(57)【要約】【課題】コンタミネーションの発生を抑えるとともに、最終生成物を高濃度化することができるバイオマスの処理装置および処理方法を提供すること。【解決手段】バイオマスを前処理する前処理装置と、前処理したバイオマスをスラリー化するスラリー化装置と、スラリー化したバイオマスを糖化酵素によって糖化する糖化装置と、を有するバイオマスの処理装置において、前記糖化装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送する返送ラインを設け、前処理装置で前処理したバイオマスと返送ラインを通じて返送した内部液をスラリー化装置内で混合してバイオマスをスラリー化する。【選択図】図１
2014003912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを前処理する前処理装置と、
前処理したバイオマスをスラリー化するスラリー化装置と、
スラリー化したバイオマスを糖化酵素によって糖化する糖化装置と、を有するバイオマスの処理装置において、
前記糖化装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送する返送ラインを設け、
前処理装置で前処理したバイオマスと返送ラインを通じて返送した内部液をスラリー化装置内で混合してバイオマスをスラリー化する構成にしたことを特徴とするバイオマスの処理装置。
【請求項２】
前記糖化装置は、スラリー化したバイオマスを糖化酵素によって糖化する工程と、糖化物を発酵微生物によって発酵する工程を同時に行う同時糖化発酵装置であり、
前記同時発酵装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送するようにした請求項１記載のバイオマスの処理装置。
【請求項３】
前記返送ラインに返送する内部液を冷却する冷却器を設けた請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。
【請求項４】
前記スラリー化装置でスラリー化したバイオマスを糖化装置へ供給する供給ラインに、スラリー化したバイオマスを冷却する冷却器を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオマスの処理装置。
【請求項５】
前記前処理装置は、熱処理、水熱処理、酸処理、アルカリ処理の少なくともいずれか1つの処理を行い、この処理によってバイオマスの滅菌を行う請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。
【請求項６】
前記スラリー化装置から糖化装置へスラリー輸送管が配置され、スラリー化装置でスラリー化したバイオマスが前記輸送管を通じて糖化装置へ輸送される請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。  
【請求項７】
前記返送ラインまたは糖化装置に内部液のスラリー濃度を計測する内部液スラリー濃度計測手段を設け、内部液のスラリー濃度が高い場合に、内部液の返送量を多くする、またはスラリー化装置へ供給するバイオマス量を少なくする請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。
【請求項８】
前記スラリー化装置でスラリー化したバイオマスを糖化装置へ供給する供給ラインに、スラリー化したバイオマスのスラリー濃度を計測するバイオマススラリー濃度計測手段を設け、バイオマスのスラリー濃度が高い場合に、内部液の返送量を多くする、またはスラリー化装置へ供給するバイオマス量を少なくする請求項１、２、６または７記載のバイオマスの処理装置。
【請求項９】
バイオマスを前処理装置によって前処理するステップと、
前処理したバイオマスをスラリー化装置によってスラリー化するステップと、
スラリー化したバイオマスを糖化装置内で糖化酵素と反応させて糖化するステップと、を有するバイオマスの処理方法において、
前記糖化装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送させる返送ラインを設け、
