(57)【要約】【課題】設備が大型化することなく、リグノセルロース系バイオマスを効率よく糖化できるリグノセルロース系バイオマスの処理方法を提供する。【解決手段】ガス吸収式アンモニア爆砕法によりリグノセルロース系バイオマスの組織破壊をする前処理工程Ｓ１の後、リグノセルロースを加水分解する酵素を水に混合した処理水を、リグノセルロース系バイオマス上に散水し、通過した処理水を循環して再び散水する糖化処理工程Ｓ２を実施する。糖化処理後の処理水を１万の限外濾過膜で膜分離し、再利用のための酵素を回収する膜分離工程Ｓ３を実施する。膜分離後の透過液をアルコール発酵の菌によりアルコール発酵させる発酵工程Ｓ４を実施し、バイオエタノールを生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース系バイオマスを加水分解して糖化するリグノセルロース系バイオマスの処理方法であって、
リグノセルロースを加水分解する酵素を含有した処理水を、リグノセルロース系バイオマス上に散水する散水工程と、
前記リグノセルロース系バイオマスを通過した前記処理水の少なくとも一部を回収して再び前記リグノセルロース系バイオマス上に散水する循環工程と、を実施する
ことを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載のリグノセルロース系バイオマスの処理方法であって、
前記循環工程で循環させる処理水の少なくとも一部を膜分離により前記酵素を回収し、前記散水工程で用いる酵素に再利用するとともに、分離した濾液は糖化液として回収する膜分離工程を実施する
ことを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のリグノセルロース系バイオマスの処理方法であって、
前記循環工程における処理水の循環を停止した後、前記リグノセルロース系バイオマスに水を散水して水洗し、水洗後の水を回収する水洗工程を実施する
ことを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの処理方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のリグノセルロース系バイオマスの処理方法であって、
散水工程の前に、前記リグノセルロース系バイオマスのリグニンを分解または溶解する前処理工程を実施する
ことを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載のリグノセルロース系バイオマスの処理方法であって、
前記前処理工程は、水分を含むリグノセルロース系バイオマスを、大気圧より高い圧力下でアンモニアガスと接触させ、前記リグノセルロース系バイオマス中の水分にアンモニアガスを溶解させた後に加圧状態を開放または減圧し、前記リグノセルロース系バイオマス中の水分に溶解したアンモニアガスを気化させる処理である
ことを特徴とするリグノセルロース系バイオマスの処理方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のリグノセルロース系バイオマスの処理方法であって、
前記循環工程で循環させた処理水をアルコール発酵させる発酵工程をさらに実施する
ことを特徴とするリグノセルロース系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、リグニンとセルロースとが結合するリグノセルロースを含むリグノセルロース系バイオマスを糖化処理する処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護等の観点から、小麦、トウモロコシ、キャッサバ芋等に含まれている澱粉を原料としてエタノールやその他の化成品等を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。
しかしながら、小麦、トウモロコシ、キャッサバ芋等は、食料品や飼料として利用されており、エタノール原料との競合が生じ、食料品や飼料の価格高騰を招くなどの不都合が生じるおそれがある。また、温室効果ガスである二酸化炭素の削減の目的でバイオエタノールを燃料油として用いることが実施されているが、トウモロコシやサトウキビを原料に用いた場合、二酸化炭素の削減率は２０〜６０％であり、さらなる削減率の向上が望まれている。
そこで、食料品や飼料と競合することなく、二酸化炭素の削減率が９０％以上のリグノセルロース系バイオマスを用いることが検討されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１６６３９７号公報
