JP2013146679A - Kneading device, oxygen reaction device, cellulose saccharification device, biomass saccharification device and ethanol production device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress that an unreactive amount of a kneading object is left inside a chamber, in a kneading device including the chamber inside which the kneading target liquefied as kneading progresses is kneaded.SOLUTION: This kneading device 1 includes a chamber 2 inside which a kneading target 100 liquefied as kneading progresses is kneaded, and includes a turning means 6 turning the chamber 2.

Description

Translated fromJapanese

本発明は、混練装置、酵素反応装置、セルロース糖化装置、バイオマス糖化装置及びエタノール生産装置に関するものである。  The present invention relates to a kneading apparatus, an enzyme reaction apparatus, a cellulose saccharification apparatus, a biomass saccharification apparatus, and an ethanol production apparatus.

バイオマスからエタノール（バイオエタノール）を生産する技術として種々のプロセスが発表されている。このなかの１つとして、糖化酵素として広く知られるセルラーゼを用いてバイオマス中のセルロースをグルコースに糖化し、当該グルコースを発酵処理することによりエタノールを生産するプロセスが開示されている。上記糖化酵素を用いたセルロースの糖化処理では、糖化酵素に含まれるβ−グルカナーゼによってセルロースがセロビオース（グルコースの２量体）に分解され、さらに同じく糖化酵素に含まれるβ−グルコシダーゼによって上記セロビオースからグルコースに最終的に分解される。  Various processes have been announced as technology for producing ethanol (bioethanol) from biomass. As one of these, a process for producing ethanol by saccharifying cellulose in biomass into glucose using cellulase widely known as a saccharifying enzyme and subjecting the glucose to fermentation treatment is disclosed. In the saccharification treatment of cellulose using the above saccharifying enzyme, cellulose is decomposed into cellobiose (a dimer of glucose) by β-glucanase contained in the saccharifying enzyme, and further from the cellobiose to glucose by β-glucosidase contained in the saccharifying enzyme. Finally decomposed.

このようなプロセスを用いるときには、例えば、特許文献１で示すような混練装置（酵素反応装置）を用いて、セルロースを含む多糖物と糖化酵素とを混練する。この特許文献１で示されるような混練装置は、横置きされたチャンバの内部に上記多糖物と糖化酵素を入れ、チャンバの内部にて多糖物と糖化酵素とが混練される。そして、混練が進むと、多糖物が水溶性オリゴ糖や懸濁体多糖に加水分解されて混練対象物が徐々に液化する。  When such a process is used, for example, a polysaccharide containing cellulose and a saccharifying enzyme are kneaded using a kneading apparatus (enzyme reaction apparatus) as shown in Patent Document 1. In a kneading apparatus as shown in Patent Document 1, the polysaccharide and saccharifying enzyme are placed in a horizontally placed chamber, and the polysaccharide and saccharifying enzyme are kneaded inside the chamber. As the kneading proceeds, the polysaccharide is hydrolyzed into water-soluble oligosaccharides and suspension polysaccharides, and the kneaded object gradually liquefies.

特表２００８−５２１３９６号公報Special table 2008-521396

ところで、混練対象物が液化するためには、チャンバの内部にて多糖物に対して糖化酵素が付着する必要がある。つまり、チャンバ内部に供給された多糖物を全て液化させるためには、チャンバ内部の全体に糖化酵素を行き渡らせる必要がある。しかしながら、特にチャンバの隅部では、混練対象物の混練が進まず、糖化酵素が行き渡り難い。このため、チャンバの隅部において混練対象物の加水分解が進まず、未反応分が残り、液化効率が低下し、さらには水溶性オリゴ糖及びグルコースの収率が低下する。  By the way, in order to liquefy the object to be kneaded, the saccharifying enzyme needs to adhere to the polysaccharide within the chamber. That is, in order to liquefy all the polysaccharides supplied into the chamber, it is necessary to spread the saccharifying enzyme throughout the chamber. However, especially in the corner of the chamber, kneading of the kneading object does not proceed, and saccharifying enzymes are difficult to spread. For this reason, hydrolysis of the kneaded object does not proceed at the corner of the chamber, unreacted components remain, liquefaction efficiency decreases, and further, the yields of water-soluble oligosaccharides and glucose decrease.

また、エタノールを生産に用いる混練装置のみならず、混練が進むに連れて流動性が低下する混練対象物を混練する混練装置では、同様に、チャンバの隅部において混練対象物の未反応分が残る可能性がある。  In addition, not only in a kneading apparatus that uses ethanol for production, but also in a kneading apparatus that kneads a kneading object whose fluidity decreases as kneading proceeds, similarly, an unreacted portion of the kneading object is present in the corner of the chamber. It may remain.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、混練が進むに連れて液化する混練対象物が内部にて混練されるチャンバを備える混練装置において、チャンバ内部にて混練対象物の未反応分が残ることを抑制することを目的とする。  The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a kneading apparatus including a chamber in which a kneading object to be liquefied as kneading proceeds is kneaded inside, It aims at suppressing that a reaction part remains.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。  The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.

第１の発明は、混練が進むに連れて液化する混練対象物が内部にて混練されるチャンバを備える混練装置であって、上記チャンバを回動させる回動手段を備えるという構成を採用する。  1st invention is a kneading apparatus provided with the chamber by which the kneading | mixing target object liquefied as kneading | mixing advances is kneaded inside, Comprising: The structure provided with the rotation means to rotate the said chamber is employ | adopted.

第２の発明は、上記第１の発明において、上記チャンバが水平な第１方向に長い形状を有しており、上記回動手段が、上記第１方向の端部を昇降させることによって上記チャンバを回動させるという構成を採用する。  According to a second invention, in the first invention, the chamber has a shape that is long in a horizontal first direction, and the rotating means moves the end portion in the first direction up and down to move the chamber. The structure of rotating is adopted.

第３の発明は、上記第２の発明において、上記回動手段が、上記チャンバの上記第１方向における中央部を軸支する軸支部と、上記チャンバの上記第１方向における端部のいずれか一方の上部に設置される錘と、上記チャンバの上記第１方向における端部のいずれか一方を昇降させる昇降部とを備えるという構成を採用する。  In a third aspect based on the second aspect, the rotating means is any one of a shaft support portion that pivotally supports a central portion of the chamber in the first direction and an end portion of the chamber in the first direction. A configuration is adopted in which a weight installed on one upper part and an elevating part that elevates or lowers one of the end parts of the chamber in the first direction are adopted.

第４の発明は、上記第１の発明において、上記チャンバが水平な第１方向に長い形状を有しており、上記回動手段が、上記第１方向を中心として上記チャンバを回動させるという構成を採用する。  According to a fourth invention, in the first invention, the chamber has a shape that is long in a horizontal first direction, and the rotating means rotates the chamber about the first direction. Adopt the configuration.

第５の発明は、セルロースを含む多糖物と糖化酵素との混合物を混練対象物とする酵素反応装置であって、上記第１〜第４いずれかの発明である混練装置からなるという構成を採用する。  A fifth invention is an enzyme reaction apparatus having a mixture of a polysaccharide containing cellulose and a saccharifying enzyme as an object to be kneaded, and adopts a configuration comprising the kneading apparatus according to any one of the first to fourth inventions. To do.

第６の発明は、セルロース糖化装置であって、第５の発明である酵素反応装置と、上記酵素反応装置により生成された分解物を、固体酸触媒を用いてグルコースに分解する第１触媒反応装置とを備えるという構成を採用する。  A sixth invention is a cellulose saccharification device, which is a first catalytic reaction in which the enzyme reaction device according to the fifth invention and a decomposition product produced by the enzyme reaction device are decomposed into glucose using a solid acid catalyst. A configuration of including a device is employed.

第７の発明は、バイオマス糖化装置であって、バイオマスに加圧熱水を作用させてバイオマスに含まれるヘミセルロースを選択的に分解する加圧熱水反応装置と、上記加圧熱水反応装置の処理液から固体としてのセルロースを分離する固液分離器と、上記固液分離器で分離されたセルロースをグルコースに分解する上記第６の発明であるセルロース糖化装置とを備えるという構成を採用する。  7th invention is a biomass saccharification apparatus, Comprising: Pressurized hot water reactor which selectively decomposes | disassembles hemicellulose contained in biomass by making pressurized hot water act on biomass, and the said pressurized hot water reactor A configuration in which a solid-liquid separator that separates cellulose as a solid from the treatment liquid and a cellulose saccharification apparatus according to the sixth invention that decomposes cellulose separated by the solid-liquid separator into glucose is adopted.

第８の発明は、上記第７の発明において、上記固液分離器で分離された液体としてのヘミセルロース分解物を、固体酸触媒を用いてヘミセルロース由来の単糖に分解する第２触媒反応装置をさらに備えるという構成を採用する。  According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the second catalytic reactor according to the seventh aspect, wherein the hemicellulose decomposition product as a liquid separated by the solid-liquid separator is decomposed into a hemicellulose-derived monosaccharide using a solid acid catalyst. A configuration of further providing is adopted.

第９の発明は、エタノール生産装置であって、上記第８の発明である上記バイオマス糖化装置と、上記バイオマス糖化装置により生成されたグルコースからエタノールを生成する第１発酵装置と、上記バイオマス糖化装置により生成されたヘミセルロース由来の単糖からエタノールを生成する第２発酵装置とを備えるという構成を採用する。  A ninth invention is an ethanol production apparatus, wherein the biomass saccharification apparatus according to the eighth invention, a first fermentation apparatus that produces ethanol from glucose produced by the biomass saccharification apparatus, and the biomass saccharification apparatus The second fermenter that produces ethanol from the hemicellulose-derived monosaccharide produced by the above is employed.