前処理装置で前処理したバイオマスと返送ラインを通じて返送した内部液をスラリー化装置内で混合してバイオマスをスラリー化することを特徴とするバイオマスの処理方法。
【請求項１０】
バイオマスを前処理装置によって前処理するステップと、
前処理したバイオマスをスラリー化装置によってスラリー化するステップと、
同時糖化発酵装置内で、スラリー化したバイオマスを糖化酵素と反応させて糖化すると同時に、糖化物を発酵微生物と反応させて発酵するステップと、を有するバイオマスの処理方法において、
前記同時糖化発酵装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送させる返送ラインを設け、
前処理装置で前処理したバイオマスと返送ラインを通じて返送した内部液をスラリー化装置内で混合してバイオマスをスラリー化することを特徴とするバイオマスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスの主成分であるセルロース等の繊維質を糖化酵素によって糖類に加水分解する糖化装置、および糖化酵素による糖化反応の前処理を行う前処理装置を含むバイオマスの処理装置およびこれを使用したバイオマスの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バガス、麦藁、稲藁、パーム残渣、紙等のセルロース、ヘミセルロースを含むバイオマスは、主として家畜飼料として利用されてきたが、最近のセルロース糖化技術の進歩により、エタノールや有機酸の原料としての用途が開拓されつつある。セルロース、ヘミセルロースを含むバイオマスからのエタノールや有機酸の製造は、主成分であるセルロース、ヘミセルロース等の繊維質に酸処理、水熱処理等の前処理を行い、前処理したバイオマスを滅菌処理し、滅菌処理したバイオマスに糖化酵素を反応させてグルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース等の糖類を含む糖化液とし、酵母等の微生物を用いる発酵法によりこの糖をエタノール等に変換するものである。前記の場合のほか、前処理および滅菌後のバイオマスに対し、同一槽内で酵素糖化と発酵を同時に行う手法もよく用いられる（同時糖化発酵）。また、前処理した後に滅菌処理をするのではなく、前処理時と同時に滅菌処理をするようにしても良い。この滅菌処理は、コンタミネーションを起こして、糖もしくは発酵生成物（同時糖化発酵を行う場合）の生成量が減少したり、不純物が生成されたりすることを防ぐために行われる。
【０００３】
バイオマスからエタノール等を製造する工程においては、最終工程である精製の負荷を軽減するために、糖もしくは発酵生成物の濃度を高めることが重要となる。この糖もしくは発酵生成物の高濃度化は、糖化装置内の原料の濃度を高めるとともに、前記コンタミネーションの発生を防ぐことによって達成することができる。
【０００４】
糖もしくは発酵生成物を高濃度化する方法には、高濃度の前処理バイオマスを糖化装置（例えば、バイオリアクター）に供給し、バイオリアクター内で高濃度の前処理バイオマスを糖化する方法がある。この高濃度の前処理バイオマスは固形状を呈しているため、バイオリアクター内は著しく流動性が低い状態になり、回転ドラムや回転ブレードなどの高動力の攪拌機構が必要となる（特許文献１）。しかし、このような高動力の攪拌機構によっても十分に攪拌できないため、前処理バイオマスを糖へ変換する変換効率を高くすることができないという問題がある。
【０００５】
また、高濃度の前処理バイオマスが固形状を呈していることから、前処理装置からバイオリアクターへ前処理バイオマスを搬送するためにベルトコンベア、フライトコンベア、スクリューコンベア、バケットコンベア等が用いられる。しかし、前処理バイオマスは一般的にコンベア等の固形物搬送手段に付着しやすく、この付着物が洗浄性を低下させ、コンタミネーションの発生源となるという問題がある。また、バイオリアクターは通常複数基用いられるため、前処理装置とバイオリアクター間を繋ぐベルトコンベア等も複数基必要となり、建設コストが高くなるという問題もある。
【０００６】