【特許文献２】特表２０１０−５３０２３７号公報
【特許文献３】特開昭６３−１３７６９１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】社団法人日本エネルギー学会「バイオマスハンドブック」平成１４年９月２０日発行  第１５７頁−第１６１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リグノセルロース系バイオマスは、嵩密度が小さいため、糖化するための槽構成として大容量のものが必要となり、装置が大型化してしまう。また、リグノセルロース系バイオマスでは、セルロースの糖化に時間を要するため、攪拌翼を設けた糖化槽を用いているが、繊維質のリグノセルロース系バイオマスでは、攪拌が困難なことから大型の攪拌翼が必要で、糖化処理の消費エネルギーが増大するとともに、設備コストが増大するという不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような点に基づき、攪拌翼を用いることなく、リグノセルロース系バイオマスを効率よく糖化できるリグノセルロース系バイオマスの処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のリグノセルロース系バイオマスの処理方法は、リグノセルロース系バイオマスを加水分解して糖化するリグノセルロース系バイオマスの処理方法であって、リグノセルロースを加水分解する酵素を含有した処理水を、リグノセルロース系バイオマス上に散水する散水工程と、前記リグノセルロース系バイオマスを通過した前記処理水の少なくとも一部を回収して再び前記リグノセルロース系バイオマス上に散水する循環工程と、を実施することを特徴とする。
ここで、処理水としては、水に酵素を混合したものに限らず、ｐＨ調整剤などの添加剤をさらに含有してもよい。
【０００８】
そして、本発明では、前記循環工程で循環させる処理水の少なくとも一部を膜分離により前記酵素を回収し、前記散水工程で用いる酵素に再利用するとともに、分離した濾液は糖化液として回収する膜分離工程を実施することが好ましい。
また、本発明では、前記循環工程における処理水の循環を停止した後、前記リグノセルロース系バイオマスに水を散水して水洗し、水洗後の水を回収する水洗工程を実施することが好ましい。
ここで、散水する水は、例えば界面活性剤などの添加剤をさらに含有してもよい。
さらに、本発明では、散水工程の前に、前記リグノセルロース系バイオマスのリグニンを分解または溶解する前処理工程を実施することが好ましい。
そして、本発明では、前記前処理工程は、水分を含むリグノセルロース系バイオマスを、大気圧より高い圧力下でアンモニアガスと接触させ、前記リグノセルロース系バイオマス中の水分にアンモニアガスを溶解させた後に加圧状態を開放または減圧し、前記リグノセルロース系バイオマス中の水分に溶解したアンモニアガスを気化させる処理であることが好ましい。
また、本発明では、前記循環工程で循環させた処理水をアルコール発酵させる発酵工程をさらに実施することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リグノセルロースを加水分解する酵素を水に混合した処理水を、リグノセルロース系バイオマス上に散水し、通過した処理水をリグノセルロース系バイオマス上に散水して循環させるので、リグノセルロース系バイオマスを攪拌するなどの大きなエネルギーや設備が不要で、処理水を循環させる簡単な構成で、効率よく糖化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る処理工程を示すブロック図。
【図２】前記実施形態の糖化処理する糖化槽を示す概略断面図。
【図３】糖化方法を比較評価した実験結果を示すグラフ。
【図４】原料の追加による糖濃度の変化を確認した実験結果を示すグラフ。
【図５】本発明の他の実施形態の糖化処理する装置を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係るリグノセルロース系バイオマスの処理方法を、図１，２を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のリグノセルロース系バイオマスの処理方法は、リグノセルロース系バイオマスのリグニンを分解または溶解する前処理工程Ｓ１と、前処理工程Ｓ１後のリグノセルロース系バイオマスを糖化処理する糖化処理工程Ｓ２と、糖化処理工程Ｓ２で得られた糖化液を膜分離する膜分離工程Ｓ３と、膜分離工程Ｓ３で分離した濾液をアルコール発酵する発酵工程Ｓ４と、を実施する。
