[发明专利]以纤维素系生物质为原料的酶法糖化液制造方法

说明书

本发明的目的在于提供一种能在对生物质所含有的纤维素进行酶水解而增溶之初，将反应容器内的固形物浓度维持在较高，并在早期使生物质增溶而呈浆液状的糖化液制造方法。本发明的糖化液制造方法中，在反应容器内将粉碎的生物质和含有纤维素分解酶的水溶液混合之初，在向反应容器内注入水溶液后阶段性地搅拌并供给粉碎的生物质。反应容器内的最终的固形物浓度为15质量%以上30质量%以下。反应容器的底面为圆锥状或压力容器顶盖状，至少在反应容器内的上部和下部设置旋转半径较大的多个搅拌翼，并搅拌反应容器内的内容物。

技术领域

本发明涉及以通过醇发酵或乳酸发酵等发酵手段从糖类制造出乙醇（生物乙醇）或聚乳酸等生化物质（biochemical）为目的而利用的、通过水解酶水解纤维素系生物质从而制造糖化液的方法。

背景技术

作为生物质能源利用的一个环节，尝试分解作为植物主成分的纤维素或半纤维素从而制造糖化液，并通过使糖进行醇发酵从而得到乙醇。其中，计划将得到的乙醇作为燃料用而主要向汽车燃料中混入一部分，或作为汽油的代替燃料进行利用。

此外，近年来还在工业上实现了将分解纤维素或半纤维素而得的糖化液供乳酸发酵从而制造L-乳酸，使其聚合从而制造作为生物基聚合物的一种的聚乳酸。聚乳酸作为生物降解性塑料受到关注。

植物的主成分中包含纤维素（由六个碳构成的C6单糖即葡萄糖的聚合物）、半纤维素（由五个碳构成的C5单糖和C6单糖的聚合物）、木质素、淀粉，而乙醇是将C5单糖、C6单糖、作为它们的复合体的寡糖等糖类作为原料，通过酵母菌等微生物的发酵作用而生成。

为了将纤维素或半纤维素等纤维素系生物质分解为糖类，工业上利用1）通过硫酸等强酸的氧化力进行水解的方法、2）通过酶进行分解的方法、3）利用超临界水或亚临界水的氧化力的方法这样三种方法。其中，2）的酶分解法虽然存在分解时间较其他分解方法长这样的缺点，但具有设备制造成本及运转成本低、可进行常温常压处理、不易发生糖的过分解这样的优点。

专利文献1公开了如下情况：若将去除木质素或膨润化处理后的木质纤维素系生物质通过搬运用容器等移送至酶糖化反应用的反应槽，则在将木质纤维素系生物质移至搬运用容器之际，木质纤维素系生物质中混入杂菌，若使混入杂菌后的木质纤维素系生物质进行酶糖化反应，则生成的糖由于混入的杂菌而被消耗。

而且，专利文献1为了解决这样的问题，公开了如下木质纤维素系生物质的处理方法：其特征在于，在一个反应槽中对木质纤维素系生物质进行前处理后移送至其他反应槽并进行酶糖化从而得到糖液这样的木质纤维素系生物质的处理方法中，具备在第一反应槽内对木质纤维素系生物质进行前处理从而从该木质纤维素系生物质解离木质素，或使该木质纤维素系生物质膨润从而得到第一处理物的前处理工序；使通过该前处理工序得到的第一处理物在第二反应槽内进行部分酶糖化反应从而得到能流动的第二处理物的第一糖化处理工序；在与外气非接触的状态下将通过该第一糖化处理工序得到的第二处理物移送至第三反应槽的移送工序；以及使通过该移送工序移送的第二处理物在第三反应槽内进行酶糖化反应从而得到糖液的第二糖化处理工序。

另一方面，专利文献2公开了如下水解木质纤维素生物质的方法：作为无需切断即可在非常短时间内水解纤维素的方法，

包括：A）使包含具有干燥含有物和水的生物质的木质纤维素原料接触包含水溶性水解物种的溶剂的至少一部分的步骤，该步骤中水溶性水解物种的至少一部分与能由原料中的生物质的水解得到的水溶性水解物种相同，以及

B）使原料流的原料与溶剂的接触在20℃～200℃范围的温度下维持5分钟～72小时范围的时间，从而从原料中的生物质创出水解生成物的步骤。

又，专利文献3公开了如下以葡萄糖作为主成分的糖类的制造方法：其特征在于，作为即便通过少量的酶进行酶糖化反应，也能增大以葡萄糖作为主成分的糖类的生成量的方法，

是以纤维素分解酶分解纤维素和/或半纤维素而以葡萄糖作为主成分的糖类的制造方法，