本発明によれば、回動手段によってチャンバが回動される。チャンバが回動されると、チャンバ内部の液分と固形分とが異なる動きをするため、液分と固形分とを混ぜ合わせ、未反応分の反応を促進させることが可能となる。
例えば、チャンバが水平な第１方向に長い形状を有しており、回動手段が、第１方向の端部を反対方向に昇降させることによってチャンバを回動させる場合には、チャンバの回動に伴って、チャンバの端部に滞留した未反応分が昇降し、未反応分が液面と衝突する。このように、未反応分が液面との衝突することによって液分と混ぜ合わされ、未反応分にまで酵素が行き渡ることになる。この結果、未反応分の反応を促進させ、チャンバ内部にて混練対象物の未反応分が残ることを抑制することが可能となる。
また、回動手段が、上記第１方向を中心としてチャンバを回動させる場合には、チャンバの回動に伴って未反応分が昇降すると共に、未反応分が大きく揺り動かされるため、未反応分がチャンバの内壁から脱離して液分に混ざり易くなる。したがって、未反応分の反応を促進させ、チャンバ内部にて混練対象物の未反応分が残ることを抑制することが可能となる。According to the present invention, the chamber is rotated by the rotating means. When the chamber is rotated, the liquid content and the solid content in the chamber move differently. Therefore, it is possible to mix the liquid content and the solid content and promote the reaction of the unreacted content.
For example, when the chamber has a shape that is long in the horizontal first direction and the rotation means rotates the chamber by moving the end in the first direction in the opposite direction, the rotation of the chamber As a result, the unreacted portion staying at the end of the chamber moves up and down, and the unreacted portion collides with the liquid surface. In this way, the unreacted component collides with the liquid component by colliding with the liquid surface, and the enzyme reaches the unreacted component. As a result, it is possible to promote the reaction of the unreacted part and suppress the unreacted part of the kneaded object from remaining inside the chamber.
Further, when the rotation means rotates the chamber around the first direction, the unreacted component moves up and down with the rotation of the chamber, and the unreacted component is greatly shaken. Is easily detached from the inner wall of the chamber and mixed with the liquid. Therefore, it is possible to promote the reaction of the unreacted part and suppress the unreacted part of the kneaded object from remaining inside the chamber.

さらに、本発明によれば、チャンバが回動されることにより、未反応分（固形分）と液分との混合が促進されるため、混練対象物を効率良く液化することができる。このため、糖化酵素を混練対象物に混ぜている場合には、従来よりも短時間で混練対象物の反応を完了することができる。また、従来と同様の時間を掛けて混練することができるときには、糖化酵素の混合量を従来よりも減少させることができる。  Furthermore, according to the present invention, since the mixing of the unreacted component (solid component) and the liquid component is promoted by rotating the chamber, the kneaded object can be liquefied efficiently. For this reason, when the saccharifying enzyme is mixed in the kneading object, the reaction of the kneading object can be completed in a shorter time than before. Moreover, when kneading can be performed for the same time as in the past, the amount of saccharifying enzyme mixed can be reduced as compared with the conventional case.

本発明の一実施形態の混練装置の概略構成を示す模式図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が縦断面図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the kneading apparatus of one Embodiment of this invention, (a) is a side view, (b) is a longitudinal cross-sectional view.本発明の一実施形態の混練装置の動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating operation | movement of the kneading apparatus of one Embodiment of this invention.本発明の一実施形態における混練装置を酵素反応装置として備えるエタノール生産装置のプロセス構成図である。It is a process block diagram of the ethanol production apparatus provided with the kneading apparatus in one Embodiment of this invention as an enzyme reaction apparatus.本発明の一実施形態の混練装置の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of the kneading apparatus of one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る混練装置及び酵素反応装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。  Hereinafter, an embodiment of a kneading apparatus and an enzyme reaction apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

（混練装置）
図１は、本実施形態の混練装置１の概略構成を示す模式図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が縦断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の混練装置１は、チャンバ２と、シャフト３と、パドル４と、モータ５と、回動部６（回動手段）とを備えている。(Kneading equipment)
Drawing 1 is a mimetic diagram showing the schematic structure of kneading device 1 of this embodiment, (a) is a side view and (b) is a longitudinal section. As shown in these drawings, the kneading apparatus 1 of the present embodiment includes achamber 2, ashaft 3, apaddle 4, amotor 5, and a rotating portion 6 (rotating means).

チャンバ２は、内部に混練対象物１００が収容される有底円筒形状の容器であり、両端部を貫通する中心軸Ｌが水平となるように寝かされた姿勢で設置されている。このチャンバ２は、中心軸Ｌが向く方向（本発明における水平な第１方向）に長い形状とされている。なお、以下の説明では、中心軸Ｌが向く方向を軸方向と称する。また、図１には示されていないが、このチャンバ２には、内部に混練対象物１００を供給するための投入口と、内部から混練対象物１００を取り出すための排出口とが設けられている。  Thechamber 2 is a bottomed cylindrical container in which the object to be kneaded 100 is accommodated, and is installed in a posture in which the center axis L penetrating both ends is horizontal. Thechamber 2 has a long shape in the direction in which the central axis L faces (the first horizontal direction in the present invention). In the following description, the direction in which the central axis L faces is referred to as the axial direction. Although not shown in FIG. 1, thechamber 2 is provided with an input port for supplying the kneadedobject 100 inside and an outlet for taking out the kneadedobject 100 from the inside. Yes.

本実施形態の混練装置１が混練対象とする混練対象物１００としては、種々のものが考えられるが、例えば、セルロースを含む多糖物と糖化酵素との混合物とすることができる。ただし、混練対象物１００は、混練が進むにつれて流動性が高まり（粘度が低下し）、液化が進むものである。  As thekneading target object 100 to be kneaded by the kneading apparatus 1 of the present embodiment, various things are conceivable. For example, a mixture of a polysaccharide containing cellulose and a saccharifying enzyme can be used. However, the kneadingtarget object 100 is one in which fluidity increases (viscosity decreases) and liquefaction progresses as kneading proceeds.

シャフト３は、チャンバ２の外部からチャンバ２の内部に挿入されており、チャンバ２の中心軸Ｌに重ねて配置されている。このシャフト３は、チャンバ２に対して回転可能に支持されており、両端（先端３ａ及び後端３ｂ）がチャンバ２の外部に突出されている。  Theshaft 3 is inserted into thechamber 2 from the outside of thechamber 2 and is disposed so as to overlap the central axis L of thechamber 2. Theshaft 3 is supported so as to be rotatable with respect to thechamber 2, and both ends (afront end 3 a and arear end 3 b) project outside thechamber 2.

パドル４は、シャフト３からシャフト３の径方向に突出するように設けられた板状部材であり、シャフト３の回転に伴ってチャンバ２内にて回動される。このパドル４は、シャフト３の先端３ａ側と、シャフト３の後端３ｂ側と、これらの中間とに各々２枚ずつ設けられている。  Thepaddle 4 is a plate-like member provided so as to protrude from theshaft 3 in the radial direction of theshaft 3, and is rotated in thechamber 2 as theshaft 3 rotates. Twopaddles 4 are provided on each of thefront end 3a side of theshaft 3, therear end 3b side of theshaft 3, and the middle thereof.

モータ５は、シャフト３の後端３ｂと接続されており、チャンバ２の外部に設置されている。このモータ５は、シャフト３を回転駆動するための動力を生成すると共に、シャフト３に回転動力を伝達することでシャフト３を回転駆動させるものである。  Themotor 5 is connected to therear end 3 b of theshaft 3 and is installed outside thechamber 2. Themotor 5 generates power for rotationally driving theshaft 3 and transmits the rotational power to theshaft 3 to rotationally drive theshaft 3.

回動部６は、チャンバ２を軸支する軸支部６ａと、チャンバ２の端部に取り付けられる錘６ｂと、チャンバ２の端部を昇降させる油圧シリンダ６ｃ（昇降部）と、制御装置６ｄとを備えている。  Therotation unit 6 includes ashaft support 6a that supports thechamber 2, aweight 6b that is attached to the end of thechamber 2, ahydraulic cylinder 6c that lifts and lowers the end of thechamber 2, and acontrol device 6d. It has.

軸支部６ａは、図１（ａ）に示すように、チャンバ２の軸方向における中央部に接続されており、このチャンバ２を軸支している。チャンバ２は、このような軸支部６ａによって、軸方向と直交する水平な回動軸Ｌ１を中心として回動可能に支持されている。錘６ｂは、チャンバ２の軸方向における２つの端部のうち一方の端部（本実施形態においては、先端部２ａ）の上部に取り付けられている。このような錘６ｂによって、チャンバ２には、先端部２ａを下降させようとする力が常に作用している。油圧シリンダ６ｃは、チャンバ２の先端部２ａを下方から支持しており、制御装置６ｄの制御の下、チャンバ２の先端部２ａを昇降させる。制御装置６ｄは、所定周期にて油圧シリンダ６ｃにチャンバ２の先端を昇降させる。  As shown in FIG. 1A, theshaft support 6 a is connected to the central portion in the axial direction of thechamber 2 and supports thechamber 2. Thechamber 2 is supported by such ashaft support 6a so as to be rotatable about a horizontal rotation axis L1 orthogonal to the axial direction. Theweight 6b is attached to the upper part of one of the two ends in the axial direction of the chamber 2 (in the present embodiment, thetip 2a). Due to theweight 6b, a force for lowering thedistal end portion 2a always acts on thechamber 2. Thehydraulic cylinder 6c supports thetip 2a of thechamber 2 from below, and moves thetip 2a of thechamber 2 up and down under the control of thecontrol device 6d. Thecontrol device 6d moves the tip of thechamber 2 up and down on thehydraulic cylinder 6c at a predetermined cycle.

