以纖維素系生物質(zhì)為原料的乙醇制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是在以纖維素系生物質(zhì)為原料的乙醇制造方法中，利用揮發(fā)性有機酸作為催化劑進行半纖維素的糖化分解后，從C5糖化液中回收揮發(fā)性有機酸，并作為半纖維素的糖化分解的催化劑進行再利用，以此抑制處理成本。本發(fā)明將揮發(fā)性有機酸作為催化劑添加到漿料中并進行半纖維素的糖化分解反應(yīng)后，將少量硫酸添加到C5糖化液中，并且對C5糖化液進行空氣吹脫處理，以此可以容易地回收C5糖化液中含有的揮發(fā)性有機酸（添加在漿料中的揮發(fā)性有機酸及副生成的揮發(fā)性有機酸）。在將回收的揮發(fā)性有機酸作為催化劑添加到纖維素系生物質(zhì)的另一漿料中時，也可以通過揮發(fā)性有機酸連續(xù)地提高將半纖維素糖化分解為C5糖類時的糖化分解效率。
【專利說明】以纖維素系生物質(zhì)為原料的乙醇制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及作為用于在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下將纖維素系生物質(zhì)進行水解而制造糖類，之后，將糖類進行酒精發(fā)酵以此制造乙醇(生物乙醇)的方法的、將揮發(fā)性有機酸作為水解反應(yīng)的催化劑使用，且回收并再利用揮發(fā)性有機酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為利用生物質(zhì)能源的一個環(huán)節(jié)，嘗試著使作為植物的主成分的纖維素或半纖維素分解，得到乙醇。在此計劃著將得到的乙醇作為燃料主要在汽車燃料中混入一部分，或作為汽油的替代燃料使用。
[0003]植物的主要成分中包含纖維素(作為由6個碳構(gòu)成的C6糖類的葡萄糖的聚合物)、半纖維素(由5個碳構(gòu)成的C5糖類與C6糖類的聚合物)、木質(zhì)素、淀粉，而乙醇是以C5糖類、C6糖類、作為他們的復(fù)合體的寡糖等的糖類為原料，利用酵母菌這樣的微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生的。
[0004]為了使像纖維素或半纖維素這樣的纖維素系生物質(zhì)分解為糖類，工業(yè)上采用三種方法，即:1)利用硫酸等強酸的氧化力水解的方法，2)利用酶分解的方法，3)利用超臨界水或亞臨界水的氧化力的方法。然而，I)的酸分解方法所添加的酸會對酵母菌的發(fā)酵形成妨礙，因此將纖維素或半纖維素分解為糖類之后，在使糖類進行酒精發(fā)酵之前必須對已添加的酸進行中和處理，由于該處理的費用問題，該方法實用化有經(jīng)濟上的困難。2)的酶分解方法能夠以常溫恒壓處理，但是目前還沒有找到有效的酶，即使是找到了也會預(yù)料到酶的生產(chǎn)成本較高，在經(jīng)濟性方面還沒有在工業(yè)規(guī)模上實現(xiàn)的希望。
[0005]作為3)的利用超臨界水或亞臨界水將纖維素系生物質(zhì)水解為糖類的方法，以使纖維素粉末與240~340°C的加壓熱水接觸而`水解為特征的非水溶性多糖類的制造方法已被專利文獻I公開。專利文獻2公開了使形成碎片的生物質(zhì)在140°C~230°C且加壓至飽和水蒸氣壓以上的熱水中以規(guī)定時間水解來分解提取半纖維素，其后在加熱至纖維素的分解溫度以上的加壓熱水中水解來分解提取纖維素的方法。專利文獻3公開了以使平均聚合度為100以上的纖維素與溫度為250°C以上450°C以下、壓力為15MPa以上450MPa以下的超臨界水或亞臨界水接觸反應(yīng)0.01秒以上5秒以下,之后使其冷卻后與溫度為250°C以上3500C以下、壓力為15MPa以上450MPa以下的亞臨界水接觸I秒以上10分鐘以下進行水解為特征的葡萄糖和/或水溶性纖維寡糖的制造方法。
[0006]在將木本類作為原料的糖類的制造中，作為減少多糖類的水解所需的能源及水的使用量并且低價且簡便地制造糖類的方法，專利文獻4公開了以使用于水解處理的處理水包含從含有通過木本類的水解處理得到的糖的水解提取液回收糖類后的酸性水為特征的糖類的制造方法。使用于水解的處理水的PH優(yōu)選的是2.6~2.9。
