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JPS59192093A - バイオマスの酵素処理用前処理方法 - Google Patents

バイオマスの酵素処理用前処理方法

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Publication number
JPS59192093A
JPS59192093A JP58065896A JP6589683A JPS59192093A JP S59192093 A JPS59192093 A JP S59192093A JP 58065896 A JP58065896 A JP 58065896A JP 6589683 A JP6589683 A JP 6589683A JP S59192093 A JPS59192093 A JP S59192093A
Authority
JP
Japan
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biomass
pretreatment method
twin
pretreatment
screw extruder
Prior art date
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Application number
JP58065896A
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English (en)
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JPS6151880B2 (ja
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Takeshi Inoi
武 猪居
Toshiaki Akaha
赤羽　利昭
Yasuhiro Kurokawa
泰弘 黒川
Shingo Matsuoka
松岡　伸互
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Association for Petroleum Alternatives Development
Original Assignee
Research Association for Petroleum Alternatives Development
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Publication date
Application filed by Research Association for Petroleum Alternatives Development filed Critical Research Association for Petroleum Alternatives Development
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Priority to US06/596,937 priority patent/US4642287A/en
Priority to AU26754/84A priority patent/AU555642B2/en
Priority to BR8401702A priority patent/BR8401702A/pt
Publication of JPS59192093A publication Critical patent/JPS59192093A/ja
Publication of JPS6151880B2 publication Critical patent/JPS6151880B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバイオマスの酵素処理用前処理方法に関し、さ
らに詳しくはバイオマスをアルカリ性化合物の水溶液と
混合した後、二軸押出機で処理することを特徴とするバ
イオマスの酵素処理用前処理方法に関する。
昭和４９年の石油危機いわゆる第１次オイルショックを
契機として化石資源心の過度の依存を避けるべく、種々
の代替資源の見直し及び利用技術開発が進められてきた
。なかでも再生可能資源としてのバイオマスが注Ｕを集
め、その利用技術が検討されている。バイオマスの主成
分であるセルロースについては、これを酵素的あるいは
化学的処分群してグルコースとし、発酵によりエタノー
ルを取得し液体燃料もしくは化学原料とすることになる
。セルロースの酵素的分解法は化学的分解法に較べて緩
和な条件で行え、複雑な装置を要しないなどの利点−が
あるが以下の如き欠点も持つ。すなわち■原料バイオマ
スはそのままではセルラーゼ酵素の作用を受は難い。■
反応が遅い。■酵素調製にかなりのコストを要し、その
回収再利用が困難、などである。従来バイオマスの酵素
分解のための前処理方法としては微粉砕処理、アルカリ
蒸煮処理などが知られているがいずれもかなりのコスト
と処理時間を要するためあまり実用的でない。
中で、本発明者等が先に出願した特願昭５６−８０．９
９８．仝−ｓ　０．９９９　（％開開５７−１９８０９
４、仝−１９３０９５）（以下先行発明）は、実質的に
微粉砕処理とアルカリ蒸煮を組み合わせたものでおり、
処理時間もたとえば０．２５〜４．０時間のように短か
く、前処理品の酵素分解率もたとえば８６．１〜９６．
４チのようにすぐれている。しかしながら、先行発明に
係る前処理品は、酵素分解率は高くても、処理時間が長