一方、高動力の攪拌機構を設けずに十分な攪拌性を確保し、生成する糖の高濃度化を図る方法として流加法がある。この流加法は、バイオリアクター内のバイオマス濃度を十分な流動が得られる程度にして運転し、糖化によって溶解した分のバイオマスを随時新たに追加投入する手法である。しかし、この流加法は、固形状の高濃度の前処理バイオマスを前処理装置からバイオリアクターへコンベア等を使って搬送するため、コンタミネーションが発生しやすいという問題がある。
【０００７】
一方、コンタミネーションを防ぐため、前処理バイオマスをコンベア等の固形物搬送手段を用いないで搬送する方法として、前処理バイオマスに液体を混ぜてスラリー化し、配管を通じてスラリー化したバイオマスをバイオリアクターへポンプ輸送する手法がある。この手法は、コンベア等を用いないため建設コストを抑えることができるとともに、洗浄性に優れることから、コンタミネーションの発生を抑えることができるというメリットがある。しかし、この手法は、バイオリアクター内の前処理バイオマスの濃度をスラリー輸送できる濃度よりも高くすることができないため、糖化によって生成される糖の濃度を高めることができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５２１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の主たる目的は、コンタミネーションの発生を抑えるとともに、最終生成物を高濃度化することができるバイオマスの処理装置および処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
バイオマスを前処理する前処理装置と、
前処理したバイオマスをスラリー化するスラリー化装置と、
スラリー化したバイオマスを糖化酵素によって糖化する糖化装置と、を有するバイオマスの処理装置において、
前記糖化装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送する返送ラインを設け、
前処理装置で前処理したバイオマスと返送ラインを通じて返送した内部液をスラリー化装置内で混合してバイオマスをスラリー化する構成にしたことを特徴とするバイオマスの処理装置。
【００１１】
（作用効果）
本発明は、返送ラインを通じて糖化装置内の内部液の一部をスラリー化装置へ返送し、この返送した内部液と前処理装置で前処理したバイオマスをスラリー化装置内で混合してスラリー化することにより、スラリー化するための水などを新たに投入しなくても良くなり、糖化装置内の液体量を極力増やさずに、糖化装置に投入するバイオマスの積算量を増やすことができる。
【００１２】
＜請求項２記載の発明＞
前記糖化装置は、スラリー化したバイオマスを糖化酵素によって糖化する工程と、糖化物を発酵微生物によって発酵する工程を同時に行う同時糖化発酵装置であり、
前記同時発酵装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送するようにした請求項１記載のバイオマスの処理装置。
【００１３】
（作用効果）
同時糖化発酵装置を用いて、生成された糖化物を速やかに発酵生成物に変換するため、中間生成物たる糖化物が蓄積して糖化酵素の活性を阻害することを防ぐことができる。
【００１４】
＜請求項３記載の発明＞
前記返送ラインに返送する内部液を冷却する冷却器を設けた請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。
【００１５】
（作用効果）
返送ラインを通過する内部液を冷却器によって冷却することで、スラリー化装置内で返送内部液を用いて前処理バイオマスを十分に冷却することができる。その結果、内部液をスラリー化装置に投入したとき、またはスラリー化したバイオマスを糖化装置若しくは同時糖化発酵装置に投入したときに、糖化酵素の失活や発酵微生物の不活化が生じるのを防ぐことができる。
【００１６】
＜請求項４記載の発明＞
前記スラリー化装置でスラリー化したバイオマスを糖化装置へ供給する供給ラインに、スラリー化したバイオマスを冷却する冷却器を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオマスの処理装置。
【００１７】
（作用効果）