[0007]專利文獻5公開了以在含有像蟻酸、醋酸或草酸那樣的有機酸的、壓力為0.2~lOOMPa、溫度為120~300°C的熱水中，通過水熱反應(yīng)分解多糖類為特征的糖類的制造方法。專利文獻5公開了通過添加有機酸能夠縮短多糖類的分解時間。[0008]專利文獻6公開了以如下為特征的木質(zhì)纖維素的前處理方法:在稀硫酸中，將木質(zhì)纖維素系生物質(zhì)以140~220°C的溫度水解處理3~20分鐘后，將水解物固液分離為一次糖化液和固形物(脫水濾餅)，并且在固形物中添加消石灰，以90~150°C的溫度加熱10~120分鐘后，使用纖維素酶對經(jīng)石灰處理的固形物進行酶解，得到二次糖化液。專利文獻6還公開了將石灰處理后的固形物進行固液分離，而將分離的含有消石灰的液體使用于含有稀硫酸的一次糖化液的中和。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻:
專利文獻:
專利文獻1:日本特開2000-186102號公報；
專利文獻2:日本特開2002-59118號公報；
專利文獻3:日本特開2003-212888號公報；
專利文獻4:日本特開2008-43229號公報；
專利文獻5:日本特開2009-195189號公報；
專利文獻6:日本特開2006-75007號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題:
將作為生物質(zhì)的主要構(gòu)成成分的纖維素或半纖維素在高溫高壓的超臨界水或亞臨界水中糖化分解(水解)的方法是與使用強酸的水解法相比不需要酸的中和處理因此處理成本低而且環(huán)境友好的處理方法。然而，在使用超臨界水或亞臨界水水解纖維素或半纖維素的方法中，也如專利文獻6公開的那樣將稀硫酸作為催化劑添加到漿料中以此改善糖化效率是已知的。
[0011]然而，專利文獻6公開的方法盡管糖化效率高，但是由于將所添加的所有硫酸用石灰中和，所以因作為催化劑的硫酸和作為中和劑的石灰的成本，而容易使整個工序的處理成本提聞。
[0012]本發(fā)明的目的是提供在利用揮發(fā)性有機酸作為催化劑進行半纖維素的糖化分解后，從C5糖化液回收揮發(fā)性有機酸，并且作為半纖維素的糖化分解的催化劑進行再利用，以此抑制處理成本的、以纖維素系生物質(zhì)為原料的乙醇制造方法。
[0013]解決問題的手段:
本發(fā)明人等為了解決上述問題而經(jīng)過深刻研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)將揮發(fā)性有機酸作為催化劑添加到漿料中并進行半纖維素的糖化分解反應(yīng)后，通過在C5糖化液中少量添加硫酸，并對C5糖化液進行空氣吹脫(air stripping)處理，以此可以容易回收C5糖化液中所含有的揮發(fā)性有機酸(漿料中添加的揮發(fā)性有機酸及副生成的揮發(fā)性有機酸)。此外，發(fā)現(xiàn)在將回收的揮發(fā)性有機酸作為催化劑添加到纖維素系生物質(zhì)的另一漿料中時，可以通過揮發(fā)性有機酸連續(xù)地提高使半纖維素糖化分解為C5糖類時的糖化分解效率，從而達到完成本發(fā)明。
[0014]具體而言，本發(fā)明是以纖維素系生物質(zhì)為原料的乙醇制造方法，具備:
在纖維素系生物質(zhì)的漿料中添加揮發(fā)性有機酸，并在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下進行熱水處理，從而將纖維素系生物質(zhì)中含有的半纖維素糖化分解為C5糖類的第一糖化分解工序；
將所述第一糖化分解工序后的漿料進行固液分離的第一固液分離工序；
在通過所述第一固液分離工序得到的C5糖化液中添加硫酸后，通過對所述C5糖化液進行空氣吹脫處理，以此回收所述C5糖化液中含有的揮發(fā)性有機酸的回收工序；
在通過所述第一固液分離工序得到的脫水濾餅中添加水進行漿料化，并且在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下進行熱水處理，以此將纖維素系生物質(zhì)中含有的纖維素糖化分解為C6糖類的第二糖化分解工序；
將所述第二糖化分解工序后的漿料進行固液分離的第二固液分離工序；
使所述回收工序后的C5糖化液和通過所述第二固液分離工序得到的C6糖化液進行酒精發(fā)酵的發(fā)酵工序；和
對通過所述發(fā)酵工序得到的發(fā)酵液進行蒸餾而濃縮乙醇的蒸餾工序；
