccharified in the same manner as in step (6) of Example 1. The results are shown in Table 4.
実施例９〜１１及び比較例６
実施例８の処理固形分及び工程（４）の条件を表３に示すように変更した以外は、実施例８と同様にして固形分の回収と糖化処理を行った。結果を表４に示す。
Examples 9-11 and Comparative Example 6
The solid content was recovered and the saccharification treatment was carried out in the same manner as in Example 8 except that the treated solid content of Example 8 and the conditions of step (4) were changed as shown in Table 3. The results are shown in Table 4.
（実施例各条件の説明）
（原料）
未粉砕バガス：サトウキビの搾りかす、グルカン含有量３８．８％、キシラン含有量２４．０％、リグニン含有量２２．２％対乾燥原料換算、水分含有率５０％対全量
粗粉砕バガス：上記未粉砕バガスを、一軸式破砕機「ＵＧ０３−４８０ＹＧ（Ｆ）Ｌ」（株式会社ホーライ製）にて、繊維長が１０ｍｍ以下となるように粗粉砕し、粗粉砕バガスを得た。
(Explanation of each condition in Example)
(material)
Unground bagasse: sugar cane pomace, glucan content 38.8%, xylan content 24.0%, lignin content 22.2% vs. dry raw material equivalent, water content 50% vs. total crude crushed bagasse: not mentioned above The crushed bagasse was coarsely crushed with a uniaxial crusher "UG03-480YG (F) L" (manufactured by Horai Co., Ltd.) so that the fiber length was 10 mm or less to obtain a coarsely crushed bagasse.
（ニーダーの装置条件）
＜Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ＞
装置概要：株式会社大善製、Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ Ｄ２０型
原動機：７．５ｋＷ／段
ニーダー段数：３台（３段）
シリンダ径：２００ｍｍ
ブレード径：１８５ｍｍ
クリアランスの最小値：７．５ｍｍ（ニーディングブレード最大径と内壁間）
固定ブロックブレード：位相０°、９０°
回転数：１００ｒｐｍ
原料投入速度：バイオマス乾燥質量０．７ｋｇ／分
(Kneader device conditions)
<E. Gimmick>
Equipment overview: Daizen Co., Ltd., E.I. Gimmick D20 type prime mover: 7.5kW / stage Number of kneader stages: 3 units (3 stages)
Cylinder diameter: 200 mm
Blade diameter: 185 mm
Minimum clearance: 7.5 mm (between the maximum diameter of the kneading blade and the inner wall)
Fixed block blade: Phase 0 °, 90 °
Rotation speed: 100 rpm
Raw material input rate: Biomass dry mass 0.7 kg / min
＜Ｚ翼ラボニーダー＞
装置概要：株式会社入江商会製、卓上ニーダー ＰＮＶ−１型（双椀ニーダー）
原動機：０．２５ｋＷ
ニーダー段数：１台（１段）
攪拌翼：Ｚ翼
翼径：７０ｍｍ
翼幅：１９ｍｍ
クリアランスの最小値：１．０ｍｍ（スクリュー最大径と内壁間）
回転数：３０ｒｐｍ（実施例２〜７）、６８ｒｐｍ（比較例１〜３）
仕込み量：バイオマス乾燥質量０．０１８８ｋｇ／バッチ
<Z Wing Lab Kneader>
Equipment overview: Desktop kneader PNV-1 type (double bowl kneader) manufactured by Irie Shokai Co., Ltd.