供給ラインを通過するスラリー化したバイオマスを冷却器によって冷却することで、スラリー化したバイオマスの温度を低くすることができ、スラリー化したバイオマスを糖化装置に投入したときに、糖化酵素の失活や発酵微生物の不活化が生じるのを防ぐことができる。
【００１８】
＜請求項５記載の発明＞
前記前処理装置は、熱処理、水熱処理、酸処理、アルカリ処理の少なくともいずれか1つの処理を行い、この処理によってバイオマスの滅菌を行う請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。
【００１９】
（作用効果）
前処理装置が滅菌処理を行うため、後の工程に滅菌装置を設けて滅菌処理を施さなくても良くなる。
【００２０】
＜請求項６記載の発明＞
前記スラリー化装置から糖化装置へスラリー輸送管が配置され、スラリー化装置でスラリー化したバイオマスが前記輸送管を通じて糖化装置へ輸送される請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。  
【００２１】
（作用効果）
前処理バイオマスのスラリー化によって輸送管を用いた輸送できるため、コンタミネーションの発生を抑えることができるとともに、建設コストを抑えることができる。
【００２２】
＜請求項７記載の発明＞
前記返送ラインまたは糖化装置に内部液のスラリー濃度を計測する内部液スラリー濃度計測手段を設け、内部液のスラリー濃度が高い場合に、内部液の返送量を多くする、またはスラリー化装置へ供給するバイオマス量を少なくする請求項１または２記載のバイオマスの処理装置。
【００２３】
（作用効果）
内部液のスラリー濃度が高いときに、内部液の返送量を多くすることで、またはスラリー化装置へ供給するバイオマス量を少なくすることで、スラリー化装置内および糖化装置への供給ラインにおいてスラリー濃度が低くなり、流動性が向上することにより閉塞が起こることを防止することができる。
【００２４】
＜請求項８記載の発明＞
前記スラリー化装置でスラリー化したバイオマスを糖化装置へ供給する供給ラインに、スラリー化したバイオマスのスラリー濃度を計測するバイオマススラリー濃度計測手段を設け、バイオマスのスラリー濃度が高い場合に、内部液の返送量を多くする、またはスラリー化装置へ供給するバイオマス量を少なくする請求項１、２、６または７記載のバイオマスの処理装置。
【００２５】
（作用効果）
請求項７と同様の作用効果を有する。
【００２６】
＜請求項９記載の発明＞
バイオマスを前処理装置によって前処理するステップと、
前処理したバイオマスをスラリー化装置によってスラリー化するステップと、
スラリー化したバイオマスを糖化装置内で糖化酵素と反応させて糖化するステップと、を有するバイオマスの処理方法において、
前記糖化装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送させる返送ラインを設け、
前処理装置で前処理したバイオマスと返送ラインを通じて返送した内部液をスラリー化装置内で混合してバイオマスをスラリー化することを特徴とするバイオマスの処理方法。
【００２７】
（作用効果）
請求項１と同様の作用効果を有する。
【００２８】
＜請求項１０記載の発明＞
バイオマスを前処理装置によって前処理するステップと、
前処理したバイオマスをスラリー化装置によってスラリー化するステップと、
同時糖化発酵装置内で、スラリー化したバイオマスを糖化酵素と反応させて糖化すると同時に、糖化物を発酵微生物と反応させて発酵するステップと、を有するバイオマスの処理方法において、
前記同時糖化発酵装置内の内部液の一部を前記スラリー化装置へ返送させる返送ラインを設け、
前処理装置で前処理したバイオマスと返送ラインを通じて返送した内部液をスラリー化装置内で混合してバイオマスをスラリー化することを特徴とするバイオマスの処理方法。
【００２９】
（作用効果）
請求項２と同様の作用効果を有する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、コンタミネーションの発生を抑えるとともに、最終生成物を高濃度化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるバイオマスの処理操作フロー図である。