いという点で未だ不十分であるという問題点があった。
このため本発明者らはバイオマスのセルラーゼ酵素によ
る分解のだめの前処るバイオマスの連続前処理に成功し
本発明を完成した。
本発明はバイオマスをアルカリ性化合物水溶液と混合し
た後、該混合物を二軸押出機に導入して混線反応させる
ことを特徴とするバイオマスの酵素処理用前処理方法で
あり、その実施態様として、バイオマスを切〃ｒ８砕し
て平均粒径１５１＋ｌＩ以下にしたものを使用する前記
の方法、バイオマスに対し０．６〜２重量倍のアルカリ
性化合物の水溶液を用い、該化合！吻の対バイオマス重
量比は１０〜２４％である前記の方法、二軸押出機での
処理温度が６０〜２３０℃である＠記の方法、バイオマ
スがバガス、ブナ、朴、ニジマツ、シラカバ、とうもろ
こし穂軸、もしくは故紙である前記の方法、アルカリ性
試薬がＮａ０Ｈ２Ｎａ２Ｂもしくはそれらの混合物であ
る前記の方法を含むものである。
以下に本発明の構成と効果につき詳細に説明する。
ィ６本発明の原料としてのバイオマス セルロース系資源であれば原則的には何でも使用できる
。しかるに本発明は効率的前処理法にかかるからバイオ
マスの形態および水分が問題となる。該資源の木本であ
ると草本であるとを問わず適切な寸法に切断され、もし
くは粉砕されていること、ならびに含有水分が適度に除
去されもしくは調整されていることが望ましい。その形
態および水分はアルカリ性化合物の水溶液の迅速な浸透
および処理液の洗浄を容易にするため、長さ１５−以下
、好ましくは２１１以下とし、水分は乾物量基準で１０
０重量％以下、好ましくは５０重量％以下５重ｉ％以上
とする。バイオマスの種類についてはブナ、朴、シラカ
バ、ニジマツのような木本の材料もしくはバガス、稲ワ
ラ、麦ワラ、とうもろこし穂軸のような草本の材料及び
故紙のようなセルロース質材料のいずれも使用できる。
なかでもその発生した時点ですでにかな沙粉砕、圧搾さ
れているバガスは好ましい原料の一つである。
口１本発明に使用するアルカリ性化合物の水溶液バイオ
マスに対して０．６〜２重量倍使用する。
０．６重量倍未満では迅速、、均一な攪拌、浸透が困難
であり、２重量倍を超えても格別の効果の向上はない。
むしろ加熱効果を低下させエネルギー所要量が増大する
ことおよび押出機のスクリューとシリンダーによっであ
る程度以上の余分な水分はしほり出され、押出機のバイ
オマス導入口付近にたまり長時間運転を防げる結果をも
たらすことがあるため好ましくない。アルカリ性化合物
としてはＮＰＬｐ）ＩｔＮａ２Ｓもしくはその混合物を
バイオマスに対して１０〜２４重量％使用する。該使用
試薬量は前述の使用量の範囲より少ない比率で使用する
と本発明の前処理効果が低下し、該範囲を超える範囲で
使用しても格別の効果はない。
使用する化合物はＮａＯＨ／Ｎａ２Ｅ３およびその混合
物のいずれも有効であり、混合物の比率紘任意で良いが
、好ましくはＮａＯＨ／Ｎａ２Ｓ　（重量比）で１〜５
倍で使用する。
ハ、前処理条件 本発明の方法に使用する前述イ、のバイオマスおよび前
述口、のアルカリ性試薬水溶液は予め混合撹拌してから
押出機に導入する。導入にはグラスラ°ツクベレットま
たはパウダーの押出に通常使われている二軸のスクリュ
ーフィーダ一が使用できる。
押出壁としては二軸押出機を使用する。単軸押出機では
混線および押出能力が不足してバイオマスの前処理には
不適当である。
スクリューの回転方向は同方向、異方向のいずれでもよ
い。処理温度（押出機のシリンダ一温度）は６０〜２３
０℃、好ましくは９０〜２３０℃である。アルカリ性化
合物の水溶液と混合撹拌されたバイオマスの二軸押出機
内での滞留時間すなわち前処理時間は１分以内である。
二０本発明の特徴的効果 本発明の効果は前述の説明で明らかなように前処理時間
がきわめて短い連続処理ができることであり、また液比
が少ないことと相俟って加熱に要する熱量を大幅に低下
させることが可能となることである。
すなわち、従来の前処理方法においては（先行発明を除
く）例えば微粉砕処理では数時間から数十時間もの粉砕
処理時間を要し、例えばアルカリ処理では５０％以上の
酵素分Ｍ率金得るのに数十分から数時間の蒸煮時間を要
する。また蒸煮にはアルカリ水溶赦乞バイオマスに対し
５〜２０重量倍全必要とし水の加熱に要する熱量が多大
なものとなる。
次に実施例を挙げて本発明ｔｌ−説明する。
実施例における諸試験は次の方法で行った。
（１）＃未分解率および酵素糖化率 試料１％、酵素１％、０．１Ｍ−酢酸緩衝液（ｐＨ５，
０）で１０ゴとし、Ｌ字試験管（１８朋φ、高さ１００
關×長さ１２０萌）を用いて５０℃、４時間のモノ−振
盪（４６往仮／分）を行なった。酵素はセルラーゼオノ
ズカＲ−ｎ。
実施例９−１６ アルカリ性化合物をＮａ２Ｓ、　１１ａＯＨ混合物にか
えた以外は実施例１〜８と同様に処理した。
結果を表２に示す。
表２ 註＊　Ｎａ２Ｓ　；Ｎａ０Ｈ＝３　：　７実施例１７〜
１９ ＮａＯＨ量をかえた以外は実施例３と同様に処理した。
表３にその結果を示す。
表３ 実施例２０〜２４ Ｎａ２Ｓ−ＮａＯＨ量をかえた以外は実施例１１と同様
に処理した。表４にその結果を示す。
表４ 実施例２５〜２８ 試薬をＮ８２Ｂにかえた以外は実施例１７〜２゜と同様
に処理した。表５にその結果を示す。
表５ 実施例２９〜３４ 処理温度を６０〜２１０℃にかえた以外は実施例２６と
同様に処理した。表６にその結果を示す。
衣　６ 実施例３５〜４０ 試料粒径をかえた場合について処理した。
表７にその結果を示す。
実施例４１〜４４ ブナ、シラカバ、エゾマソ、とうもろこし穂軸を２關以
下に粉砕篩別した試料につき処理した。表８に結果を示
す。
表　８ 註　＊　Ｎａ２Ｓ：Ｎａ０ｆ（＝　３　：　７以上