Motor: 0.25kW
Number of kneader stages: 1 unit (1 stage)
Stirring blade: Z blade Blade diameter: 70 mm
Wingspan: 19mm
Minimum clearance: 1.0 mm (between the maximum screw diameter and the inner wall)
Rotation speed: 30 rpm (Examples 2 to 7), 68 rpm (Comparative Examples 1 to 3)
Charge amount: Biomass dry mass 0.0188 kg / batch
＜パーカー二軸＞
装置概要：日本パーカーライジング株式会社製、二軸混練押出機、ＨＫ−２５Ｄ（Ｄ４１）型
原動機：１５ｋＷ
スクリュー径：２５ｍｍ
クリアランスの最小値：０．５ｍｍ（スクリュー最大径と内壁間）
回転数：１００ｒｐｍ
原料投入速度：バイオマス乾燥質量０．００３２ｋｇ／分
<Parker biaxial>
Equipment overview: Nihon Parker Rising Co., Ltd., twin-screw kneading extruder, HK-25D (D41) type prime mover: 15 kW
Screw diameter: 25 mm
Minimum clearance: 0.5 mm (between the maximum screw diameter and the inner wall)
Rotation speed: 100 rpm
Raw material input rate: Biomass dry mass 0.0032 kg / min
（工程（４）実施例に用いた機器類）
＜リファイナー＞
装置概要：熊谷理機工業株式会社製、ＫＲＫディスクリファイナー
プレート：Ｄ
回転数：３，０００ｒｐｍ
先端周速：４７．９１ｍ／ｓｅｃ
プレートギャップ：ほぼ０、バイオマススラリー１パス通液処理
処理量：バイオマススラリー量２，０００ｍＬ
(Equipment used in step (4) Example)
<Refiner>
Equipment overview: KRK Disc Refiner Plate: D, manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.
Rotation speed: 3,000 rpm
Tip peripheral speed: 47.91 m / sec
Plate gap: Approximately 0, 1 pass of biomass slurry Processed amount: 2,000 mL of biomass slurry
＜ラボパルパー＞
装置概要：熊谷理機工業株式会社製、ＪＩＳ標準離解機
回転数：１，４４０ｒｐｍ
先端周速：６．０３ｍ／ｓｅｃ
処理量：バイオマススラリー量２，０００ｍＬ
混合時間：４分
<Lab Palper>
Equipment overview: JIS standard releaser, manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. Rotation speed: 1,440 rpm
Tip peripheral speed: 6.03 m / sec
Processing amount: Biomass slurry amount 2,000 mL
Mixing time: 4 minutes
＜ディスパ＞
装置概要：プライミックス株式会社製、ロボミックス
攪拌形式：攪拌ホモディスパ２．５型
翼径：３８．９１ｍｍ
回転数：４，０００ｒｐｍ
先端周速：８．１５ｍ／ｓｅｃ
処理ポット：８００ｍＬ（内径９１．１２ｍｍ）
処理量：バイオマススラリー量５００ｍＬ
<Disupa>
Equipment overview: Robomix manufactured by Plymix Co., Ltd. Stirring type: Stirring Homodispa 2.5 type Blade diameter: 38.91 mm
Rotation speed: 4,000 rpm
Tip peripheral speed: 8.15 m / sec
Processing pot: 800 mL (inner diameter 91.12 mm)
Processing amount: Biomass slurry amount 500 mL
表１中、注釈、略語等は以下の意味である。
＊１ バイオマスの乾燥質量１００質量部に対する添加量（質量部）
＊２ 動力原単位の総和は、工程（１）及び工程（２）の合計値
＜装置＞
Ｅ−１：Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ １段
Ｅ−２：Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ ２段
Ｅ−３：Ｅ．Ｇｉｍｍｉｃｋ ３段
Ｚ：Ｚ翼ラボニーダー
Ｐ：パーカ二軸
上記の各装置の詳細は、前述のとおりである。
In Table 1, annotations, abbreviations, etc. have the following meanings.
* 1 Addition amount (parts by mass) with respect to 100 parts by mass of dry mass of biomass
* 2 The total power unit is the total value of process (1) and process (2) <device>
E-1: E. Gimmick 1st stage E-2: E.I. Gimmick 2nd stage E-3: E. Gimmick 3-stage Z: Z-wing lab kneader P: Parker biaxial The details of each of the above devices are as described above.
表２中、注釈、略語等は以下の意味である。
＊１ グルカン収率が低いため工程（６）未実施
In Table 2, annotations, abbreviations, etc. have the following meanings.
* 1 Step (6) has not been carried out due to low glucan yield.