【図２】本発明にかかるバイオマスの処理操作フロー図であって、同時糖化発酵を行うケースを示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
〔バイオマス処理工程〕
図１および図２に、バイオマスの処理操作フローの概略を示す。
なお、本発明にかかる装置は、バガス、麦わら、パーム残渣、コーンストーバー、パームヤシ残渣、キャッサバ残渣、木片、木質廃材、ジュート、ケナフ、古紙等のセルロース、ヘミセルロースを含むバイオマスについて好適に使用できる。
【００３３】
（洗浄工程）
セルロース、ヘミセルロースを含むバイオマスは、洗浄工程により、水を用いて砂、小石等の異物と分離され、脱水工程により洗浄工程で添加された水分の多くが除去される。一方、気流サイクロンによる比重差分離のように、水を用いずに異物を分離する方法でも同様の作用が得られる。
【００３４】
（前処理・滅菌工程）
前記バイオマスは、主にセルロース、ヘミセルロース、リグニンの３成分が固く結合した複合体となっているうえ、セルロース分子自体も固い結晶構造を取っているため、そのままでは糖化酵素セルラーゼがセルロース分子に接近できない。そのため、前処理装置内で、脱水後のバイオマスを、熱処理、水熱処理、酸処理、アルカリ法、微粉砕法、木材腐朽菌などのどれかで前処理して、前記３成分の結合を緩くさせる必要がある。これにより、糖化酵素セルラーゼがセルロース分子に接触し易くなり、酵素糖化が促進される。その後、通常はコンタミネーションを防ぐために滅菌処理を行うが、熱処理、水熱処理（蒸煮、爆砕）、酸処理（硫酸、硝酸、リン酸などを用いた希酸法、濃酸法、ＳＯ２含浸爆砕法）並びにアルカリ処理（苛性ソーダ法、亜硫酸ソーダ法、アンモニア法、水酸化カルシウム法）のいずれかの前処理を行った場合は、その前処理が滅菌効果を有するため、別途滅菌工程を設けなくても良いという利点がある。
【００３５】
（スラリー化工程）
前処理を終えたバイオマスをコンベア等の輸送手段を用いて糖化装置へ輸送すると、前述のようにコンタミネーションの生じる可能性があるため、本発明においては前処理後のバイオマスをスラリー化する。具体的には、前処理バイオマスをスラリー化装置へ搬送して、この装置内の液体と混合して、前処理バイオマスの濃度が５％程度以下になるまでスラリー化する。スラリー化装置は攪拌槽であってもよく、またサイクロン様のスタティックミキサーでもよく、単に前処理バイオマスが通る配管と内部返送液が通る配管の合流域のことであっても良い。スラリー化装置と糖化装置は輸送管によって連結し、これを供給ラインとし、スラリー化したバイオマスは、この輸送管を通じて糖化装置へポンプ輸送され、糖化工程に供される。輸送ポンプを用いずに、例えば、スラリー化装置と糖化装置の間に圧力差を生じさせ、この圧力差を利用して輸送するようにしても良い。このように、コンベア等を用いずに、配管によってスラリーを輸送することで、洗浄が容易となり、コンタミネーションの生じる可能性を減らすことができる。
【００３６】
（糖化工程）
スラリー化したバイオマスは、糖化装置内で糖化される。この糖化装置の代表例としては、バイオリアクターを挙げることができる。この糖化装置内で、スラリー化したバイオマスが主に３種類のセルラーゼ（ｅｎｄｏｇｌｕｃａｎａｓｅ（ＥＧ）、ｃｅｌｌｏｂｉｏｈｙｄｒｏｌａｓｅ（ＣＢＨ）、β−ｇｌｕｃｏｓｉｄａｓｅ（ＢＧＬ））の作用によって分解される。このセルラーゼは、原料の乾燥重量あたり３〜３０ＦＰＵ／ｇ、好ましくは５〜２０ＦＰＵ／ｇ添加する（ＦＰＵ／ｇは６０分間にろ紙からグルコースを１０．８ｍｇ生成するセルラーゼ酵素活性の単位）。なお、本発明における糖化装置には、後述する同時糖化発酵装置が含まれる。
【００３７】
（発酵・蒸留工程）