ここで、リグノセルロース系バイオマスとしては、間伐材、廃材、籾殻、稲ワラ、麦ワラ、ケナフ、サトウキビの絞り粕であるバガス、トウモロコシ残渣（コーンストーバー、コーンコブ、コーンハルなど）、ヤトロファの種皮や殻、パームヤシの樹幹や空房などが例示できる。
【００１２】
前処理工程Ｓ１は、例えば、ガス吸収式アンモニア爆砕法（ＡＧＡＦＥ：Ammonia Gas Absorption Fiber Explosion）（特開２０１２−８０８１８号公報参照）が利用される。具体的には、水分を含むリグノセルロース系バイオマスを、大気圧より高い圧力下、例えば０．５ＭＰａ以上４ＭＰａ以下でアンモニアガスと接触させ、リグノセルロース系バイオマス中の水分にアンモニアガスを溶解させる接触工程と、この接触工程後、加圧状態を急激に開放または減圧し、リグノセルロース系バイオマス中の水分に溶解したアンモニアガスを気化させる減圧工程と、を実施する。
接触工程では、水分量が３０質量％以上９５質量％以下となるように、リグノセルロース系バイオマスに適宜水を加えておくことが好ましい。また、加圧状態時、リグノセルロース系バイオマスを５０℃以上２００℃以下に加熱することが好ましい。
なお、前処理工程Ｓ１は、ガス吸収式アンモニア爆砕法に限らず、水蒸気爆砕法、濃硫酸法、希硫酸法、加圧熱水法、アンモニア爆砕法など、各種方法を利用できるが、過分解による糖収率が低下する不都合がなく、アンモニアの使用量を低減して糖化のための効率的な組織分解ができる点で、上記ガス吸収式アンモニア爆砕法が好ましい。
【００１３】
糖化処理工程Ｓ２は、前処理工程Ｓ１後のリグノセルロース系バイオマスを糖化処理する。糖化処理としては、例えば図２示す糖化槽１を用いる。
糖化槽１は、上部にリグノセルロース系バイオマス２が投入される図示しない投入口、および水や処理水が流入される流入口１１Ａを有し、下部にリグノセルロース系バイオマスを排出する図示しない排出口を有した筒状の胴体部１１と、胴体部１１の下部に設けられ下方に従って縮径し底部に流出口１２Ａを有した集水部１２とを備えた槽本体１０を備えている。
槽本体１０内には、胴体部１１と集水部１２との間に配置された多孔板１３と、流入口１１Ａに連通して設けられ下面に水や処理水を散水する図示しない複数の散水口を有した散水部１４とが設けられている。多孔板１３は、ＪＩＳ規格で５メッシュ以上３００メッシュ以下、好ましくは３０メッシュ以上１００メッシュ以下、特に好ましくは６０メッシュ程度のものが用いられる。５メッシュより粗くなると、糖化処理後の処理水３が懸濁し、後工程の膜分離工程Ｓ３で微粒子を取り除くフィルターで多段処理する必要が有り、処理コストが増大するおそれがある。一方、３００メッシュより細かくなると、処理水３が多孔板１３を通過しづらくなり、処理水３の循環量を確保できなくなり、糖化速度が低下するおそれがある。このため、多孔板１３は、９０００Ｇで１０分間遠心分離した後の上澄みと同等の清澄性が得られる上記粗さのものが好ましい。
また、糖化槽１には、槽本体１０の底部の流出口１２Ａから槽本体１０の上部の流入口１１Ａに連通しポンプ１５を有した循環路１６と、循環路１６に連結され循環路１６に水などの水洗用の洗浄水を供給する水供給路１７と、循環路１６に連結され循環する水や処理水を膜分離工程Ｓ３へ流す流通路１８と、が設けられている。
【００１４】
そして、糖化処理工程Ｓ２では、リグノセルロースを加水分解する酵素を水に混合した処理水３を、リグノセルロース系バイオマス２上に散水する散水工程と、リグノセルロース系バイオマス２を通過した処理水３を回収して再びリグノセルロース系バイオマス２上に散水する循環工程と、を実施する。
具体的には、前処理工程Ｓ１で前処理されたリグノセルロース系バイオマス２を、槽本体１０内に投入し、あらかじめ調製した処理水３を流入口１１Ａから散水部１４によりリグノセルロース系バイオマス２上に散水し、リグノセルロース系バイオマス２を処理水３で濡れた状態に維持する。そして、リグノセルロース系バイオマス２および多孔板１３を通過し集水部１２に流入した処理水３の少なくとも一部は、循環路１６を介して再び散水部１４からリグノセルロース系バイオマス２に散水されて循環される。この循環させる処理水３は、全量でも、一部のみ循環させて残部は流通路１８から膜分離工程Ｓ３へ流してもよい。
なお、リグノセルロースを加水分解する酵素としては、セルロース、ヘミセルロースを分解する酵素であるセロビオハイドロラーゼ、エンドグルカナーゼなどが例示できる。
