以纤维素系生物物质为原料的乙醇制造方法技术

本发明专利技术以在超临界状态或亚临界状态下加水分解纤维素系生物物质，并对所得到的糖类进行酒精发酵的乙醇制造方法中，防止糖类的过度分解和焦糖化以防止糖收率的降低的同时，谋求闪蒸蒸汽的有效利用为目的。本发明专利技术的以纤维素系生物物质为原料的乙醇制造方法，在糖化分解工序中，为了使从压力容器这样的热水反应器中取出的糖化分解后的浆液达到150℃以上200℃以下而使其在第一闪蒸罐内闪蒸，且将糖化分解后的浆液的滞留时间设定为3分钟以下；为了使从第一闪蒸罐中取出的糖化分解后的浆液进一步达到100℃以上120℃以下而使其在第二闪蒸罐内闪蒸；将从第一闪蒸罐中产生的第一闪蒸蒸汽作为所述糖化分解工序或蒸馏工序的热源利用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在超临界状态或亚临界状态下加水分解纤维素系生物物质来制造糖类，其后，通过使糖类酒精发酵而制造こ醇(生物こ醇)的方法。
技术介绍
作为利用生物物质的能量的ー环，有使作为植物的主成分的纤维素或半纤维素分解，得到こ醇的尝试。在此打算将得到的こ醇主要作为燃料使用，在汽车燃料中混入一部分，或作为汽油的替代燃料使用。植物的主要成分中包含纤维素(作为由6个碳构成的C6单糖的葡萄糖的聚合物)、半纤维素(由5个碳构成的C5单糖与C6单糖的聚合物)、木质素、淀粉，而こ醇是以C5单糖、C6单糖、作为他们的复合体的寡糖这样的糖类为原料，利用酵母菌这样的微生物的发酵作用产生的。为了使纤维素或半纤维素这样的纤维素系生物物质分解为糖类，エ业上采用三种方法，即1)利用硫酸等强酸的氧化カ加水分解的方法，2)利用酶分解的方法，3)利用超临界水或亚临界水的氧化カ的方法。但是，I)的酸分解方法所添加的酸会对酵母菌的发酵形成妨碍，因此将纤维素或半纤维素分解为糖类之后，必须进行中和处理以中和使糖类酒精发酵之前添加的酸，由于该处理的费用问题，该方法实用化有经济上的困难。2)的酶分解方法能够以常温恒压处理，但是目前还没有找到有效的酶，即使是找到了也可以预测酶的生产成本较高，在经济性方面还没有在エ业规模上实现的希望。作为3)的利 用超临界水或亚临界水将纤维素系生物物质加水分解为糖类的方法，以使纤维素粉末与240 340°C的加压热水接触而加水分解为特征的非水溶性多糖类的制造方法已被专利文献I公开。专利文献2公开了使形成碎片的生物物质在加压至饱和水蒸气压以上的140°C 230°C的热水中以规定时间加水分解来分解提取半纤维素，其后在加热至纤维素的分解温度以上的加压热水中加水分解来分解提取纤维素的方法。专利文献3公开了以使平均聚合度为100以上的纤维素与温度为250°C以上450°C以下、压カ为15MPa以上450MPa以下的超临界水或亚临界水接触反应0. 01秒以上5秒以下,其后使其冷却后与温度为250°C以上350°C以下、压カ为15MPa以上450MPa以下的亚临界水接触I秒以上10分钟以下进行加水分解为特征的葡萄糖和/或水溶性纤维寡糖的制造方法.。利用超临界水或亚临界水加水分解纤维素系生物物质时，为了使生物物质的浆液达到高温高压需要大量的能量。因此，存在通过从加水分解后的高温高压浆液中进行热回收而谋求节能化的技木。例如，依次运行多台压カ容器，使加水分解后的糖化液浆液闪蒸而迅速冷却的同时，将闪蒸蒸汽用于别的压力容器内的生物物质浆液的预热的技术已被专利文献4公开。在专利文献4中也公开了将闪蒸后的糖化液浆液和充填于别的压カ容器中的生物物质浆液进行热交换的技术。同样的技术，也已被专利文献5和6公开。另ー方面，通过闪蒸可以除去浆液中的水分或挥发性物质。在专利文献7中公开了热水处理水性污水污泥浆液，通过多级闪蒸而脱水的技木。在专利文献8中公开了地下水或エ业废水这样的废水中包含四氯化碳、三氯こ烯、四氯こ烯或苯这样的挥发性有机化合物时，为了从该废水中分离挥发性有机化合物而进行处理的装置。在该装置中，通过多阶段的闪蒸将挥发性有机化合物从废水中除去。现有技术文献 专利文献1:日本特开2000-186102号公报； 专利文献2 :日本特开2002-59118号公报； 专利文献3 :日本特开2003-212888号公报； 专利文献4 :国际公开第W02008/050740号公报； 专利文献5 :日本特开2009-261275号公报； 专利文献6 :日本特开2009-261276号公报； 专利文献7 :日本特开平6-39400号公报； 专利文献8 :日本特开2007-307466号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题 用高温高压的超临界水或亚临界水将生物物质的主要构成成分纤维素和半纤维素糖化分解的方法是，与使用强酸的加水分解方法相比，由于不需要酸的中和处理，因而不仅处理成本低、而且还利于环境的处理方法。