(57)【要約】      （修正有）【課題】バイオマスから直接エタノールを効率よく得る方法を提供する。【解決手段】水と１または複数種の植物体とを含む分散液を発酵させるエタノールの製造方法であって、前記植物体が葛の茎を含み、前記分散液をセルラーゼとアミラーゼにより生命体を用いず発酵させたのち、糖をエタノールに転化させる発酵により発酵させるバイオエタノールの製造方法であり、水と、葛の茎と、グルコースとを含む混合物を発酵させることを特徴とするバイオエタノールの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と発酵用基質としての１または複数種の植物体とを含む分散液を発酵させるエタノールの製造方法であって、前記植物体が葛の茎を含み、前記分散液をセルラーゼとアミラーゼにより生命体を用いず発酵させたのち、糖をエタノールに転化させる発酵により発酵させるバイオエタノールの製造方法。
【請求項２】
水と発酵用基質としての葛の茎とグルコースとを含む混合物を発酵させることを特徴とするバイオエタノールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオエタノールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオエタノールの製造方法としては、例えば、バイオマスの水スラリーを圧力４〜４０ＭＰａに加圧し、加圧された水スラリーを火力発電装置のボイラから供給される蒸気と反応器内で熱交換させることにより前記圧力での飽和温度以下かつ２５０〜４００℃の範囲の温度に加熱して前記バイオマスに含有されるヘミセルロースおよびセルロースを加水分解して糖を生成し、生成された糖を発酵させるバイオエタノールの製造方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）また、セルロースを酵素糖化させて得た糖を発酵させてエタノールを得る方法が知られている。（例えば、特許文献２参照）
これらはバイオマスから直接エタノールを得るものではなく、複数の工程を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
[特許文献１]特開２００８−１８２９２５号公報  
[特許文献２]特開２００８−１６１１２５号公報  
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、バイオマスから直接エタノールを効率よく得る方法を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の要旨とするところは、水と発酵用基質としての１または複数種の植物体とを含む分散液を発酵させるエタノールの製造方法であって、前記植物体が葛の茎を含み、前記分散液をセルラーゼとアミラーゼにより生命体を用いず発酵させたのち、糖をエタノールに転化させる発酵により発酵させるバイオエタノールの製造方法であることにある。
【０００６】
また、本発明の要旨とするところは、水と、発酵用基質としての葛の茎とグルコースとを含む混合物を発酵させることを特徴とするバイオエタノールの製造方法であることにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、バイオマスから直接エタノールを効率よく得る方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、バイオマスとして葛を用い発酵させるバイオエタノールの製造方法である。
【０００９】
本発明の代表的な態様にあっては、バイオマスとして葛の茎（蔓）を用い、この発酵用基質としての葛の茎とグルコースと麹とからなる混合物を発酵させてエタノールを得る、バイオエタノールの製造方法である。混合物はスラリー状であることが好ましい。麹に代えて麹に含まれる発酵菌や酵素が用いられてもよい。
【００１０】
この混合物は水２００〜６００重量部、葛の茎１０〜５０乾燥重量部、グルコース３〜１０重量部、麹３〜１０重量部からなることが好ましい。
【００１１】
本発明のバイオエタノールの製造方法においては、水と葛の茎とグルコースとからなる原料スラリーを、殺菌のため８０〜１００℃に加熱したのち３５℃以下に冷却し、麹を加えて好ましくは３０〜３５℃で３日間以上発酵させることが好ましい。