そして、糖化処理時間は、例えば１２時間以上実施することが好ましい。１２時間よりも短くなると、糖化が十分に進行しておらず、糖化効率の向上が望めなくなるためである。
なお、糖化処理時間が長くなると、リグノセルロース系バイオマス２が次第に圧縮された状態となり、処理水３の通水性が低下する。このため、例えば多孔板１３上の液高さなどにより、循環する水量を調整する。ここで、圧縮された状態とは、処理水３を含んで重くなったことによる圧縮、散水された処理水３の落下エネルギー、糖化処理の進行による微細化などが考えられる。
【００１５】
さらに、糖化処理工程Ｓ２では、処理水の循環を所定時間実施した後、水洗工程を実施する。
水洗工程では、処理水３の循環を停止し、流通路１８を介して後段の膜分離工程Ｓ３へ処理水３を流下する。そして、水（洗浄水）を流入口１１Ａから散水部１４によりリグノセルロース系バイオマス２に散水し、処理水３を洗い流す。水洗工程では、循環工程における処理水３の循環と同様、水（洗浄水）を循環させてもよい。そして、リグノセルロース系バイオマス２を洗浄した後の洗浄水は、処理水３と同様、後段の膜分離工程Ｓ３へ流下する。なお、洗浄する水には、洗浄効果を高めるための添加剤、例えば界面活性剤などの添加物を含有したものでもよい。
【００１６】
膜分離工程Ｓ３は、糖化処理工程Ｓ２で得られ流通路１８を介して流入する糖化液である糖化処理後の処理水３を膜分離する膜分離装置を用いる。
膜分離装置は、限外濾過膜（ultrafilter membrane）により、処理水３中に含まれる酵素を回収する。限外濾過膜としては、分画分子量１万程度のものが好適に用いられる。回収した酵素は、糖化処理工程Ｓ２の処理水３の調製に再利用される。
なお、膜分離装置としては、分画分子量１万程度の限外濾過膜のみ用いる場合に限らず、例えばあらかじめ分画分子量１０万程度の限外濾過膜で膜分離した後に分画分子量１万程度の限外濾過膜で膜分離するなど多段処理してもよい。このような多段処理の構成により、分画分子量１万程度の限外濾過膜における累積透過量に対する透過流速の低下を抑制でき、酵素を回収するための安定した膜分離が得られる。
【００１７】
発酵工程Ｓ４は、膜分離工程Ｓ３で酵素が分離された透過液である処理水３をアルコール発酵させる。
ここで、リグノセルロース系バイオマスは、セルロース２５〜５５質量％、ヘミセルロース２５〜３５質量％、リグニン５〜４０質量％程度を含んでおり、糖化処理により、グルコースなどのＣ６糖（ヘキソース）やキシロースなどのＣ５糖（ペントース）が生成される。このように、アルコール発酵の菌としては、糖化されたＣ６糖およびＣ５糖を同時にアルコール発酵する菌、例えばザイモモナス菌、コリネ型細菌などが好適に用いられる。
なお、添加するアルコール発酵の菌は、当該発酵工程Ｓ４で増殖したアルコール発酵の菌の一部を回収して再利用すれば、新たにアルコール発酵の菌を添加する必要がなく、より低コストでエタノールを生成させることができる。
【００１８】
発酵時間としては、好ましくは６時間以上１２０時間以下とする。すなわち、処理水３は、室温程度であることから、６時間以上１２０時間以下でアルコール発酵が十分に進行されているためである。
すなわち、６時間より短い場合には、アルコール発酵が十分に完了しておらず、糖が残った状態となってしまう。また、１２０時間を超えてもエタノール生成量に大差が無くなり、エタノールの効率的な生成ができないためである。
【００１９】
［実施形態の作用効果］
上記実施形態では、リグノセルロースを加水分解する酵素を水に混合した処理水３を、リグノセルロース系バイオマス２上に散水し、回収後に再び散水して循環させている。
このため、リグノセルロース系バイオマス２を攪拌するなどの大きなエネルギーや設備が不要で、処理水３を循環させる簡単な構成で、リグノセルロース系バイオマス２を効率よく糖化できる。さらに、多孔板１３の粗さを適宜設定する簡単な構成で、処理水３の清澄性が得られ、後段での酵素の回収の為の膜分離に掛かる負荷を低減でき、効率よく安定して処理できる。
【００２０】
そして、糖化処理工程Ｓ２後に膜分離工程Ｓ３を実施して酵素を回収し、糖化処理工程Ｓ２に再利用している。
このため、酵素の再利用によりコストの低減が図れる。
さらに、酵素を分離した処理水３を糖化液として、発酵工程Ｓ４でアルコール発酵してバイオエタノールを生成させるので、バイオ燃料や各種化成品の原料に広く利用できる。
【００２１】
また、糖化処理工程Ｓ２の前にリグノセルロース系バイオマス２のリグニンを分解または溶解する前処理工程Ｓ１を実施している。