糖化された原料は、さらに酵母や細菌によってエタノール等の有機燃料や有機酸等に加工される。特に、発酵、蒸留により、バイオ燃料としてのエタノールを取得するのが一般的である。糖をエタノールに変換するためには、サッカロマイセス属、シゾサッカロマイセス属、クルイベロマイセス属、ピキア属、キャンジダ属の酵母、ザイモモナス属、クロストリディウム属の細菌、あるいはそれらの特定遺伝子を組み込んだ遺伝子組換微生物を用いる 。このエタノール発酵菌は、例えばサッカロマイセス  セレビジエの場合、原料容積あたり１〜１００ｇ  ｗｅｔ−ｗｔ／Ｌ、好ましくは５〜５０ｇ  ｗｅｔ−ｗｔ／Ｌ接種する。また、糖を乳酸に変換するためには、例えばリゾプス・オリザエ（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ  ｏｒｙｚａｅ）のような糸状菌等を用いることができ、糖をコハク酸に変換するためには、例えばコリネ型細菌（Ｃｏｒｙｎｅｆｏｒｍ  ｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、バチルス属細菌、リゾビウム属細菌等を用いることができる。
【００３８】
（内部液返送工程）
本発明は、糖化装置内の内部液をスラリー化装置へ返送することに特徴を有する。前述のように、前処理バイオマスをスラリー化するためにスラリー化装置に糖を含まない液体を加えると、糖化装置内で生成される糖の濃度を十分に高くすることができない。一方、前記の糖を含まない液体の代わりに糖化装置内の内部液などの糖を含む液体を用いることで、スラリー化するための液体中にも糖が含まれることとなり、その分、糖化装置内の糖濃度を上昇させることが出来る。
【００３９】
この内部液の返送は、糖化装置とスラリー化装置を輸送管で連結して、これを返送ラインとし、この輸送管を通じて糖化装置内の内部液の一部をスラリー化装置へポンプ輸送することにより行う。輸送ポンプを用いずに、例えば、スラリー化装置と糖化装置の間に圧力差を生じさせ、この圧力差を利用して輸送するようにしても良い。
【００４０】
返送される内部液の組成は、当初から糖化装置内に入れられている水のほか、糖化されなかったリグニンなどのバイオマスの滓、生成された糖、微量の糖化酵素などからなる。また、後述する同時糖化発酵装置を用いた場合にあっては、前記の各物質のほか、生成されたエタノールや有機酸、発酵微生物などからなる。
【００４１】
また、糖化装置内部液のスラリー化装置への返送量、並びにスラリー化装置に供給する前処理バイオマス量は、以下の式により決定される。
例えば、前処理装置からスラリー化装置へ供給される前処理バイオマスのうち固形物の量を１ｋｇ／ｈ、前処理バイオマスに同伴する液体の量をｚｋｇ／ｈ、糖化装置からスラリー化装置へ返送される内部液に含まれる固体（リグニンを主とする）の量をｘｋｇ  ／ｈ、液体の量をｙｋｇ／ｈ、スラリー化装置から糖化装置へ輸送可能なスラリー濃度ｍを５％とすると、次式が成り立つ。
【００４２】
【数１】
2014003912.tif 000003
【００４３】
つまり、返送する内部液のスラリー濃度ｎ（＝ｘ÷（ｘ＋ｙ）×１００）％が高い場合は、低い場合よりも多くの量の内部液を返送するか、スラリー化装置へのバイオマスの供給量を減じてスラリー濃度ｍを５％以下にする必要がある。そこで、返送ラインまたは糖化装置内に、返送する内部液のスラリー濃度ｎを計測する手段を設け、その計測結果に基づき返送する内部液の量（ｘ＋ｙ（ｋｇ／ｈ））を増減させることが好ましい。また、スラリー化装置から糖化装置へスラリーを供給する供給ラインにスラリー濃度ｍを計測する手段を設け、その計測結果に基づき、返送する内部液の量（ｘ＋ｙ（ｋｇ／ｈ））、若しくはスラリー化装置へのバイオマスの供給量を増減させるようにしても良い。
【００４４】
スラリー化装置から糖化装置へ輸送可能なスラリー濃度ｍは、スラリー中に含まれる固体の形状によって異なる。より詳しくは、前処理をする前に破砕処理をした場合は、繊維が細かく砕かれるため、スラリー中に含まれる繊維が短くなる傾向があるため流動性が比較的よく、スラリー濃度ｍが８〜１０％程度であっても輸送できることがあるが、破砕処理を行わない場合は、スラリー中に含まれる繊維が長くなる傾向があり流動性が悪く、スラリー濃度ｍが５％よりも高くなると輸送が困難となる。
【００４５】
（冷却工程）