このような回動部６は、油圧シリンダ６ｃによってチャンバ２の先端部２ａを昇降させることでチャンバ２を回動軸Ｌ１を中心として回動させる。例えば、油圧シリンダ６ｃが伸びると、チャンバ２は、軸支部６ａによって軸支されながら、先端部２ａが上昇するように回動軸Ｌ１を中心として回動する。また、油圧シリンダ６ｃが縮むと、チャンバ２は、軸支部６ａに軸支されながら、錘６ｂの重量によって先端部２ａが下降するように回動軸Ｌ１を中心として回動する。  Such arotation part 6 rotates thechamber 2 centering on the rotation axis L1 by raising / lowering the front-end | tippart 2a of thechamber 2 with thehydraulic cylinder 6c. For example, when thehydraulic cylinder 6c extends, thechamber 2 rotates about the rotation axis L1 so that thedistal end portion 2a rises while being supported by theshaft support 6a. When thehydraulic cylinder 6c is contracted, thechamber 2 rotates about the rotation axis L1 so that thedistal end portion 2a is lowered by the weight of theweight 6b while being supported by theshaft support 6a.

続いて、本実施形態の混練装置１の動作について図２の模式図を参照して説明をする。
本実施形態の混練装置１では、モータ５によってシャフト３が回転駆動されると、シャフト３に連結されたパドル４がチャンバ２の内部を回転し、これによって混練対象物１００が混練される。このような混練が進むと、図２（ａ）に示すように、混練対象物１００の液化が進行し、混練対象物１００がスラリー状の液分２００と、固形分３００とに分かれる。さらに混練が続けられると、混練対象物１００のほぼ全体が液分２００となるものの、図２（ｂ）に示すように、パドル４によって攪拌され難いチャンバ２の隅部において固形分３００からなる未反応分３０１が残存する。Then, operation | movement of the kneading apparatus 1 of this embodiment is demonstrated with reference to the schematic diagram of FIG.
In the kneading apparatus 1 of the present embodiment, when theshaft 3 is rotationally driven by themotor 5, thepaddle 4 connected to theshaft 3 rotates inside thechamber 2, whereby the kneadingobject 100 is kneaded. When such kneading proceeds, as shown in FIG. 2A, liquefaction of the kneadedobject 100 proceeds, and the kneadedobject 100 is divided into a slurry-like liquid component 200 and asolid content 300. When the kneading is continued, almost the entire kneadedobject 100 becomes theliquid content 200, but as shown in FIG. 2 (b), thesolid content 300 is not formed in the corner of thechamber 2 that is difficult to be stirred by thepaddle 4. Thereaction component 301 remains.

続いて、回動部６がチャンバ２を回動させる。つまり、制御装置６ｄの制御の下、油圧シリンダ６ｃが伸縮し、チャンバ２が回動軸Ｌ１を中心として回動される。ここで、例えば、油圧シリンダ６ｃが伸びたときには、図２（ｃ）に示すように、チャンバ２の先端部２ａが上昇し、先端部２ａ側の隅部に残存する未反応分３０１は、液分２００の液面２０１の上方まで移動する。一方、油圧シリンダ６ｃが縮んだときには、図２（ｄ）に示すように、チャンバ２の先端部２ａが下降し、先端部２ａ側の隅部に残存する未反応分３０１が液面２０１の下方まで移動する。このため、チャンバ２が繰り返し回動されることによって、残存する未反応分３０１が液面２０１と衝突を繰り返すことになる。  Subsequently, therotation unit 6 rotates thechamber 2. That is, under the control of thecontrol device 6d, thehydraulic cylinder 6c expands and contracts, and thechamber 2 is rotated about the rotation axis L1. Here, for example, when thehydraulic cylinder 6c extends, as shown in FIG. 2 (c), thetip 2a of thechamber 2 rises, and theunreacted portion 301 remaining in the corner on thetip 2a side is liquid. Move to above theliquid level 201 ofminute 200. On the other hand, when thehydraulic cylinder 6c is contracted, as shown in FIG. 2D, thetip 2a of thechamber 2 is lowered, and theunreacted portion 301 remaining in the corner on thetip 2a side is below theliquid level 201. Move up. For this reason, when thechamber 2 is repeatedly rotated, the remainingunreacted portion 301 repeatedly collides with theliquid surface 201.

以上のような本実施形態の混練装置１によれば、未反応分３０１が液面との衝突することによって液分２００と混ぜ合わされ、未反応分３０１にまで酵素が行き渡ることになる。この結果、未反応分３０１の反応を促進させ、チャンバ２内部にて混練対象物１００の未反応分３０１が残ることを抑制することが可能となる。  According to the kneading apparatus 1 of the present embodiment as described above, theunreacted portion 301 is mixed with theliquid portion 200 by colliding with the liquid surface, and the enzyme reaches theunreacted portion 301. As a result, it is possible to promote the reaction of theunreacted portion 301 and suppress theunreacted portion 301 of the kneadedobject 100 from remaining inside thechamber 2.

さらに、本実施形態の混練装置１によれば、チャンバ２が回動されることにより、未反応分３０１と液分２００との混合が促進されるため、混練対象物１００を効率良く液化することができる。このため、上述のように糖化酵素を混練対象物１００に混ぜる場合には、従来よりも短時間で混練対象物１００の反応を完了することができる。また、従来と同様の時間を掛けて混練することができるときには、糖化酵素の混合量を従来よりも減少させることができる。  Furthermore, according to the kneading apparatus 1 of the present embodiment, since the mixing of theunreacted component 301 and theliquid component 200 is promoted by rotating thechamber 2, the kneadingobject 100 can be liquefied efficiently. Can do. For this reason, when the saccharifying enzyme is mixed in the kneadingtarget object 100 as described above, the reaction of the kneadingtarget object 100 can be completed in a shorter time than in the past. Moreover, when kneading can be performed for the same time as in the past, the amount of saccharifying enzyme mixed can be reduced as compared with the conventional case.

また、本実施形態の混練装置１においては、チャンバ２が軸方向に長い形状を有しており、チャンバ２の軸方向の端部である先端部２ａを昇降させることによってチャンバ２を回動させている。このため、回動軸Ｌ１から未反応分３０１が滞留するチャンバ２の端部までの距離を長く確保することができ、僅かにチャンバ２を回動させることでチャンバ２の端部に滞留した未反応分３０１を大きく移動させることができる。このため、未反応分３０１を液分２００の液面２０１に対して強く衝突させることができ、効率的に未反応分３０１を液分２００と混ぜ合わせることが可能となる。  In the kneading apparatus 1 of the present embodiment, thechamber 2 has a shape that is long in the axial direction, and thechamber 2 is rotated by moving up and down thetip 2 a that is the end in the axial direction of thechamber 2. ing. For this reason, it is possible to ensure a long distance from the rotation axis L1 to the end of thechamber 2 where theunreacted component 301 stays, and by slightly rotating thechamber 2, the unretained portion remaining at the end of thechamber 2 can be secured. Thereaction component 301 can be moved greatly. For this reason, theunreacted part 301 can be made to collide strongly with theliquid level 201 of theliquid part 200, and it becomes possible to mix theunreacted part 301 with theliquid part 200 efficiently.

また、本実施形態の混練装置１においては、回動部６が、チャンバ２の中央部を軸支する軸支部６ａと、チャンバ２の先端部２ａの上部に設置される錘６ｂと、チャンバ２の先端部２ａを昇降させる油圧シリンダ６ｃとを備えている。このため、油圧シリンダ６ｃを伸縮させるのみで、容易にチャンバ２を回動させることができる。  Further, in the kneading apparatus 1 of the present embodiment, therotating part 6 includes ashaft support part 6 a that pivotally supports the center part of thechamber 2, aweight 6 b that is installed above thefront end part 2 a of thechamber 2, and thechamber 2. Thehydraulic cylinder 6c which raises / lowers the front-end | tippart 2a is provided. For this reason, thechamber 2 can be easily rotated only by expanding and contracting thehydraulic cylinder 6c.

（酵素反応装置、セルロース糖化装置、バイオマス糖化装置及びエタノール生産装置）
次に、図３を参照して、上記実施形態の混練装置１からなる酵素反応装置１４を備えるエタノール生産装置１０について説明する。(Enzyme reaction device, cellulose saccharification device, biomass saccharification device and ethanol production device)
Next, with reference to FIG. 3, theethanol production apparatus 10 provided with theenzyme reaction apparatus 14 which consists of the kneading apparatus 1 of the said embodiment is demonstrated.

エタノール生産装置１０は、加圧熱水反応装置１１、固液分離器１２、冷却器１３、酵素反応装置１４、第１触媒反応装置１５、第１発酵装置１６、第２触媒反応装置１７、第２発酵装置１８、蒸留装置１９及び排水処理装置２０から構成されている。このようなエタノール生産装置１０は、外部から原料として供給された木質系バイオマスを糖化処理することによりに単糖類（キシロース及びグルコース）を生産し、当該単糖類にアルコール発酵処理及び蒸留処理を施すことにより高純度のエタノールを生産するプロセス装置である。  Theethanol production apparatus 10 includes a pressurized hotwater reaction apparatus 11, a solid-liquid separator 12, a cooler 13, anenzyme reaction apparatus 14, a firstcatalytic reaction apparatus 15, afirst fermentation apparatus 16, a secondcatalytic reaction apparatus 17, and a first. 2 It is comprised from thefermentation apparatus 18, thedistillation apparatus 19, and the wastewater treatment apparatus 20. FIG. Such anethanol production device 10 produces monosaccharides (xylose and glucose) by saccharifying woody biomass supplied as a raw material from the outside, and subjecting the monosaccharides to alcohol fermentation treatment and distillation treatment. It is a process equipment that produces high purity ethanol.