將通過所述回收工序回收的揮發(fā)性有機酸作為在所述第一糖化分解工序中添加到所述漿料中的揮發(fā)性有機酸的全部或一部分再利用。
[0015]在本發(fā)明的乙醇制造方法中，首先，作為第一糖化分解工序，在纖維素系生物質(zhì)的漿料中添加揮發(fā)性有機酸并在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下進行熱水處理后，在C5糖化液中添加硫酸而降低pH。之后，對C5糖化液進行空氣吹脫處理，以此回收在C5糖化液中含有的揮發(fā)性有機酸(在漿料中添加的揮發(fā)性有機酸及副生成的揮發(fā)性有機酸XC5糖化液中含有的揮發(fā)性有機酸由于是水溶性的弱酸，因此在將作為非揮發(fā)性的強酸的硫酸添加到C5糖化液中而降低PH時，通過對C5糖化液進行空氣吹脫處理，以此能夠容易地從C5糖化液中回收。空氣吹脫處理比蒸餾法節(jié)能，并且硫酸的使用量也較少，因此與使用硫酸作為催化劑且使用沸石進行回收的方法相比回收成本更低。
[0016]回收的揮發(fā)性有機酸在后續(xù)另外執(zhí)行的第一糖化分解工序中添加到漿料中。像這樣在將揮發(fā)性有機酸作為催化劑再利用時，雖然糖化分解的效率比添加硫酸時低，但是可以最大限度地有效利用揮發(fā)性有機酸，酸回收成本也較低，因此用于將半纖維素糖化分解為C5糖類的總成本比添加硫酸時低。
[0017] 本發(fā)明所說的“揮發(fā)性有機酸”的具體示例是蟻酸、醋酸或乳酸。
[0018]通過第一固液分離工序得到的脫水濾餅(固形物)通過添加水而漿料化，在第二糖化分解工序中，通過在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下進行熱水處理，以此將纖維素系生物質(zhì)中含有的纖維素糖化分解為C6糖類。第二糖化分解工序后的漿料通過第二固液分離工序被固液分離為脫水濾餅和C6糖化液。
[0019]優(yōu)選的是在所述第一糖化分解工序中，將揮發(fā)性有機酸添加至所述漿料中以達到0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下的濃度。
[0020]在第一糖化分解工序中，為了使揮發(fā)性有機酸作為催化劑有效地發(fā)揮作用，優(yōu)選的是使纖維素系生物質(zhì)的漿料中的揮發(fā)性有機酸濃度達到0.1質(zhì)量％以上。另一方面，當(dāng)揮發(fā)性有機酸濃度超過10質(zhì)量％時，即使達到更高的濃度，也難以降低pH，因此存在難以預(yù)見糖化效率的進一步的改善的問題。
[0021]在第一糖化分解工序中，在添加至漿料中的揮發(fā)性有機酸的消耗量較多，而揮發(fā)性有機酸的副產(chǎn)物較少時，糖化液中含有的揮發(fā)性有機酸濃度下降，回收的揮發(fā)性有機酸量也較少。于是，即使將從糖化液中回收的揮發(fā)性有機酸全部添加到纖維素系生物質(zhì)的漿料中，也不能將漿料中的揮發(fā)性有機酸濃度調(diào)節(jié)為0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。
[0022]因此，在這樣的情況下，優(yōu)選的是將從糖化液中回收的揮發(fā)性有機酸的全部再利用為在第一糖化分解工序中添加到漿料中的揮發(fā)性有機酸，并且從反應(yīng)系統(tǒng)外部將揮發(fā)性有機酸添加到漿料中，以此使?jié){料中的揮發(fā)性有機酸濃度(回收的揮發(fā)性有機酸、和從反應(yīng)系統(tǒng)外部供給的揮發(fā)性有機酸的總濃度)調(diào)節(jié)為0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。由于添加到漿料中的揮發(fā)性有機酸是從糖化液中回收再利用的，因此應(yīng)從反應(yīng)系統(tǒng)外部添加的揮發(fā)性有機酸量只需糖化分解工序中消耗掉的量就足夠，因此只要少量即可。
[0023]另一方面，在第一糖化分解工序中，在添加到漿料中的揮發(fā)性有機酸的消耗量較少，而揮發(fā)性有機酸的副產(chǎn)物較多的情況下，糖化液中含有的揮發(fā)性有機酸濃度增高，回收的揮發(fā)性有機酸量也較多。在這樣的情況下，通過將從糖化液中回收的揮發(fā)性有機酸的一部分添加到纖維素系生物質(zhì)的漿料中，以此可以將漿料中的揮發(fā)性有機酸濃度調(diào)節(jié)為0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。