但是，使用超临界水或亚临界水吋，由于其强有力的氧化力，纤维素和半纤维素的分解在数秒 数分钟内就能完成，因此分解完成后如果不立刻冷却，则会有好不容易生成的糖类过度分解为有机酸等的缺点。在实验室级别的小規模分解装置中，也可以考虑迅速冷却加热容器内的超临界水或亚临界水，从而防止过度分解，但在エ业规模的分解装置中，短时间内迅速冷却大量的超临界水或亚临界水非常困难。因此，使用高温高压的超临界水或亚临界水的纤维素系生物物质的分解方法在エ厂生产规模中糖类的收率低，这是妨碍实用化的主要原因之一。在专利文献4 6所公开的纤维素系生物物质的分解方法中，通过使超临界状态或亚临界状态的糖化液浆液闪蒸而迅速冷却，但在使其闪蒸时压カ容器内的糖化液浆液的液量过多的情况下，有糖化液 浆液在闪蒸蒸汽配管中暴沸，浆液中的固体部分附着于配管内的情況。为了避免急剧的闪蒸，使其缓慢地闪蒸就能防止这样的突沸，但如果那样糖化液浆液中含有的糖类会过度分解。即使闪蒸罐的糖化液浆液的液量为适量时，从防止糖类的过度分解的观点出发，闪蒸后的糖化液浆液也需要尽可能地在短时间内迅速冷却至亚临界状态以下。因此，使其闪蒸的压カ容器内的糖化液浆液的滞留时间也应该是尽可能地短时间。另ー方面，专利文献7和8所公开的技术是以从浆液或废水中除去水或挥发性有机物为目的，而不是利用闪蒸蒸汽进行热回收。又，也没有必要使闪蒸后的浆液或废水在罐内的存积时间为尽可能地短时间。本专利技术的目的在于提供在超临界状态或亚临界状态下加水分解纤维素系生物物质，并对所得到的糖类进行酒精发酵的こ醇制造方法中，防止糖类的过度分解和焦糖化以预防糖收率的降低的同时，可以谋求闪蒸蒸汽的有效利用的制造方法。解决问题的手段本专利技术人等为解决上述问题，一直专心研究。其结果是，发现通过使纤维素系生物物质的加水分解后的高温高压的糖化液浆液在两个闪蒸罐内分两次闪蒸，并将存积时间设定为短时间，在前段的闪蒸罐中能够防止糖类的过度分解和焦糖化。此外，还发现由于从前段的闪蒸罐中排出的闪蒸蒸汽难以凝结，因此容易将其作为糖化分解エ序的热源或酒精发酵后的蒸馏的热源利用，从而达到完成本专利技术的条件。具体来说，本专利技术涉及ー种方法，该方法具有通过将纤维素系生物物质的浆液设定为超临界状态或亚临界状态，进行纤维素系生物物质的糖化分解的糖化分解エ序；使在所述糖化分解エ序中得到的糖化液酒精发酵的发酵エ序；以及蒸馏通过发酵エ序得到的发酵液而浓缩こ醇的蒸馏エ序的以纤维素系生物物质为原料的こ醇制造方法，其中，在所述糖化分解エ序中，为了使糖化分解后的浆液达到150°C以上200°C以下而使其在第一闪蒸罐内闪蒸，且将第一闪蒸罐内的糖化分解后的浆液的滞留时间设定为三分钟以下；为了使从所述第一闪蒸罐中取出的糖化分解后的浆液进一步达到100°C以上120°C以下而使其在第二闪蒸罐内闪蒸；将从所述第一闪蒸罐中产生的第一闪蒸蒸汽作为所述糖化分解エ序或所述蒸馏エ序的热源利用。糖化分解エ序后，通过为了使从压カ容器这样的热水反应器中取出的高温高压的糖化液浆液首先达到150°C以上200°C以下而使其在第一闪蒸罐内闪蒸(第一次闪蒸)，能够防止糖化液浆液暴沸、固体部分附着至蒸汽配管内。如果将第一闪蒸罐内的糖化分解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.30 JP 2010-2217061.一种乙醇制造方法，该方法是具有 通过将纤维素系生物物质的浆液设定为超临界状态或亚临界状态，进行纤维素系生物物质的糖化分解的糖化分解工序； 使在所述糖化分解工序中得到的糖化液酒精发酵的发酵工序；以及 蒸馏通过发酵工序得到的发酵液而浓缩乙醇的蒸馏工序的以纤维素系生物物质为原料的乙醇制造方法，其特征在于， 在所述糖化分解工序中，为了使糖化分解后的浆液达到150°c以上200°C以下而使其在第一闪蒸罐内闪蒸，且将第一闪蒸罐内的糖化分解后的浆液的滞留时间设定为三分钟以下； 为了使从所述第一闪蒸罐中取出的糖化分解后的浆液进一步达到100°C...

【专利技术属性】
技术研发人员：楠田浩雅，和泉宪明，田尻浩范，辻田章次，西野毅，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：
国别省市：