加圧熱水反応装置１１は、２００〜２３０℃の加圧熱水を上記木質系バイオマスに作用させることにより、木質系バイオマスに含まれるヘミセルロース（固体）を選択的に加水分解して可溶化させる装置である。木質系バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを主成分とするセルロース系バイオマスである。これら主成分のうち、ヘミセルロースは、比較的低温の２００〜２３０℃の加圧熱水を作用させると容易に加水分解されて五炭糖が重合したヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類（ヘミセルロース分解物）に分解（可溶化）するが、セルロースは、２００〜２３０℃の加圧熱水では殆ど分解しない。特に、セルロースを加圧熱水で加水分解するためには、２００〜２３０℃を超える例えば２４０〜３００℃程度の加圧熱水を木質系バイオマスに作用させる必要がある。  The pressurizedhot water reactor 11 selectively hydrolyzes and solubilizes hemicellulose (solid) contained in the woody biomass by applying 200 to 230 ° C. pressurized hot water to the woody biomass. Device. Woody biomass is cellulosic biomass mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Among these main components, hemicellulose is a polysaccharide mainly composed of oligosaccharides derived from hemicellulose, which is easily hydrolyzed and polymerized with pentose when subjected to 200-230 ° C. pressurized hot water at a relatively low temperature. Although it is decomposed (solubilized) into (hemicellulose decomposition product), cellulose is hardly decomposed by pressurized hot water at 200 to 230 ° C. In particular, in order to hydrolyze cellulose with pressurized hot water, it is necessary to cause the pressurized biomass to exceed 200-230 ° C., for example, about 240-300 ° C., to act on woody biomass.

加圧熱水反応装置１１は、このようなセルロース、ヘミセルロース及びリグニンの加圧熱水に対する性質を利用することにより、木質系バイオマスに含まれるヘミセルロースを五炭糖が重合したヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類（ヘミセルロース分解物）に選択的に分解（可溶化）させる。なお、加圧熱水とは、亜臨界状態の熱水であって、液体状態を維持するために加圧された熱水である。  The pressurizedhot water reactor 11 utilizes such properties of cellulose, hemicellulose, and lignin with respect to pressurized hot water, so that hemicellulose-derived oligosaccharides obtained by polymerizing hemicellulose contained in woody biomass with pentose are polymerized. It is selectively decomposed (solubilized) into polysaccharide (hemicellulose decomposition product) as a main component. The pressurized hot water is hot water in a subcritical state and is pressurized to maintain a liquid state.

上記加圧熱水反応装置１１は、図２に示すように、ポンプ１１ａ、加熱器１１ｂ、水量調整弁１１ｃ、反応槽１１ｄ及び制御装置１１ｅから構成されている。ポンプ１１ａは、外部から供給される水を加圧して加熱器１１ｂに送出する。加熱器１１ｂは、制御装置１１ｅから入力される温度制御信号に応じて、ポンプ１１ａから流入する加圧水を２００〜２３０℃まで加熱し、加圧熱水として水量調整弁１１ｃに送出する。水量調整弁１１ｃは、制御装置１１ｅから入力される流量制御信号に応じてその開度が調節される電子制御弁であり、流量調整した上で加熱器１１ｂから流入する加圧熱水を反応槽１１ｄに送出する。  As shown in FIG. 2, the pressurizedhot water reactor 11 includes a pump 11a, aheater 11b, a water amount adjusting valve 11c, areaction tank 11d, and acontroller 11e. The pump 11a pressurizes water supplied from the outside and sends it to theheater 11b. Theheater 11b heats the pressurized water flowing from the pump 11a to 200 to 230 ° C. according to the temperature control signal input from thecontrol device 11e, and sends the pressurized water to the water amount adjustment valve 11c as pressurized hot water. The water amount adjusting valve 11c is an electronic control valve whose opening degree is adjusted in accordance with a flow rate control signal input from thecontrol device 11e. After adjusting the flow rate, the hot water flowing from theheater 11b is supplied to the reaction tank. 11d.

反応槽１１ｄは、外部から原料として供給される一定量の木質系バイオマスを収容すると共に、水量調整弁１１ｃから流入する加圧熱水を木質系バイオマスに添加（作用）させることによって、木質系バイオマス中のヘミセルロースを、ヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類に選択的に分解する。すなわち、この反応槽１１ｄの処理液は、木質系バイオマスの主成分のうち、セルロース及びリグニンを固体として含み、またヘミセルロースが分解して得られたヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類（ヘミセルロース分解物）を液体として含むものである。反応槽１１ｄはこのような処理液を固液分離器１２に排出する。  Thereaction tank 11d accommodates a certain amount of woody biomass supplied as a raw material from the outside, and adds (acts) pressurized hot water flowing from the water amount adjusting valve 11c to the woody biomass, thereby causing the woody biomass. The hemicellulose inside is selectively decomposed into polysaccharides mainly composed of oligosaccharides derived from hemicellulose. That is, the treatment liquid in thereaction tank 11d includes a polysaccharide (mainly composed of oligosaccharides derived from hemicellulose obtained by decomposing hemicellulose, including cellulose and lignin as solids among the main components of woody biomass. A hemicellulose decomposition product) as a liquid. Thereaction tank 11d discharges such a processing liquid to the solid-liquid separator 12.

制御装置１１ｅは、加熱器１１ｂに温度制御信号を出力すると共に水量調整弁１１ｃに流量制御信号を出力し、反応槽１１ｄに供給すべき加圧熱水の温度及び流量（供給量）を調節することにより、反応槽１１ｄにおける木質系バイオマスの加水分解条件を制御する。すなわち、制御装置１１ｅは、加圧熱水の供給量Ｑ（ｍｌ）と木質系バイオマスの供給量Ｖ（ｇ）との比率Ｋ（＝Ｑ／Ｖ）、加圧熱水の温度Ｔ（℃）を加水分解条件として設定する。制御装置１１ｅが反応槽１１ｄの加水分解条件を調整することによって、反応槽１１ｄから流出する処理液は、上述したようにセルロース及びリグニンを固体として含み、またヘミセルロースが分解して得られたヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類を液体として含むものとなる。  Thecontrol device 11e outputs a temperature control signal to theheater 11b and outputs a flow rate control signal to the water amount adjustment valve 11c to adjust the temperature and flow rate (supply amount) of pressurized hot water to be supplied to thereaction tank 11d. Thus, the hydrolysis condition of the woody biomass in thereaction tank 11d is controlled. That is, thecontrol device 11e determines the ratio K (= Q / V) between the supply amount Q (ml) of pressurized hot water and the supply amount V (g) of woody biomass, and the temperature T (° C.) of pressurized hot water. Is set as the hydrolysis condition. When thecontrol device 11e adjusts the hydrolysis conditions of thereaction vessel 11d, the treatment liquid flowing out of thereaction vessel 11d contains cellulose and lignin as solids as described above, and is derived from hemicellulose obtained by decomposing hemicellulose. A polysaccharide containing the oligosaccharide as a main component is contained as a liquid.

固液分離器１２は、上記反応槽１１ｄから流入する処理液を固液分離することにより、固体であるセルロース（リグニンを多く含む）を第１多糖物として冷却器１３に送出する一方、ヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類を第２多糖液として第２触媒反応装置１７に送出する。冷却器１３は、後段の酵素反応装置１４における糖化酵素（耐熱性酵素）の活性が最も高くなるように第１多糖物の温度を調節するために設けられており、固液分離器１２から流入する第１多糖物を例えば５０〜９０℃程度に冷却して酵素反応装置１４に送出する。  The solid-liquid separator 12 performs solid-liquid separation of the treatment liquid flowing from thereaction tank 11d, thereby sending cellulose (which contains a large amount of lignin) as a first polysaccharide to the cooler 13 while being derived from hemicellulose. The polysaccharide mainly composed of the oligosaccharide is sent to the secondcatalytic reactor 17 as the second polysaccharide liquid. The cooler 13 is provided to adjust the temperature of the first polysaccharide so that the activity of the saccharifying enzyme (heat-resistant enzyme) in the subsequentenzyme reaction device 14 is the highest, and flows from the solid-liquid separator 12. The first polysaccharide to be cooled is cooled to about 50 to 90 ° C., for example, and sent to theenzyme reaction device 14.

酵素反応装置１４は、冷却器１３から供給される第１多糖物に糖化酵素であるセルラーゼ及び水を添加し、第１多糖物中のセルロースにセルラーゼを作用させることによってセロビオース（グルコースが２量体重合したもの）を主成分とする分解物つまり水溶性オリゴ糖や懸濁体多糖に加水分解する装置である。セルラーゼは、複数種類の糖化酵素の集合体として一般的に知られているが、主成分としてβ−グルカナーゼを含んでいる。このβ−グルカナーゼは、セルロースを上記水溶性オリゴ糖に加水分解するための糖化酵素として知られている。また、水溶性オリゴ糖は、グルコースが２〜６量体重合した水溶性を示す分解物（多糖類）であり、懸濁体多糖は、グルコースが７量体以上重合したものやグルコースが６量体重合したセロヘキサオースの結晶であり、酵素反応装置１４内において懸濁状態で存在する分解物（多糖類）である。酵素反応装置１４は、上記β−グルカナーゼがセルロースに作用することによって上記水溶性オリゴ糖を生成し、当該水溶性オリゴ糖を主成分とする第１多糖液を第１触媒反応装置１５に送出する。  Theenzyme reaction apparatus 14 adds cellulase, which is a saccharification enzyme, and water to the first polysaccharide supplied from the cooler 13, and causes cellulase to act on cellulose in the first polysaccharide. It is a device that hydrolyzes it into hydrolyzed products, ie water-soluble oligosaccharides and suspension polysaccharides. Cellulase is generally known as an assembly of a plurality of types of saccharifying enzymes, but contains β-glucanase as a main component. This β-glucanase is known as a saccharifying enzyme for hydrolyzing cellulose into the water-soluble oligosaccharide. Water-soluble oligosaccharides are water-soluble degradation products (polysaccharides) in which glucose is polymerized in 2-6 mer, and suspension polysaccharides are those in which glucose is polymerized in 7-mer or more, and glucose is 6 quanta. This is a polymerized cellohexaose crystal, which is a degradation product (polysaccharide) present in suspension in theenzyme reaction apparatus 14. Theenzyme reaction device 14 generates the water-soluble oligosaccharide by the β-glucanase acting on cellulose, and sends the first polysaccharide liquid mainly composed of the water-soluble oligosaccharide to the firstcatalytic reaction device 15. .