[0024]優(yōu)選的是還具備在所述回收工序后的C5糖化液中添加石灰，并且將產(chǎn)生的石膏進行固液分離，以此去除所述C5糖化液中含有的硫酸及發(fā)酵阻礙物的第三固液分離工序。
[0025]通過回收工序，在C5糖化液中含有少量作為強酸的硫酸，因此不能將糖化液原封不動地轉(zhuǎn)移至發(fā)酵工序中。因此，通過在C5糖化液中添加石灰，以此中和殘留在C5糖化液中的硫酸，并形成石膏而沉淀 并固液分離時，可以有效地去除C5糖化液中的硫酸。
[0026]在本發(fā)明中，盡管在回收工序中使用硫酸，但是以游離出揮發(fā)性有機酸為目的使用，因此與專利文獻6公開的技術(shù)不同，硫酸的使用量較少。因此，為了中和而使用的石灰量也較少即可，硫酸的中和成本較低。又，由于石膏的生成量也較少，因此容易從糖化液中去除石骨。
[0027]在這里，在C5糖化液中除了揮發(fā)性有機酸以外還含有作為C5糖類的過度分解產(chǎn)物的像糠醛或羥甲基糠醛那樣的副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物盡管阻礙酒精發(fā)酵，但是在C5糖化液中添加石灰時，這些副產(chǎn)物被石膏吸附。因此，通過固液分離從C5糖化液中去除石膏，以此可以與這些副產(chǎn)物一同去除。
[0028]優(yōu)選的是所述第三固液分離工序為通過濃縮機(thickener)或沉淀槽將石膏進行固液分離的固液分離工序。
[0029]優(yōu)選的是將在所述第三固液分離工序中去除了石膏的C5糖化液(沉淀槽的上清水)通過反滲透膜裝置濃縮。
[0030]本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征以及優(yōu)點，在參照附圖的基礎(chǔ)上，由以下的優(yōu)選的實施形態(tài)的詳細說明得以明確。
[0031]發(fā)明效果:
根據(jù)本發(fā)明，在進行纖維素系生物質(zhì)的C5糖化分解時，重復(fù)利用作為催化劑的揮發(fā)性有機酸，因此可以抑制用于酒精制造的總成本，并且可以提高C5糖化分解效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1示出說明本發(fā)明的實施形態(tài)I的概略流程圖；
圖2示出說明本發(fā)明的實施形態(tài)2的概略流程圖。【具體實施方式】
[0033]關(guān)于本發(fā)明的實施形態(tài)，以下參照適宜附圖進行說明。本發(fā)明并不限于以下記載。
[0034]〈實施形態(tài)I>
圖1示出說明本發(fā)明的實施形態(tài)I的概略流程圖。在這里，說明將作為揮發(fā)性有機酸的醋酸添加到漿料中的情況。
[0035](前處理工序)
首先，作為前處理，將纖維素系生物質(zhì)(例如，甘蔗渣、甜菜渣或麥桿等的草木系生物質(zhì))粉碎至數(shù)毫米以下。
[0036](第一糖化分解工序)
在粉碎后的纖維素系生物質(zhì)中加入水及醋酸并攪拌，進行漿料化。優(yōu)選的是漿料I的水分含量調(diào)節(jié)為I質(zhì)量％以上50質(zhì)量％以下。又，優(yōu)選的是漿料I的醋酸濃度調(diào)節(jié)為0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。
[0037]添加醋酸后的漿料I根據(jù)需要預(yù)熱后，供給至壓力容器內(nèi)。壓力容器的具體示例為間接加熱型壓力容器。在壓力容器內(nèi)，漿料I在140°c以上200°C以下的溫度、IMPa以上5MPa以下的壓力下被實施熱水處理(熱水處理I)。通過該熱水處理,纖維素系生物質(zhì)中的半纖維素糖化分解(水解)為C5糖類。此時，由于醋酸的催化作用，糖化分解效率比不添加醋酸時提聞。
[0038]在執(zhí)行一定時間的熱水處理后，使壓力容器內(nèi)減壓及冷卻，之后取出漿料I。此時，優(yōu)選的是使?jié){料I從壓力容器供給至閃蒸罐，通過閃蒸，使?jié){料I急冷至亞臨界狀態(tài)以下的溫度。
[0039](第一固液分離工序) 接著，第一糖化分解工序后的漿料I被供給至固液分離裝置，被固液分離為C5糖化液和脫水濾餅I (固形物)(固液分離I)。
