[发明专利]植物生物质的前处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用酶分解由植物生物质制造乙醇的植物生物质的前处理方法。

背景技术

一直以来，提出有各种由植物生物质生成糖类，再使所生成的糖类发酵而制造乙醇的方法。

在专利文献1中公开了如下的前处理方法的技术：在挤压机(extruder)内利用螺杆对生物质木屑进行搅拌混合并输送，在该输送过程中利用水蒸气加热而使生物质木屑膨润，再将膨润处理后的生物质木屑投入到酸处理装置中进行酸处理。然而，当使用酸处理的情况下，存在废弃物处理和环境负担的问题。

因此，提出有利用酶使生物质中所含的纤维素与半纤维素分解而生成糖类，通过使该糖类发酵来生成乙醇的酶法。

由于植物细胞中的纤维素与半纤维素以受木质保护的形态存在，因此，为了对纤维素与半纤维素进行酶分解，需要破坏木质来使纤维素与半纤维素露出。并且，纤维素与半纤维素的结合力强，为了利用酶对该结合进行分解，需要预先使纤维素以及半纤维素的构造稍稍分解。这样的木质的破坏处理以及纤维素和半纤维素的构造分解处理称作前处理。

作为前处理，考虑有使用稀硫酸分解、水蒸气爆碎、氨气爆碎、热水/超临界水的方法、微生物分解、微粉碎、化学药品处理等。专利文献1中公开了利用挤出机在加热、加压的条件下将木屑剪断，并将其挤出到大气中而使之膨化，由此来破坏木质的方法。

专利文献1：日本特开2007-202518号公报

专利文献1所记载的技术是破坏木质而使纤维素露出的技术，需要分别独立地进行纤维素与半纤维素的构造分解、在处理物中混合酶的糖化酿造的工序。因而，效率差，制造颇为费时，并且，设备费用等也导致成本增加。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够凭借简单的设备迅速进行植物生物质的前处理的植物生物质的前处理方法。

为了实现上述目的，本发明所涉及的植物生物质的前处理方法，进行用于利用酶由植物生物质制造乙醇的前处理，该植物生物质的前处理方法的特征在于，在挤出机内依次连续地进行直到糖化酿造为止的前处理，上述前处理为：将上述植物生物质粗粉碎至预先设定的大小以下；朝该粗粉碎后的植物生物质添加分解剂；对添加有该分解剂后的植物生物质进行加压热水处理；以及使该加压热水处理后的植物生物质与用于使该植物生物质糖化的酶混合的糖化酿造。(技术方案1)。

根据本发明的植物生物质的前处理方法，由于在挤出机内依次连续地进行直到糖化酿造为止的前处理，上述前处理为：将植物生物质粗粉碎至预先设定的大小以下，添加分解剂并进行加压热水处理，再与酶混合，因此能够一连串地进行以往分别独立地进行的粗粉碎、加压热水处理、糖化酿造的各个处理。因而，能够高效地进行前处理，能够简化设备而降低设备费用，能够实现低成本化。

根据本发明的植物生物质的前处理方法，优选的是，上述挤出机具备：筒体，该筒体具有在一端形成有供给植物生物质的供给口、在另一端形成有排出前处理物的排出口的通路；以及螺杆列，该螺杆列配置在上述筒体的通路内，且上述螺杆列包括：输送部，该输送部将上述植物生物质朝上述排出口输送；混炼部，该混炼部对上述植物生物质进行混炼；以及阻挡体，该阻挡体对植物生物质赋予输送阻力，在上述筒体的通路内从上游侧朝下游侧依次具有如下区域：粗粉碎区域，在该粗粉碎区域将上述植物生物质粗粉碎至预先设定的大小以下；加压热水处理区域，在该加压热水处理区域对在上述粗粉碎区域被粗粉碎后的植物生物质进行加压热水处理；冷却区域，在该冷却区域对在上述加压热水处理区域进行加压热水处理后的植物生物质进行冷却；糖化酿造区域，在该糖化酿造区域使酶与在上述冷却区域被冷却后的植物生物质混合；以及排出区域，在该排出区域将在上述糖化酿造区域混合有酶后的植物生物质作为前处理物排出(技术方案2)。

根据本发明的植物生物质的前处理方法，优选的是，在通过上述螺杆列的阻挡体在上述阻挡体的上游侧形成的植物生物质的高填充区域，配设有具有特殊齿轮揉压器或者特殊搅松器中的至少一种以上的螺杆段的螺杆列(技术方案3)。

根据本发明的植物生物质的前处理方法，优选的是，在上述粗粉碎区域配设有具有顺向揉压盘、逆向揉压盘、正交揉压盘、特殊齿轮揉压器以及特殊搅松器中的至少一种以上的螺杆段的螺杆列(技术方案4)。