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）バイオマスをアルカリ性化合物と混合し、ついて
    該混合物を二軸押出機に導入して混線反応させることに
    ％徴とするバイオマスの酵素処理用前処理方法。
  2. （２）平均粒径１５ｎ以下としたバイオマスを使用する
    特許請求の範囲第（１）項記載の前処理法。
  3. （３）　　バイオマスに対して０．６〜２重量倍のアル
    カリ性化合物の水溶液を使用し、該化合物をバイオマス
    に対して１０〜２４Ｍ量チ使用する特許請求の範囲第（
    １）項記載の前処理法。
  4. （４）二軸押出機内における処理温度が６０〜２３０℃
    である特許請求の範囲第（１１項記載の前処理法。
  5. （５）バイオマスがバガス、ブナ、朴、ニジマツ。 シラカバ、トウモロコシ穂軸もしくは故紙である特許請
    求の範囲第（１）項に記載の前処理法。
  6. （６）　　アルカリ性がＮａＯＨ，Ｎａ２Ｂ若しくはそ
    の混合物である特許請求の範囲第（１）項の前処理法。
JP58065896A 1983-04-14 1983-04-14 バイオマスの酵素処理用前処理方法 Granted JPS59192093A (ja)

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US06/596,937 US4642287A (en) 1983-04-14 1984-04-05 Process for pretreating biomasses in advance of their enzymatic treatment
AU26754/84A AU555642B2 (en) 1983-04-14 1984-04-11 Pretreatment of cellulose biomass
BR8401702A BR8401702A (pt) 1983-04-14 1984-04-12 Processo para pre-tratamento continuo de biomassas antes do tratamento enzimatico das mesmas

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JPS6151880B2 JPS6151880B2 (ja) 1986-11-11

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