ここで、酵素反応装置１４で用いる糖化酵素は、「耐熱性酵素」として市販されているものも可能である。通常の糖化酵素は、４０〜５０℃程度において酵素活性が最大になるが、耐熱性酵素は、７０〜９０℃程度の温度において酵素活性が最大になる。このような耐熱性酵素を酵素反応装置１４で用いることにより、冷却器１３で冷却すべき温度幅が小さくなるので、第１多糖物の冷却によるエネルギーロスを縮小することが可能となる。  Here, the saccharifying enzyme used in theenzyme reaction apparatus 14 may be a commercially available “heat-resistant enzyme”. A normal saccharifying enzyme has a maximum enzyme activity at about 40 to 50 ° C., whereas a thermostable enzyme has a maximum enzyme activity at a temperature of about 70 to 90 ° C. By using such a thermostable enzyme in theenzyme reaction apparatus 14, the temperature range to be cooled by the cooler 13 is reduced, so that it is possible to reduce the energy loss due to the cooling of the first polysaccharide.

また、本実施形態において酵素反応装置１４として、上記実施形態の混練装置１が用いられている。つまり、本実施形態においては、混練装置１からなる酵素反応装置１４に対して、冷却器１３から排出された第１多糖物と、糖化酵素であるセルラーゼと、水とが供給され、これらの混合物を混練対象物１００として混練が行われる。
このため、酵素反応装置１４において、未反応分３０１が残ることを防止することができ、効率的に水溶性オリゴ糖を生成することができる。In the present embodiment, the kneading apparatus 1 of the above embodiment is used as theenzyme reaction apparatus 14. In other words, in the present embodiment, the first polysaccharide discharged from the cooler 13, the cellulase that is a saccharifying enzyme, and water are supplied to theenzyme reaction apparatus 14 that includes the kneading apparatus 1, and the mixture thereof. Kneading is performed using thekneading object 100 as a kneading target.
For this reason, in theenzyme reaction apparatus 14, it can prevent that theunreacted part 301 remains, and can produce | generate a water-soluble oligosaccharide efficiently.

第１触媒反応装置１５は、酵素反応装置１４から流出する第１多糖液を、粉末状の固体酸触媒Ｘを用いて加水分解することによりグルコースを生成し、当該グルコースを主成分とする第１単糖液を第１発酵装置１６に送出するものであり、図示するように第１混合装置１５ａと第１固液分離装置１５ｂとから構成されている。  The firstcatalytic reaction device 15 generates glucose by hydrolyzing the first polysaccharide liquid flowing out from theenzyme reaction device 14 using the powdered solid acid catalyst X, and the firstcatalytic reaction device 15 has a first glucose as a main component. The monosaccharide liquid is sent to thefirst fermentation apparatus 16, and is composed of afirst mixing apparatus 15a and a first solid-liquid separation apparatus 15b as shown in the figure.

第１混合装置１５ａは、酵素反応装置１４から流入する第１多糖液と予め充填されている固体酸触媒Ｘとを９０℃以上１２０℃未満の温度下において撹拌及び混合することで両者を接触させて加水分解反応（つまり糖化反応）を促進させる。このような糖化反応により、第１多糖液に含まれる水溶性オリゴ糖が分解されて単糖（六炭糖）であるグルコースが生成される。このように生成されたグルコースを含む第１単糖液と固体酸触媒Ｘとを含む第１混合液は、第１混合装置１５ａから第１固液分離装置１５ｂに流出する。  Thefirst mixing device 15a brings the first polysaccharide solution flowing from theenzyme reaction device 14 and the solid acid catalyst X charged in advance into contact with each other by stirring and mixing at a temperature of 90 ° C or higher and lower than 120 ° C. To promote hydrolysis (ie, saccharification). By such a saccharification reaction, the water-soluble oligosaccharide contained in the first polysaccharide liquid is decomposed to produce glucose which is a monosaccharide (hexose sugar). The first mixed liquid containing the first monosaccharide liquid containing glucose and the solid acid catalyst X thus produced flows out from thefirst mixing apparatus 15a to the first solid-liquid separation apparatus 15b.

第１固液分離装置１５ｂは、上記第１混合装置１５ａから流入する第１混合液を固液分離することで第１単糖液と固体酸触媒Ｘとを分離し、固体酸触媒Ｘを回収して上記第１混合装置１５ａに供給する（再利用する）一方、グルコースを含む第１単糖液を第１発酵装置１６に送出する。このような第１固液分離装置１５ｂとしては、例えば沈殿槽を用いることができる。つまり、沈殿槽に供給される第１混合液のうち、粉末状の固体酸触媒Ｘは槽底部に沈殿し、上澄み液がグルコースを含む第１単糖液として得られる。  The first solid-liquid separator 15b separates the first monosaccharide liquid and the solid acid catalyst X by solid-liquid separation of the first mixed liquid flowing in from thefirst mixing apparatus 15a, and recovers the solid acid catalyst X. Then, the first monosaccharide liquid containing glucose is delivered to thefirst fermentation apparatus 16 while being supplied (reused) to thefirst mixing apparatus 15a. As such a first solid-liquid separation device 15b, for example, a precipitation tank can be used. That is, among the 1st liquid mixture supplied to a precipitation tank, the powdery solid acid catalyst X precipitates in a tank bottom part, and a supernatant liquid is obtained as a 1st monosaccharide liquid containing glucose.

第１発酵装置１６は、上記第１触媒反応装置１５から流入するグルコースを含む第１単糖液に、酵母等のエタノール発酵微生物と、窒素、リン等の栄養源とを添加し、適切な温度、ｐＨ等の条件下で微生物を培養してグルコースをアルコール発酵させることでエタノールを生成するものである。第１発酵装置１６は、このように生成されたエタノールを蒸留装置１９に送出する。  Thefirst fermentation apparatus 16 adds an ethanol-fermenting microorganism such as yeast and a nutrient source such as nitrogen and phosphorus to the first monosaccharide liquid containing glucose flowing in from the firstcatalytic reaction apparatus 15, and an appropriate temperature. Ethanol is produced by culturing microorganisms under conditions such as pH and subjecting glucose to alcohol fermentation. Thefirst fermentation apparatus 16 sends the ethanol thus generated to thedistillation apparatus 19.

第２触媒反応装置１７は、上記の加圧熱水反応装置１１から流入する第２多糖液を、粉末状の固体酸触媒Ｘを用いて加水分解することによりヘミセルロース由来の単糖を含む第２単糖液を生成するものであり、図示するように第２混合装置１７ａ及び第２固液分離装置１７ｂから構成されている。第２混合装置１７ａは、加圧熱水反応装置１１から流入する第２多糖液と予め充填されている固体酸触媒Ｘとを９０℃以上１２０℃未満の温度下において撹拌及び混合することにより両者を接触させて加水分解反応（つまり糖化反応）を促進させる。このような糖化反応により、第２多糖液に含まれるヘミセルロース由来のオリゴ糖が加水分解されて単糖（五炭糖）が生成される。第２混合装置１７ａは、このように生成されたヘミセルロース由来の単糖を含む第２単糖液と固体酸触媒Ｘとを含む第２混合液とを第２固液分離装置１７ｂに送出する。  The secondcatalytic reaction device 17 is a second solution containing a monosaccharide derived from hemicellulose by hydrolyzing the second polysaccharide liquid flowing from the pressurized hotwater reaction device 11 using the powdered solid acid catalyst X. A monosaccharide solution is produced, and is composed of asecond mixing device 17a and a second solid-liquid separation device 17b as shown in the figure. Thesecond mixing device 17a is prepared by stirring and mixing the second polysaccharide liquid flowing in from the pressurizedhot water reactor 11 and the solid acid catalyst X charged in advance at a temperature of 90 ° C. or higher and lower than 120 ° C. To promote the hydrolysis reaction (ie, saccharification reaction). Through such a saccharification reaction, the oligosaccharide derived from hemicellulose contained in the second polysaccharide solution is hydrolyzed to produce a monosaccharide (pentose sugar). Thesecond mixing device 17a sends the second monosaccharide solution containing the hemicellulose-derived monosaccharide thus produced and the second mixed solution containing the solid acid catalyst X to the second solid-liquid separation device 17b.