【００１２】
本発明により、バイオエタノールを効率よく製造できる。例えば、発酵後のスラリーから採取される液のアルコール濃度として６.５ｗｔ％を達成することができる。
【００１３】
原料スラリーは例えば葛の葉付きの茎を０．５〜５ｍｍに粉砕してグルコースと水を加えて得ることができる。
【００１４】
本発明においては、麹に代えてビールの絞りかすや葡萄酒の絞りかすや焼酎の絞りかす、あるいはこれらに含まれる発酵菌や酵素を用いることができる。この場合、上記混合物は水２００〜６００重量部、葛の茎１０〜５０乾燥重量部、グルコース３〜１０重量部、ビール等の絞りかす３〜１０重量部からなることが好ましい。
【００１５】
本発明の他の代表的な態様にあっては、水と発酵用基質としての植物体とを含む分散液にセルラーゼとアミラーゼを添加して微生物などの生命体を用いず１次発酵させ、植物体に含まれる繊維質を分解させて糖を生成させたのち、この糖をエタノールに転化させる発酵により２次発酵させる。セルラーゼとアミラーゼは水と複数種の植物体とを含む分散液に投入して添加してもよい。水と植物体とアミラーゼとを混合して発酵させたのちセルラーゼを添加して発酵させてもよい。
【００１６】
植物体は葛の茎を含む。葛の茎は繊維質と澱粉を成分として含有する。葛の茎とともに用いられる植物体としては、米糠、米のとぎ汁に含まれるもの、おから、砂糖大根、砂糖キビ、砂糖大根や砂糖キビの搾りかす、コーヒーの搾りかす、葛の根、おがくず、草、とうもろこし、とうもろこしの茎、じゃがいも、さつまいも、さつまいもの茎、かぼちゃの茎、タピオカ、稲藁、木材チップなどが例示されるが、植物活動により産生されるものを原料とし、セルロースやでんぷんや糖類のうちの少なくとも一種を含むものであればこれらに限定されない。
【００１７】
複数種の植物体を用いる場合、葛の茎の比率は２０〜１００重量％（乾燥重量）であることが好ましい。この場合、葛の茎の存在により、葛の茎以外の植物体の発酵が促進され、複数種の植物体全体としての発酵効率が向上する。
【００１８】
水と複数種の植物体との比率は水１００重量部に対して植物体５〜５０重量部（乾燥重量）であることが好ましい。
【００１９】
セルラーゼ、アミラーゼの添加量は例えば植物体に対する重量比で０．１〜１重量％であることができるが、発酵の速度などを考慮してこの範囲に限定されず適宜設定される。
【００２０】
セルラーゼとしては市販の酵素が好適に用いられる。例えば、天野エンザイム（株）のセルラーゼＡ「アマノ」３（登録商標）、セルラーゼＴ「アマノ」４（登録商標）、ヤクルト薬品工業（株）のセルラーゼＹ−ＮＣ（登録商標）、セルラーゼ”オノズカ”３Ｓ（登録商標）、エイチビィアイ（株）のセルロシンＴ２（登録商標）、セルロシンＡＬ（登録商標）、セルロシンＡＣ４０（登録商標）などが挙げられるが、セルロースを分解するセルラーゼであれば特に上記に限定されるものではない。
【００２１】
アミラーゼとしては市販の酵素が好適に用いられる。例えば、大和化成（株）製のクライスターゼＴ１０Ｓ（登録商標）、クライスターゼＬ１（登録商標）、クライスターゼＰ８（登録商標）、コクゲンＳＤ−Ａ（登録商標）、コクゲンＬ（登録商標）、コクゲンＳＤ−Ｔ（登録商標）、コクゲンＳＤ−ＴＣ３（登録商標）、天野エンザイム（株）のアミラーゼＡＤ「アマノ」１（登録商標）、ビオザイムＡ（登録商標）、ビオザイムＦ１０ＳＤ（登録商標）、ナガセケムテックス（株）のスピターゼＰＮ４（登録商標）、ヤクルト薬品工業（株）のユニアーゼＢＭ−８（登録商標）などが挙げられるが、デンプン分解酵素として用いられるアミラーゼであれば特に上記に限定されるものではない
【００２２】
糖をエタノールに転化させる発酵には公知の麹、酵母、酵素が用いられる。麹、酵母、酵素の使用量は例えば植物体に対する重量比で１〜３０重量％であることができるが、発酵の速度などを考慮してこの範囲に限定されず適宜設定される。
【実施例】
【００２３】
実施例１
葉付きの葛の茎を自然乾燥後５ｍｍほどに粉砕した粉砕物３０ｇ、グルコース５ｇを４５０ｃｃの水に投入し攪拌し原料スラリーを得た。この原料スラリーを９０℃に加熱後３３℃まで自然冷却したのち、酒粕５ｇをこの原料スラリーに加えスラリーとしたのち、３３℃で３日間発酵させた。発酵後のスラリーから汲み上げて採取した液のアルコール濃度をＡＴＡＧＯ社製のアルコール濃度測定器（ＰＥＴ−１０９）で測定したところ６．５ｗｔ％であった。