[0040](回收工序)
接著，在第一固液分離工序后的C5糖化液中添加硫酸。硫酸的添加量根據(jù)C5糖化液中的醋酸濃度而進行增減。添加了硫酸的C5糖化液被供給至如填充塔那樣的空氣吹脫裝置。在空氣吹脫裝置中，通過冷卻器回收醋酸。回收的醋酸在后續(xù)另外執(zhí)行的第一糖化分解工序中，通過添加至漿料中，以此作為催化劑再利用。
[0041]根據(jù)回收的醋酸的濃度及量判斷出是將回收的醋酸全部添加到漿料中還是將回收的醋酸的一部分添加到漿料中。在即使將回收的醋酸全部添加到漿料中也不能調(diào)節(jié)漿料中的揮發(fā)性有機酸濃度至0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下時，從反應(yīng)系統(tǒng)外部添加醋酸，以使醋酸濃度的總和(回收的醋酸及從反應(yīng)系統(tǒng)外部添加的醋酸的總濃度)調(diào)節(jié)為0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。
[0042]另一方面，空氣吹脫處理后的C5糖化液被供給至后續(xù)的發(fā)酵工序中。此時，優(yōu)選的是在C5糖化液中添加如苛性鈉或消石灰那樣的堿性劑，從而中和在回收工序中添加的硫酸，使糖化液的PH調(diào)節(jié)為不影響發(fā)酵工序的pH值。
[0043](第二糖化分解工序)
在脫水濾餅I中加入水而漿料化，并作為漿料2供給至壓力容器。優(yōu)選的是漿料2的水分含量調(diào)節(jié)為I質(zhì)量％以上50質(zhì)量％以下。漿料2與熱水處理I相同地在240°C以上3000C以下的溫度、4MPa以上30MPa以下的壓力下被熱水處理(熱水處理2)。通過熱水處理2，纖維素系生物質(zhì)中的纖維素水解為C6糖類。
[0044]在進行一定時間的熱水處理2后，使壓力容器內(nèi)減壓及冷卻，之后取出漿料2。此時，優(yōu)選的是從壓力容器向閃蒸罐供給漿料2，通過閃蒸，使?jié){料2急冷至亞臨界狀態(tài)以下的溫度。
[0045](第二固液分離工序)
第二糖化分解工序后的漿料被供給至固液分離裝置，并與第一固液分離工序相同地固液分離為C6糖化液和脫水濾餅2 (固液分離2)。C6糖化液被供給至后續(xù)的發(fā)酵工序。另一方面，脫水濾餅2被取出至適宜系統(tǒng)外部而廢棄。
[0046](發(fā)酵工序) 空氣吹脫處理后的C5糖化液和C6糖化液被供給至發(fā)酵工序中。在發(fā)酵工序中，可以采用公知的發(fā)酵方法。通過發(fā)酵工序，糖化液中含有的C5糖類及C6糖類轉(zhuǎn)化為乙醇。發(fā)酵工序可以采用釀造領(lǐng)域的公知的發(fā)酵方法。
[0047](蒸餾工序)
通過發(fā)酵工序得到的酒精發(fā)酵液被蒸餾，從而濃縮乙醇。通過蒸餾工序得到的蒸餾液被去除固形物及乙醇以外的成分。蒸餾工序可以采用作為蒸餾酒的制造方法的公知的蒸餾方法。
[0048]在這里，在第一糖化分解工序中，因C5糖類的氧化還生成如蟻酸那樣的揮發(fā)性有機酸的少量副產(chǎn)物。這些揮發(fā)性有機酸(包含除了在第一糖化分解工序中添加到漿料中的醋酸以外的副生成的醋酸)通過回收工序與醋酸相同地被回收，并且在第一糖化分解工序中作為催化劑利用。因此，在連續(xù)實施本發(fā)明時，回收的醋酸中的醋酸以外的揮發(fā)性有機酸的濃度逐漸上升。
[0049]在由C5糖類的氧化而產(chǎn)生的揮發(fā)性有機酸中，還存在阻礙后續(xù)的酒精發(fā)酵的揮發(fā)性有機酸。因此，優(yōu)選的是通過定期地廢棄由回收工序回收的醋酸，以此防止在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)蓄積阻礙酒精發(fā)酵的揮發(fā)性有機酸。
[0050]〈實施形態(tài)2>
圖2示出說明本發(fā)明的實施形態(tài)2的概略流程圖。本實施形態(tài)的基本的流程與實施形態(tài)I相同，因此在這里只說明與實施形態(tài)I的不同之處。對于與實施形態(tài)I相同的結(jié)構(gòu)，使用相同的用語。
[0051](第三固液分離工序)
在本實施形態(tài)中，在空氣吹脫處理后的C5糖化液中添加石灰。通過添加石灰，能夠中和殘留在C5糖化液中的硫酸。當(dāng)石灰和硫酸反應(yīng)時會析出石膏，而在析出的石膏中吸附有像糠醛或羥甲基糠醛那樣的副產(chǎn)物。添加了石灰的C5糖化液在濃縮機或沉淀槽中固液分離為C5糖化液和石膏(固液分離3)。