表３中、注釈、略語等は以下の意味である。
＊１ 実施例１の工程（３）で得られた固形分
＊２ 比較例１の工程（３）で得られた固形分
＊３ 工程（３）で得られたバイオマスの乾燥質量１００質量部に対する添加量（質量部）
＜装置＞
ＬＰ：ラボパルパー
Ｌ：リファイナー
Ｄ：ディスパ
Ｓ：スターラー撹拌
上記の各装置の詳細は、前述のとおりである。
In Table 3, annotations, abbreviations, etc. have the following meanings.
* 1 Solid content obtained in step (3) of Example 1 * 2 Solid content obtained in step (3) of Comparative Example 1 * 3 With respect to 100 parts by mass of dry mass of biomass obtained in step (3). Addition amount (part by mass)
<Device>
LP: Lab Pulper L: Refiner D: Dispa S: Stirrer Stirrer Details of each of the above devices are as described above.
表に示すように、実施例の方法で得られた処理バイオマスはグルカンの糖化率が高く、効率よくグルコース組成物を製造することができる。 As shown in the table, the treated biomass obtained by the method of the example has a high saccharification rate of glucan, and a glucose composition can be efficiently produced.
１：ニーダー
２：シリンダ
２１：固定ブロックブレード
２２：原料投入部
２３：排出口
３：回転軸
４：ニーディングブレード
５：駆動装置
６：スクリュー
ｃ：回転軸の中心
ｅ：ニーディングブレードの端部
1: Kneader 2: Cylinder 21: Fixed block blade 22: Raw material input part 23: Discharge port 3: Rotating shaft 4: Kneading blade 5: Drive device 6: Screw c: Center of rotating shaft e: End of kneading blade
Claims (14)
前記粉砕する工程で得られた草本系バイオマスと、塩基性化合物と、水とを、ニーダーにより混合する工程と、
前記混合する工程で得られた草本系バイオマスを、液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程と、
前記分離する工程で得られたグルカンを含有する固形分を、塩基性化合物に接触させる工程と、
前記接触させる工程により得られた液分とグルカンを含有する固形分とに分離する工程と
を有し、
前記粉砕する工程のニーダーは、ニーディングブレードが、内壁に突起物を有するシリンダ内で回転するニーダーであって、前記シリンダ内の突起物によって、円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるニーダーである、グルカン含有組成物の製造方法。 The process of crushing herbaceous biomass with a kneader,
A step of mixing the herbaceous biomass obtained in the pulverization step, a basic compound, and water with a kneader.
A step of separating the herbaceous biomass obtained in the mixing step into a liquid content and a solid content containing glucan, and
The step of bringing the glucan-containing solid content obtained in the separation step into contact with the basic compound, and
It has a step of separating the liquid content obtained by the contacting step and the solid content containing glucan .
The kneader in the crushing step is a kneader in which the kneading blade rotates in a cylinder having protrusions on the inner wall, and is added by the protrusions in the cylinder according to the rotation phase of the kneading blade in the circumferential direction. A method for producing a glucan-containing composition, which is a kneader having different shearing forces.
前記ニーディングブレードが回転軸方向に複数設けられ、
前記突起物が、前記ニーディングブレードの回転軸の軸方向の間に、前記シリンダ内の円周方向においてニーディングブレードの回転する位相により付加される剪断力が異なるように配置された、請求項１又は２に記載のグルカン含有組成物の製造方法。 The kneader in the crushing step includes a cylinder having a protrusion on the inner wall, a rotating shaft arranged in the long axis direction of the cylinder, a kneading blade provided on the rotating shaft, and the rotating shaft in the cylinder. Equipped with a rotating drive device,
A plurality of the kneading blades are provided in the direction of the rotation axis.
Claimed that the protrusions are arranged between the axial directions of the rotation axis of the kneading blade so that the shearing force applied is different depending on the rotation phase of the kneading blade in the circumferential direction in the cylinder. The method for producing a glucan-containing composition according to 1 or 2.
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