第２固液分離装置１７ｂは、上記の第２混合装置１７ａから流入する第２混合液を固液分離することで第２単糖液と固体酸触媒Ｘとに分離し、固体酸触媒Ｘを回収して上記第２混合装置１７ａに供給する（再利用する）一方、ヘミセルロース由来の単糖を含む第２単糖液を第２発酵装置１８に送出する。このような第２固液分離装置１７ｂとしては、上述した第１固液分離装置１５ｂと同様に沈殿槽を用いることができる。つまり、沈殿槽に供給された第２混合液のうち、粉末状の固体酸触媒Ｘは槽底部に沈殿し、上澄み液がヘミセルロース由来の単糖を含む第２単糖液として得られる。  The second solid-liquid separation device 17b separates the second mixed liquid flowing from thesecond mixing device 17a into a second monosaccharide liquid and a solid acid catalyst X by solid-liquid separation, and the solid acid catalyst X is separated. The second monosaccharide liquid containing the monosaccharide derived from hemicellulose is sent to thesecond fermentation apparatus 18 while being collected and supplied (reused) to thesecond mixing apparatus 17a. As such a second solid-liquid separation device 17b, a precipitation tank can be used similarly to the first solid-liquid separation device 15b described above. That is, among the 2nd liquid mixture supplied to the precipitation tank, the powdered solid acid catalyst X precipitates in the tank bottom part, and a supernatant liquid is obtained as a 2nd monosaccharide liquid containing the hemicellulose origin monosaccharide.

第２発酵装置１８は、上記第２触媒反応装置１７から流入するヘミセルロース由来の単糖を含む第２単糖液に、酵母等のエタノール発酵微生物と、窒素、リン等の栄養源とを添加し、適切な温度、ｐＨ等の条件下で微生物を培養してヘミセルロース由来の単糖をアルコール発酵させることでエタノールを生成するものである。エタノール発酵微生物としては、サッカロミセス属酵母などの公知の各種微生物を用いることができる。第２発酵装置１８は、このように生成したエタノールを蒸留装置１９に送出する。  Thesecond fermentation apparatus 18 adds an ethanol-fermenting microorganism such as yeast and a nutrient source such as nitrogen and phosphorus to the second monosaccharide liquid containing the hemicellulose-derived monosaccharide flowing from the secondcatalytic reaction apparatus 17. Further, ethanol is produced by culturing a microorganism under conditions such as an appropriate temperature and pH and subjecting a hemicellulose-derived monosaccharide to alcohol fermentation. As the ethanol fermentation microorganism, various known microorganisms such as Saccharomyces yeast can be used. Thesecond fermentation apparatus 18 sends the ethanol thus generated to thedistillation apparatus 19.

蒸留装置１９は、上記の第１発酵装置１６及び第２発酵装置１８から流入するエタノールの蒸留及び濃縮を行うことにより、純度の高いエタノールを生成して外部に送出するものである。排水処理装置２０は、加圧熱水反応装置１１の反応槽１１ｄから排出されるブロー水と、第１発酵装置１６及び第２発酵装置１８から排出される水（アルコール発酵の過程で生成される水）とを受け入れ、所定の清浄化処理を施して外部に排水するものである。  Thedistillation apparatus 19 produces ethanol having high purity by sending out the ethanol flowing from thefirst fermentation apparatus 16 and thesecond fermentation apparatus 18 and concentrating them to the outside. The wastewater treatment device 20 is blown water discharged from thereaction tank 11d of the pressurized hotwater reaction device 11 and water discharged from thefirst fermentation device 16 and the second fermentation device 18 (generated in the course of alcoholic fermentation). Water), and is subjected to a predetermined cleaning process and drained to the outside.

次に、このように構成されたエタノール生産装置１０の動作について説明する。
加圧熱水反応装置１１では、制御装置１１ｅによって加熱器１１ｂ及び水量調整弁１１ｃが制御されることによって、反応槽１１ｄ内に収容された一定量の木質系バイオマスに２００〜２３０℃の加圧熱水が所定量添加される。この状態で一定の反応時間が経過することにより、反応槽１１ｄ内の木質系バイオマスに含まれるヘミセルロースは、ヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類（ヘミセルロース分解物）に選択的に分解される。Next, operation | movement of theethanol production apparatus 10 comprised in this way is demonstrated.
In the pressurizedhot water reactor 11, theheater 11b and the water amount adjusting valve 11c are controlled by thecontroller 11e, so that a certain amount of woody biomass contained in thereactor 11d is pressurized at 200 to 230 ° C. A predetermined amount of hot water is added. When a certain reaction time elapses in this state, hemicellulose contained in the woody biomass in thereaction tank 11d is selectively decomposed into a polysaccharide (hemicellulose decomposition product) mainly composed of oligosaccharides derived from hemicellulose. The

したがって、上記反応時間が経過した後における反応槽１１ｄの処理液は、セルロース及びリグニンを固体として含み、またヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類（ヘミセルロース分解物）を液体として含む固液混合液となる。そして、このような処理液は、反応槽１１ｄから固液分離器１２に排出され、当該固液分離器１２において固液分離される。すなわち、固体であるセルロース及びリグニンは、固液分離器１２から冷却器１３に第１多糖物として送出され、一方、ヘミセルロース由来のオリゴ糖を主成分とする多糖類（ヘミセルロース分解物）は、第２多糖液として第２触媒反応装置１７に送出される。  Therefore, the treatment liquid in thereaction tank 11d after the reaction time has elapsed is a solid liquid containing cellulose and lignin as solids, and a polysaccharide (hemicellulose degradation product) mainly composed of oligosaccharides derived from hemicellulose as a liquid. It becomes a mixed solution. Then, such a treatment liquid is discharged from thereaction tank 11 d to the solid-liquid separator 12, and solid-liquid separation is performed in the solid-liquid separator 12. That is, cellulose and lignin that are solids are sent from the solid-liquid separator 12 to the cooler 13 as the first polysaccharide, while the polysaccharide (hemicellulose degradation product) mainly composed of oligosaccharides derived from hemicellulose is the first polysaccharide. 2 is sent to the secondcatalytic reactor 17 as a polysaccharide solution.

そして、上記第１多糖物は、冷却器１３において９０〜１００℃程度に冷却されて酵素反応装置１４に送出され、当該酵素反応装置１４においてセルラーゼ及び水が添加される。この結果、セルラーゼが第１多糖物に含まれるセルロースに作用することにより、当該セルロースが水溶性オリゴ糖に分解される。つまり、酵素反応装置１４では、セルラーゼに含まれるβ−グルカナーゼがセルロースに作用することによってセロビオースが生成される。なお、この際に、酵素反応装置１４において生成された水溶性オリゴ糖の一部は、セルラーゼに含まれるβ−グルコシダーゼによりグルコースに分解される。  The first polysaccharide is cooled to about 90 to 100 ° C. in the cooler 13 and sent to theenzyme reaction device 14, and cellulase and water are added in theenzyme reaction device 14. As a result, cellulase acts on cellulose contained in the first polysaccharide, whereby the cellulose is decomposed into water-soluble oligosaccharides. That is, in theenzyme reaction apparatus 14, cellobiose is generated by the action of β-glucanase contained in cellulase on cellulose. At this time, a part of the water-soluble oligosaccharide produced in theenzyme reaction apparatus 14 is decomposed into glucose by β-glucosidase contained in cellulase.

第１混合装置１５ａは、酵素反応装置１４から流入した第１多糖液と固体酸触媒Ｘとを９０〜１００℃の温度下において攪拌及び混合することで第１多糖液中の水溶性オリゴ糖をグルコースに分解する。この第１混合装置１５ａにおけるグルコースの生成速度は、酵素反応装置１４における生成速度よりも早い。具体的には、第１混合装置１５ａにおいて約１０時間の間に生成されるグルコースの量は、酵素反応装置１４において生成される量の約３．５倍である。第１混合装置１５ａでは、殆ど全ての水溶性オリゴ糖がグルコースに分解されるまでの時間をかけて触媒反応を行う。そして、この結果生成されたグルコースを含む第１単糖液は、固体酸触媒Ｘとともに第１混合液として第１混合装置１５ａから第１固液分離装置１５ｂに流出する。  Thefirst mixing device 15a stirs and mixes the first polysaccharide solution flowing from theenzyme reaction device 14 and the solid acid catalyst X at a temperature of 90 to 100 ° C., so that the water-soluble oligosaccharide in the first polysaccharide solution is mixed. Decomposes into glucose. The production rate of glucose in thefirst mixing device 15a is faster than the production rate in theenzyme reaction device 14. Specifically, the amount of glucose produced in thefirst mixing device 15a during about 10 hours is about 3.5 times the amount produced in theenzyme reaction device 14. In thefirst mixing device 15a, the catalytic reaction is performed over a period of time until almost all the water-soluble oligosaccharide is decomposed into glucose. And the 1st monosaccharide liquid containing glucose produced | generated as a result flows out from the1st mixing apparatus 15a to the 1st solid-liquid separation apparatus 15b as a 1st liquid mixture with the solid acid catalyst X. FIG.

そして、上記第１混合液は、第１固液分離装置１５ｂにおいて第１単糖液と固体酸触媒Ｘとに固液分離され、固体である固体酸触媒Ｘは第１混合装置１５ａに返送され、一方、第１単糖液は、第１発酵装置１６に送出される。この第１発酵装置１６では、アルコール発酵により第１単糖液に含まれるグルコースからエタノールが生成され、蒸留装置１９に供給される。そして、蒸留装置１９では、エタノールの蒸留及び濃縮が行われる。  The first mixed liquid is solid-liquid separated into the first monosaccharide liquid and the solid acid catalyst X in the first solid-liquid separation apparatus 15b, and the solid acid catalyst X which is solid is returned to thefirst mixing apparatus 15a. On the other hand, the first monosaccharide liquid is sent to thefirst fermentation apparatus 16. In thefirst fermentation apparatus 16, ethanol is generated from glucose contained in the first monosaccharide liquid by alcohol fermentation and supplied to thedistillation apparatus 19. And in thedistillation apparatus 19, distillation and concentration of ethanol are performed.

