[发明专利]以纤维素系生物质为原料的基于酶法的生物乙醇制造方法

说明书

本发明的课题在于提供一种以木质纤维素系生物质为原料的生物乙醇制造方法，该方法在对生物质中含有的纤维素进行酶水解而可溶化时，无需特别的设备，能够提高发酵工序中得到的发酵液的乙醇浓度，减轻蒸馏负荷。将去除了半纤维素后的纤维素系生物质的固体残渣在反应容器内与含有纤维素水解酶的水溶液混合时，调整成乙醇为3质量％以上6质量％以下。在对纤维素进行水解的期间，杂菌的繁殖受到抑制，使糖化液进行乙醇发酵时的乙醇浓度也升高，因此减轻了蒸馏负荷。水解时添加的乙醇可在对酒精发酵液进行蒸馏时被回收并再利用。

技术领域

本发明涉及利用水解酶将纤维素系生物质水解而制造生物乙醇的方法，该方法用于通过酒精发酵由糖类制造乙醇(生物乙醇)。

背景技术

作为生物质能利用的一环，进行了将作为植物的主要成分的纤维素或半纤维素分解而制造糖化液，使糖进行酒精发酵以获得乙醇的尝试。此处，所得到的乙醇计划作为燃料用途主要在汽车燃料中部分地混入、或者用作汽油的替代燃料。

植物的主要成分中包含纤维素(作为由6个碳构成的C6糖类的葡萄糖的聚合物)、半纤维素(由5个碳构成的C5糖类与C6糖类的聚合物)、木质素、淀粉，乙醇是以C5糖类、C6糖类、作为它们的复合体的低聚糖之类的糖类作为原料，通过酵母菌之类的微生物的发酵作用而生成的。

为了将纤维素或半纤维素之类的纤维素系生物质分解成糖类，工业上利用下述三种方法：1)利用硫酸等强酸的氧化力来进行水解的方法；2)利用酶来进行分解的方法；3)利用超临界水或亚临界水的氧化力的方法。其中，2)的酶解法具有分解时间比其他分解方法长的缺点，但具有制造设备成本和运行成本低、能够进行常温常压处理、不易发生糖的过度分解的优点。

由于生物质的比重小、体积大，因此，若提高浆料浓度则流动性极度恶化，难以通过配管进行输送等，处理变得困难。另外，由于浆料浓度提高，与各种溶剂和酶的接触性降低，糖化收率降低。因此，难以提高糖化液的糖浓度，向发酵工序供给的糖化液的浓度不得不降低。其结果，发酵液的乙醇浓度也低，存在蒸馏工序中的蒸馏能量增加的问题。相反，若为了易于处理而降低浆料浓度，则糖化液的糖浓度降低，发酵工序后续的蒸馏工序的负荷进一步增大。

专利文献1中公开了一种乙醇制造方法，其特征在于，为了减轻蒸馏工序的负荷，利用酶使木质纤维素发生糖化后，对糖化液进行浓缩，使用浓缩后的糖化液进行酒精发酵。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-45277号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在如专利文献1所公开的那样对糖化液进行浓缩的情况下，需要膜浓缩装置之类的浓缩装置，设备投资增大。另外，为了浓缩糖化液需要耗费时间，因此在储藏设备内的停留时间增加，杂菌繁殖的危险性提高。若杂菌繁殖，则糖化液中的糖类被杂菌所消耗，发酵工序中的酵母的乙醇转换效率降低，因此会导致蒸馏负荷的增大与乙醇制造量的减少。

在利用纤维素酶之类的水解酶对生物质的纤维素进行水解的情况下，理想的是，制备尽可能高浓度的含纤维素的水溶液来进行水解，从而制造高浓度的糖化液。但是，若在开始纤维素水解的最初提高容器内的固体物质浓度(生物质浓度)，则反应容器内容物的粘度高，因此搅拌变得困难。另一方面，若使用搅拌动力大的搅拌装置，则设置费用和运转费用升高。

本发明的目的在于提供一种以木质纤维素系生物质为原料的生物乙醇制造方法，该方法无需特别的设备，能够提高发酵工序中得到的发酵液的乙醇浓度，减轻蒸馏负荷。

用于解决课题的手段