【００２４】
実施例２
葉付きの葛の茎を自然乾燥後５ｍｍほどに粉砕した粉砕物２０ｇ、米糠１０ｇ、米のとぎ汁（１回目のとぎ汁）４００ｃｃの分散液に、アミラーゼ（ノボザイムズ
ジャパン株式会社製）１５ｃｃ、セルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼＹ−ＮＣ）０．０６ｇ、セルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼ”オノズカ”１２Ｓ）０．０３ｇを添加し、９０℃２０分の加熱下で発酵させた。発酵後の液の屈折計で測定した糖度は８．５％（重量％）であった。
【００２５】
実施例３
葉付きの葛の茎を自然乾燥後５ｍｍほどに粉砕した粉砕物１０ｇ、水３００ｃｃの分散液に、アミラーゼ（ノボザイムズ
ジャパン株式会社製）５ｃｃを添加し、９２〜９５℃２０分の加熱後５０℃になったところでセルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼＹ−ＮＣ）５ｇ、セルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼ”オノズカ”１２Ｓ）２ｇを添加し、５０〜５８℃で１５分発酵処理した。発酵後の液の糖度は４．０％（重量％）であった。
【００２６】
実施例４
葉付きの葛の茎を自然乾燥後５ｍｍほどに粉砕した粉砕物１０ｇ、水３５０ｃｃの分散液に、アミラーゼ（ノボザイムズ
ジャパン株式会社製）１５ｃｃを添加し、９２〜９５℃２０分の加熱後５０℃になったところでセルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼＹ−ＮＣ）５ｇ、セルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼ”オノズカ”１２Ｓ）２ｇを添加し、５０〜５８℃で１５分発酵処理した。発酵後の液の糖度は４．６％（重量％）であった。
【００２７】
実施例５
葉付きの葛の茎を自然乾燥後５ｍｍほどに粉砕した粉砕物２０ｇ、水２００ｃｃの分散液に、アミラーゼ（ノボザイムズ
ジャパン株式会社製）１５ｃｃを添加し、９２〜９５℃２０分の加熱後５０℃になったところでセルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼＹ−ＮＣ）５ｇ、セルラーゼ（ヤクルト薬品工業（株）：セルラーゼ”オノズカ”１２Ｓ）２ｇを添加し、５０〜５８℃で１５分発酵処理した。発酵後の液の糖度は７．１％（重量％）であった。
【００２８】
実施例６
水２００ｃｃ、米糠５ｇ、葛の茎１０ｇ、アミラーゼ（ノボザイムズ
ジャパン株式会社製）７ｃｃからなる分散液を１５０ｃｃになるまで沸騰させたのち、６時間放置した。この放置後の液の糖度は５％であった。この液にワイン酵母３ｇを加え２７〜２８℃で１２０時間発酵させた後の液を１００ｃｃ採取し蒸留し１３ｃｃの蒸留液を得た。この蒸留液のアルコール度数は４１．３度であった。
【００２９】
実施例７
米のとぎ汁（１回目のとぎ汁）５５０ｃｃ、葛の茎２０ｇ、アミラーゼ（ノボザイムズ
ジャパン株式会社製）２０ｃｃからなる分散液を４００ｃｃになるまで沸騰させたのち、６時間放置した。この放置後の液の糖度は４．９％であった。
【００３０】
比較例１
米のとぎ汁（１回目のとぎ汁）１５０ｃｃにアミラーゼ（ノボザイムズ ジャパン株式会社製）５ｃｃを加え液が１００ｃｃになるまで沸騰させたのち、６時間放置した。この放置後の液の糖度は３．２％であった。
【００３１】
比較例２
米糠５ｇと水１５０ｃｃとアミラーゼ（ノボザイムズ ジャパン株式会社製）５ｃｃを混合した分散液を１００ｃｃになるまで沸騰させたのち、６時間放置した。この放置後の液の糖度は３．９％であった。
【００３２】
比較例４
水１００ｃｃを３分間沸騰させたのちグルコース８ｇを添加して３分間沸騰させた。この液を６時間放置した後の糖度は６．３％であった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のバイオエタノールの製造方法により、バイオマスからエタノールを得ることができ、化石燃料に代わりＣＯ２負荷の少ないエネルギー源として利用できる。