一方、第２触媒反応装置１７に供給された第２多糖液は、第２触媒反応装置１７の第２混合装置１７ａにおいて第２多糖液と固体酸触媒Ｘとを９０℃以上１２０℃未満の温度下において攪拌及び混合されることで第２多糖液中のヘミセルロース由来のオリゴ糖が単糖に分解される。そして、このヘミセルロース由来の単糖を含む第２単糖液は、固体酸触媒Ｘとともに第２混合液として第２混合装置１７ａから第２固液分離装置１７ｂに排出され、当該第２固液分離装置１７ｂにおいて第２単糖液と固体酸触媒Ｘとに固液分離される。そして、固体である固体酸触媒Ｘは第２混合装置１７ａに返送され、一方、第２単糖液は、第２発酵装置１８に送出される。この第２発酵装置１８では、アルコール発酵により第２単糖液に含まれるヘミセルロース由来の単糖からエタノールが生成され、蒸留装置１９に供給されて蒸留及び濃縮が行われる。  On the other hand, the second polysaccharide liquid supplied to the secondcatalytic reaction device 17 is a temperature of 90 ° C. or higher and lower than 120 ° C. in thesecond mixing device 17a of the secondcatalytic reaction device 17. The oligosaccharide derived from hemicellulose in the 2nd polysaccharide liquid is decomposed | disassembled into a monosaccharide by stirring and mixing below. And the 2nd monosaccharide liquid containing this monosaccharide derived from hemicellulose is discharged | emitted from the2nd mixing apparatus 17a to the 2nd solid-liquid separation apparatus 17b as a 2nd liquid mixture with the solid acid catalyst X, The said 2nd solid-liquid separation In theapparatus 17b, the liquid is separated into the second monosaccharide liquid and the solid acid catalyst X. The solid acid catalyst X, which is a solid, is then returned to thesecond mixing device 17a, while the second monosaccharide liquid is sent to thesecond fermentation device 18. In thesecond fermentation apparatus 18, ethanol is generated from hemicellulose-derived monosaccharides contained in the second monosaccharide liquid by alcohol fermentation, and supplied to thedistillation apparatus 19 for distillation and concentration.

さらに、加圧熱水反応装置１１の反応槽１１ｄから排出されるブロー水及び第１発酵装置１６及び第２発酵装置１８から排出される水（アルコール発酵の過程で生成される水）は、排水処理装置２０において所定の清浄度まで浄化処理された後に外部に排水される。  Further, blow water discharged from thereaction tank 11d of the pressurizedhot water reactor 11 and water discharged from thefirst fermentation device 16 and the second fermentation device 18 (water generated in the process of alcohol fermentation) are drained. After being purified to a predetermined cleanliness level in theprocessing device 20, it is drained to the outside.

このようなエタノール生産装置１０では、セルラーゼによりセルロースが水溶性オリゴ糖に分解され、さらに固体酸触媒Ｘによって上記水溶性オリゴ糖がグルコースに分解され、さらに当該グルコースからエタノールが生産される。このとき、酵素反応装置１４において、効率的に水溶性オリゴ糖を生成することができるため、エタノール生産装置１０では、効率的にエタノールが生産される。  In such anethanol production apparatus 10, cellulose is decomposed into water-soluble oligosaccharides by cellulase, the water-soluble oligosaccharide is further decomposed into glucose by the solid acid catalyst X, and ethanol is further produced from the glucose. At this time, since the water-soluble oligosaccharide can be efficiently produced in theenzyme reaction apparatus 14, ethanol is efficiently produced in theethanol production apparatus 10.

同様に、このエタノール生産装置１０に含まれるセルロース糖化装置１０Ａ、すなわち上記酵素反応装置１４と第１触媒反応装置１５とを備えるセルロース糖化装置１０Ａも、酵素反応装置１４を備えることにより、効率的にセルロースを糖化することができる。
さらに、加圧熱水反応装置１１と、固液分離器１２と、セルロース糖化装置１０Ａとを備えたバイオマス糖化装置１０Ｂも、酵素反応装置１４を備えることにより、効率的にバイオマスを糖化することができる。Similarly, thecellulose saccharification apparatus 10A included in theethanol production apparatus 10, that is, thecellulose saccharification apparatus 10A including theenzyme reaction apparatus 14 and the firstcatalytic reaction apparatus 15 is also efficiently provided with theenzyme reaction apparatus 14. Cellulose can be saccharified.
Furthermore, thebiomass saccharification apparatus 10B including the pressurized hotwater reaction apparatus 11, the solid-liquid separator 12, and thecellulose saccharification apparatus 10A can also efficiently saccharify biomass by including theenzyme reaction apparatus 14. it can.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。  As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.

（１）例えば、上記実施形態においては、チャンバ２の軸方向の端部である先端部２ａを昇降させることによってチャンバ２を回動させる構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図４の模式図に示すように、中心軸Ｌ（すなわち第１方向）を中心として、チャンバ２を回動させるようにしても良い。この場合には、例えば、図４に示すように、中心軸Ｌを中心として回動可能となるように下方からチャンバ２を支持する支持部７ａと、チャンバ２を移動させる動力を発生するモータ７ｂと、モータ７ｂの動力をチャンバ２に伝達するラックアンドピニオン機構７ｃと、モータ７ｂを制御する制御装置７ｄとからなる回動部７（回動手段）を設置することが考えられる。
このような構成を採用する混練装置によれば、チャンバ２の回動に伴って未反応分３０１が昇降すると共に、未反応分３０１が大きく揺り動かされるため、未反応分３０１がチャンバ２の内壁から脱離して液分２００に混ざり易くなる。したがって、未反応分３０１の反応を促進させ、チャンバ２内部にて未反応分３０１が残ることを抑制することが可能となる。(1) For example, in the said embodiment, the structure which rotates thechamber 2 by raising / lowering the front-end | tippart 2a which is the edge part of the axial direction of thechamber 2 was employ | adopted. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, thechamber 2 may be rotated about the central axis L (that is, the first direction). . In this case, for example, as shown in FIG. 4, asupport portion 7 a that supports thechamber 2 from below so as to be rotatable about the central axis L, and amotor 7 b that generates power for moving thechamber 2. It is conceivable to install a rotating unit 7 (rotating means) including a rack andpinion mechanism 7c that transmits the power of themotor 7b to thechamber 2 and acontrol device 7d that controls themotor 7b.
According to the kneading apparatus employing such a configuration, theunreacted portion 301 moves up and down as thechamber 2 rotates, and theunreacted portion 301 is greatly swung, so that theunreacted portion 301 is removed from the inner wall of thechamber 2. Detach and become easy to mix with theliquid component 200. Therefore, it is possible to promote the reaction of theunreacted portion 301 and suppress theunreacted portion 301 from remaining inside thechamber 2.

（２）上記実施形態においては、チャンバ２の先端部２ａ側に錘６ｂ及び油圧シリンダ６ｃを設ける構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、チャンバ２の後端部側に錘及び油圧シリンダを設置しても良く、また錘及び油圧シリンダのいずれか一方をチャンバ２の先端部２ａ側に設置し他方をチャンバ２の後端部側に設置しても良い。(2) In the above embodiment, a configuration in which theweight 6b and thehydraulic cylinder 6c are provided on thefront end 2a side of thechamber 2 is adopted. However, the present invention is not limited to this, and a weight and a hydraulic cylinder may be installed on the rear end side of thechamber 2, and either one of the weight and the hydraulic cylinder is connected to thefront end 2 a side of thechamber 2. The other may be installed on the rear end side of thechamber 2.

（３）上記実施形態においては、本発明の昇降部として油圧シリンダ６ｃを用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、昇降部としてエアシリンダや電動シリンダを用いても良い。(3) In the said embodiment, the structure which uses thehydraulic cylinder 6c as an raising / lowering part of this invention was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and an air cylinder or an electric cylinder may be used as the elevating unit.

（４）上記実施形態の混練装置１は、シャフト３の長手方向の１箇所に対して２枚のパドル４が取り付けられた構成を採用している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、同様の箇所に１枚のパドルが取り付けられる構成や、同様の箇所に３枚以上のパドル４が取り付けられる構成を採用しても良い。(4) The kneading apparatus 1 of the above embodiment employs a configuration in which twopaddles 4 are attached to one place in the longitudinal direction of theshaft 3. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which one paddle is attached to a similar location or a configuration in which three ormore paddles 4 are attached to a similar location may be adopted.

（５）上記実施形態の混練装置１は、シャフト３の長手方向において、シャフト３の先端３ａ側と、シャフト３の後端３ｂ側と、これらの中間との３箇所にパドル４が取り付けられた構成を採用している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、シャフト３の長手方向において１箇所、２箇所あるいは４箇所以上にパドル４を取り付ける構成を採用しても良い。(5) In the kneading apparatus 1 of the above-described embodiment, thepaddles 4 are attached to the three positions of thefront end 3a side of theshaft 3, therear end 3b side of theshaft 3, and the middle thereof in the longitudinal direction of theshaft 3. The configuration is adopted. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which thepaddle 4 is attached at one, two, or four or more locations in the longitudinal direction of theshaft 3 may be adopted.

（６）上記実施形態においては、混練装置１を酵素反応装置１４に用いる例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、混練が進むに連れて流動性が変化する混練対象物を混練する混練装置の全てに適用することが可能である。(6) In the above embodiment, the example in which the kneading apparatus 1 is used for theenzyme reaction apparatus 14 has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to all kneading apparatuses that knead a kneading object whose fluidity changes as kneading proceeds.