[0052]石膏通過脫水機脫水，并且作為石膏濾餅從固液分離裝置中被適當(dāng)廢棄。另一方面，將濃縮機或沉淀槽的上清水(去除了固形物的C5糖化液)供給至RO膜裝置，并進行濃縮。在通過C5糖化液的濃縮增大糖濃度時，可以提高發(fā)酵工序的效率。
[0053]濃縮后的C5糖化液與C6糖化液一起被供給至發(fā)酵工序。像這樣，在本實施形態(tài)中，可以從空氣吹脫處理后的C5糖化液中容易地去除硫酸及發(fā)酵阻礙物質(zhì)。[0054]由上述說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員明了本發(fā)明的較多的改良和其他實施形態(tài)等。因此，上述說明應(yīng)該僅作為例示解釋，是以向本領(lǐng)域技術(shù)人員教導(dǎo)實施本發(fā)明的最優(yōu)選的形態(tài)為目的提供。在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)，可以實質(zhì)上變更其結(jié)構(gòu)和/或功能的具體內(nèi)容。
[0055]工業(yè)應(yīng)用性:
本發(fā)明的乙醇制造方法作為用于分解纖維素系生物質(zhì)而制造乙醇的方法，在生物能源領(lǐng)域有用。
【權(quán)利要求】
1.一種以纖維素系生物質(zhì)為原料的乙醇制造方法，具備: 在纖維素系生物質(zhì)的漿料中添加揮發(fā)性有機酸，并在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下進行熱水處理，從而將纖維素系生物質(zhì)中含有的半纖維素糖化分解為C5糖類的第一糖化分解工序； 將所述第一糖化分解工序后的漿料進行固液分離的第一固液分離工序； 在通過所述第一固液分離工序得到的C5糖化液中添加硫酸后，通過對所述C5糖化液進行空氣吹脫處理或蒸餾處理，以此回收所述C5糖化液中含有的揮發(fā)性有機酸的回收工序; 在通過所述第一固液分離工序得到的脫水濾餅中添加水進行漿料化，并且在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下進行熱水處理，以此將纖維素系生物質(zhì)中含有的纖維素糖化分解為C6糖類的第二糖化分解工序； 將所述第二糖化分解工序后的漿料進行固液分離的第二固液分離工序； 使所述回收工序后的C5糖化液和通過所述第二固液分離工序得到的C6糖化液進行酒精發(fā)酵的發(fā)酵工序；和 對通過所述發(fā)酵工序得到的發(fā)酵液進行蒸餾而濃縮乙醇的蒸餾工序； 將通過所述回收工序回收的揮發(fā)性有機酸作為在所述第一糖化分解工序中添加到所述漿料中的揮發(fā)性有機酸的全部或一部分再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇制造方法，其特征在于，在所述第一糖化分解工序中，將揮發(fā)性有機酸添加至所述漿料中以達到`0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下的濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇制造方法，其特征在于，還具備在所述回收工序后的C5糖化液中添加石灰，并且將產(chǎn)生的石膏進行固液分離，以此去除所述C5糖化液中含有的硫酸及發(fā)酵阻礙物的第三固液分離工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙醇制造方法，其特征在于，所述第三固液分離工序為通過濃縮機或沉淀槽將石膏進行固液分離的固液分離工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的乙醇制造方法，其特征在于，將在所述第三固液分離工序中去除了石膏的C5糖化液通過反滲透膜裝置濃縮。
【文檔編號】C12P7/10GK103748231SQ201280041104
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】楠田浩雅, 和泉憲明, 田尻浩笵, 辻田章次, 西野毅, 政本學(xué) 申請人:川崎重工業(yè)株式會社