糖化装置は通常２５〜５０℃で運用されるため、前記返送ラインを通じて返送する内部液の温度は通常２５〜５０℃となる。一方、前処理したバイオマスの温度は、前処理が水蒸気存在下１００℃以上の高温で行われることが多いため、一般に８０℃前後の温度を有する。糖化酵素は一般に６０℃を超えると失活してしまうため、返送内部液と前処理バイオマスを接触させる際は前処理バイオマスを速やかに冷却させなくてはならない。そこで、前記返送ラインに冷却器（Ａ）を設けるようにするのが好ましい。この冷却器（Ａ）によって、返送させる内部液の温度を２〜１２℃程度低い温度にまで冷却し、返送内部液と前処理バイオマスを混合したときに前処理バイオマスを速やかに冷却することで、返送内部液内の糖化酵素の失活量を少なくすることができる。また、冷却した内部液と前処理バイオマスを混合することによって、スラリー化バイオマスの温度を糖化装置の内部液の温度と同程度にまで低下させることができ、糖化装置内の糖化酵素が失活するのを防ぐことができる。
【００４６】
また、スラリー化装置でスラリー化したバイオマスを糖化装置へ供給するラインを供給ラインとし、この供給ラインに冷却器（Ｂ）を設け、スラリー化したバイオマスを糖化装置に供給する前に冷却するようにしても良い。前記冷却器（Ａ）を設ける場合と比較し、スラリー化槽と冷却器（Ｂ）間の温度が高くなり、前記失活のリスクは上がるが、スラリー化槽と冷却器（Ｂ）間を短くすることにより、実用的な酵素失活の範囲内での運転が可能となる。
【００４７】
前記冷却器（Ａ）および（Ｂ）は、どちらか一方のみ設ければ良いが、より万全を期するために両方設けるようにしても良い。冷却器（Ａ）および（Ｂ）のどちらか一方のみ設ける場合は、返送させる糖化液内の糖化酵素を失活させないために冷却器（Ａ）を設けるようにするのが望ましいが、冷却器（Ａ）のほうが建設コストが高くなるというデメリットがあるため、冷却器（Ｂ）を設けるようにしても良い。
【００４８】
（同時糖化発酵工程）
図２は、本発明にかかるバイオマスの処理操作フロー図であって、同時糖化発酵を行うケースを示したものである。換言すると、図１は糖化と発酵を別々の装置で行うケースを示したが、図２は糖化と発酵を一つの装置内で同時に行うケースを示している。
【００４９】
リグノセルロース系バイオマスをセルラーゼによってグルコースに糖化（加水分解）する場合、生成したグルコースが蓄積することによって酵素活性が阻害され、糖化率が低下してしまうという問題が生じる。しかし、この同時糖化発酵においては、糖化酵素による糖化と酵母等による糖化物のエタノール発酵を同時に進行させることができる。そのため、生成された糖が蓄積して酵素活性が阻害される前に、酵母等の発酵菌が糖をエタノールに変換してしまうため、酵素活性を維持することができるというメリットがある。従って、図１の処理操作フローよりも、図２の処理操作フローを採用するほうがより好ましい。
【００５０】
図２の同時糖化発酵のケースにおいては、同時糖化発酵装置とスラリー化装置の間を輸送管で連結して、これを返送ラインとし、この返送ラインを通じて同時糖化発酵装置内の内部液の一部をスラリー化装置へ輸送する。この内部液の返送は、前記の糖化装置の場合と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５１】
また、冷却器（Ａ）（Ｂ）を設けて冷却を行う点は図１のケースと同様である。ただし、糖化工程は発熱を伴わないが、発酵工程は発熱を伴うため、発熱分を除去することにより、糖化発酵槽内を一定の温度に維持する。冷却器（Ａ）（Ｂ）を用いて冷却を行う際に、同時糖化発酵装置へ供給するスラリー化バイオマスの温度を同時糖化発酵装置内の内部液の温度よりも０〜５℃程度低くし、これを同時糖化発酵装置へ供給することにより、同時糖化発酵装置内の内部液の温度を一定に保つことが可能となる。また、冷却器（Ａ）（Ｂ）による冷却は、返送内部液内並びに同時糖化発酵装置内に存在する発酵微生物が高温のスラリー化バイオマスに触れて不活化するのを防ぐことにも寄与する。そのほかは、図１の糖化装置の場合と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【図１】
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【図２】
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