（７）上記実施形態では、第１触媒反応装置１５において生成されたグルコースや第２触媒反応装置１７において生成されたヘミセルロース由来の単糖からエタノールを生成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１発酵装置１６や、第２発酵装置１８や、蒸留装置１９を他の反応装置に換えることで、エタノール以外の化学製品（例えばヒドロキシメチルフルフラールやフルフラール）を生成するようにしても良い。(7) In the above embodiment, ethanol is generated from glucose generated in the firstcatalytic reactor 15 and hemicellulose-derived monosaccharides generated in the secondcatalytic reactor 17, but the present invention is not limited to this. For example, chemical products other than ethanol (for example, hydroxymethylfurfural and furfural) may be generated by replacing thefirst fermentation apparatus 16, thesecond fermentation apparatus 18, and thedistillation apparatus 19 with other reaction apparatuses. .

（８）上記実施形態では、木質系バイオマスに含まれるセルロースからグルコースを生成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、同様にセルロースとヘミセルロースとリグニンとを含んでいる草本系バイオマスであれば、これに含まれるセルロースから水溶性の糖分（グルコース）を生成するようにしても良い。(8) Although glucose was produced | generated from the cellulose contained in wood type biomass in the said embodiment, this invention is not limited to this. For example, if it is a herbaceous biomass that similarly contains cellulose, hemicellulose, and lignin, water-soluble sugar (glucose) may be generated from the cellulose contained therein.

（９）上記実施形態における第１触媒反応装置１５及び第２触媒反応装置１７では、粉末状の固体酸触媒Ｘを用いた関係で第１固液分離装置１５ｂ及び第２固液分離装置１７ｂを設けた。しかしながら、固体酸触媒には粉末状のものの他にペレット状のものがある。このペレット状固体酸触媒を用いる場合、第１触媒反応装置及び第２触媒反応装置として、例えば流通性容器内に固定状態に収納されたペレット状固体酸触媒に第１多糖液あるいは第２多糖液を通過させて加水分解するタイプの触媒反応装置（固定床固体酸触媒反応装置）を採用することが考えられる。このような固定床固体酸触媒反応装置を採用することにより、第１触媒反応装置及び第２触媒反応装置の装置構成を簡略化することができる。(9) In the firstcatalytic reaction device 15 and the secondcatalytic reaction device 17 in the above embodiment, the first solid-liquid separation device 15b and the second solid-liquid separation device 17b are connected by using the powdered solid acid catalyst X. Provided. However, solid acid catalysts include pellets in addition to powders. When this pellet-shaped solid acid catalyst is used, as the first catalyst reaction device and the second catalyst reaction device, for example, the first polysaccharide solution or the second polysaccharide solution is added to the pellet-shaped solid acid catalyst housed in a fixed state in the flowable container. It is conceivable to employ a catalyst reaction apparatus (fixed bed solid acid catalyst reaction apparatus) of a type that allows hydrolysis by passing through the catalyst. By adopting such a fixed bed solid acid catalyst reactor, the device configurations of the first catalyst reactor and the second catalyst reactor can be simplified.

１……混練装置、２……チャンバ、２ａ……先端部（端部）、３……シャフト、３ａ……先端、３ｂ……後端、４……パドル、５……モータ、６……回動部（回動手段）、６ａ……軸支部、６ｂ……錘、６ｃ……油圧シリンダ（昇降部）、６ｄ……制御装備、７……回動部（回動手段）、７ａ……支持部、７ｂ……モータ、７ｃ……ラックアンドピニオン機構、７ｄ……制御装置、１０……エタノール生産装置、１０Ａ……セルロース糖化装置、１０Ｂ……バイオマス糖化装置、１１……加圧熱水反応装置、１１ａ……ポンプ、１１ｂ……加熱器、１１ｃ……水量調整弁、１１ｄ……反応槽、１１ｅ……制御装置、１２……固液分離器、１３……冷却器、１４……酵素反応装置、１５……第１触媒反応装置、１５ａ……第１混合装置、１５ｂ……第１固液分離装置、１６……第１発酵装置、１７……第２触媒反応装置、１７ａ……第２混合装置、１７ｂ……第２固液分離装置、１８……第２発酵装置、１９……蒸留装置、２０……排水処理装置、１００……混練対象物、２００……液分、２０１……液面、３００……固形分、３０１……未反応分、Ｌ……中心軸、Ｌ１……回動軸、Ｘ……固体酸触媒  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Kneading apparatus, 2 ... Chamber, 2a ... Tip part (end part), 3 ... Shaft, 3a ... Tip, 3b ... Rear end, 4 ... Paddle, 5 ... Motor, 6 ... Rotating part (turning means), 6a... Shaft support part, 6b... Weight, 6c... Hydraulic cylinder (lifting part), 6d. ... support part, 7b ... motor, 7c ... rack and pinion mechanism, 7d ... control device, 10 ... ethanol production device, 10A ... cellulose saccharification device, 10B ... biomass saccharification device, 11 ... pressure heat Water reactor, 11a ... pump, 11b ... heater, 11c ... water volume control valve, 11d ... reaction tank, 11e ... control device, 12 ... solid-liquid separator, 13 ... cooler, 14 ... ... Enzyme reaction device, 15 ... first catalyst reaction device, 15a ... first mixing device, 15b ... 1st solid-liquid separator, 16 ... 1st fermentation device, 17 ... 2nd catalytic reaction device, 17a ... 2nd mixing device, 17b ... 2nd solid-liquid separation device, 18 ... 2nd fermentation device , 19... Distillation apparatus, 20... Wastewater treatment apparatus, 100... Kneading target, 200... Liquid, 201. Shaft, L1 ... Rotating shaft, X ... Solid acid catalyst

Claims (9)

Translated fromJapanese

混練が進むに連れて液化する混練対象物が内部にて混練されるチャンバを備える混練装置であって、
前記チャンバを回動させる回動手段を備えることを特徴とする混練装置。A kneading apparatus including a chamber in which a kneading object to be liquefied as kneading proceeds is kneaded inside,
A kneading apparatus comprising a rotating means for rotating the chamber. 前記チャンバが水平な第１方向に長い形状を有しており、
前記回動手段は、前記第１方向の端部を昇降させることによって前記チャンバを回動させる
ことを特徴とする請求項１記載の混練装置。The chamber has a long shape in a horizontal first direction;
The kneading apparatus according to claim 1, wherein the rotation unit rotates the chamber by moving up and down an end portion in the first direction. 前記回動手段は、
前記チャンバの前記第１方向における中央部を軸支する軸支部と、
前記チャンバの前記第１方向における端部のいずれか一方の上部に設置される錘と、
前記チャンバの前記第１方向における端部のいずれか一方を昇降させる昇降部と
を備えることを特徴とする請求項２記載の混練装置。The rotating means is
A shaft support portion that pivotally supports a central portion of the chamber in the first direction;
A weight installed on top of any one of the end portions in the first direction of the chamber;
The kneading apparatus according to claim 2, further comprising: an elevating unit that elevates and lowers any one of the end portions in the first direction of the chamber. 前記チャンバが水平な第１方向に長い形状を有しており、
前記回動手段は、前記第１方向を中心として前記チャンバを回動させる
ことを特徴とする請求項１記載の混練装置。The chamber has a long shape in a horizontal first direction;
The kneading apparatus according to claim 1, wherein the rotating unit rotates the chamber about the first direction. セルロースを含む多糖物と糖化酵素との混合物を混練対象物とする酵素反応装置であって、
請求項１〜４いずれかに記載の混練装置からなることを特徴とする酵素反応装置。An enzyme reaction apparatus having a mixture of a polysaccharide containing cellulose and a saccharifying enzyme as a kneading target,
An enzyme reaction apparatus comprising the kneading apparatus according to claim 1. 請求項５記載の酵素反応装置と、
前記酵素反応装置により生成された分解物を、固体酸触媒を用いてグルコースに分解する第１触媒反応装置と
を備えることを特徴とするセルロース糖化装置。An enzyme reaction apparatus according to claim 5;
A cellulose saccharification apparatus comprising: a first catalytic reaction apparatus that decomposes a decomposition product generated by the enzyme reaction apparatus into glucose using a solid acid catalyst. バイオマスに加圧熱水を作用させてバイオマスに含まれるヘミセルロースを選択的に分解する加圧熱水反応装置と、
前記加圧熱水反応装置の処理液から固体としてのセルロースを分離する固液分離器と、
前記固液分離器で分離されたセルロースをグルコースに分解する請求項６記載のセルロース糖化装置と
を備えることを特徴とするバイオマス糖化装置。A pressurized hot water reactor for selectively decomposing hemicellulose contained in biomass by applying pressurized hot water to the biomass;
A solid-liquid separator for separating cellulose as a solid from the treatment liquid of the pressurized hot water reactor;
A cellulose saccharification device according to claim 6, which decomposes cellulose separated by the solid-liquid separator into glucose. 前記固液分離器で分離された液体としてのヘミセルロース分解物を、固体酸触媒を用いてヘミセルロース由来の単糖に分解する第２触媒反応装置をさらに備えることを特徴とする請求項７記載のバイオマス糖化装置。  The biomass according to claim 7, further comprising a second catalytic reactor that decomposes the hemicellulose decomposition product as a liquid separated by the solid-liquid separator into a hemicellulose-derived monosaccharide using a solid acid catalyst. Saccharification equipment. 請求項８に記載の前記バイオマス糖化装置と、
前記バイオマス糖化装置により生成されたグルコースからエタノールを生成する第１発酵装置と、
前記バイオマス糖化装置により生成されたヘミセルロース由来の単糖からエタノールを生成する第２発酵装置と
を備えることを特徴とするエタノール生産装置。The biomass saccharification device according to claim 8,
A first fermentation apparatus for producing ethanol from glucose produced by the biomass saccharification apparatus;
An ethanol production apparatus comprising: a second fermentation apparatus that produces ethanol from a hemicellulose-derived monosaccharide produced by the biomass saccharification apparatus.

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