このため、糖化処理工程Ｓ２で効率よくリグノセルロース系バイオマス２を糖化できる。
特に、前処理工程Ｓ１として、ガス吸収式アンモニア爆砕法を実施しているので、過分解による糖収率が低下する不都合がなく、アンモニアの使用量を低減して糖化のための効率的な組織分解ができ、糖化の効率を向上できる。
【００２２】
［変形例］
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは、本発明に含まれるものである。
例えば、前処理工程Ｓ１としては、ガス吸収式アンモニア爆砕法に限らず、リグニンを分解または溶解してリグノセルロース系バイオマス２を組織分解するいずれの方法を利用でき、さらには古紙（段ボールなども含む）などのような場合には、前処理を実施せずともよい。
【００２３】
そして、糖化処理工程Ｓ２の後、膜分離工程Ｓ３を実施しなくてもよい。また、発酵工程Ｓ４を実施しなくてもよい。さらには、発酵工程Ｓ４として、アルコール発酵ではなく、例えば乳酸などの他の発酵生成物を得る工程とするなどしてもよい。
また、糖化処理工程Ｓ２において、水洗工程を実施しなくてもよい。
【００２４】
さらに、糖化処理工程Ｓ２において、糖化槽１を用いたバッチ処理に限らず、例えば図５に示すように、透水性コンベア２１などを用いた連続処理としてもよい。
【００２５】
その他、本発明の実施における具体的な構成および形態などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
【実施例】
【００２６】
次に、上記図１に示す実施形態の処理方法について実施した実験について説明する。
なお、本発明は、以下の実施例および比較例により制限されるものではない。
【００２７】
［実験１］
以下、本発明の処理水の散水による糖化処理の効果を、他の方法と比較し評価する実験１について説明する。
（実施例１：散水）
糖化槽：２Ｌフラスコ（内径１２０ｍｍ）
多孔板：６０メッシュ
散水部：直径１ｍｍの散水口を１８個開口した散水板
原料：沖縄産バガス３０ｇ（乾燥質量）（上記ガス吸収式アンモニア爆砕処理後のもの）
処理水：酢酸緩衝液（酢酸濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ）３００ｍｌ（酵素の至適pHに合わせ、スラリー濃度を調製する為）
酵素：３０ｍｌ（Genencor社製  商品名：ACCELLERASE DUET）
循環流量：５００ｍｌ／分（目詰まりを起こした時点で２０秒運転、９０秒停止の間欠運転）
温度：５０℃（酵素の至適温度）
分析サンプル調製：処理水を８０度に加熱して酵素を不活性化した後、０．２μｍのフィルターで濾過し、濾液を分析サンプルとした。その結果を、図３に示す。
糖濃度の分析：高速液体クロマトグラフィー
【００２８】
（実施例２：散水）
実施例１の多孔板の目開きを３０メッシュとした以外は、実施例１と同様に糖化処理し、糖濃度を分析した。
【００２９】
（比較例１：攪拌）
実験装置として、アンカー型の攪拌翼を設けた反応器を用い、攪拌翼を回転速度１２０〜３００ｒｐｍで回転させ、実施例１と同様の原料、処理水および酵素を攪拌した。
分析サンプルは、所定時間の糖化処理後、遠心分離（９０００Ｇで１０分間）固形分を除去した上澄み液を８０℃で加熱して酵素を不活性化した後、０．２μｍのフィルターで濾過し、濾液を分析サンプルとし、実施例１と同様に糖濃度を分析した。その結果を、図３に示す。
【００３０】
（比較例２：浸漬）
５０ｍｌ容器に以下の原料、処理水、酵素を投入し、５０℃の恒温槽内で所定時間保持した。
原料：沖縄産バガス１ｇ（乾燥質量）（上記ガス吸収式アンモニア爆砕処理後のもの）
処理水：酢酸緩衝液（酢酸濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ）２０ｍｌ
酵素：１ｍｌ（Genencor社製  商品名：ACCELLERASE DUET）
分析サンプル調製：所定時間の糖化処理後、上澄み液を８０℃で加熱して酵素を不活性化した後、０．２μｍのフィルターで濾過し、濾液を分析サンプルとし、実施例１と同様に糖濃度を分析した。その結果を、図３に示す。
【００３１】
（結果）
図３のグラフに示すように、単に処理水に浸漬した比較例２の糖化速度はゆっくりであったが、散水する実施例１は攪拌する比較例１と同様、効率よく糖化していることが認められた。このように、大きなエネルギーが必要な攪拌をしなくても、液相を循環して散水する比較的に小さなエネルギーでも十分な糖化性能が得られることが認められた。
また、実施例１，２の糖化処理後の処理水を比較すると、６０メッシュの多孔板を用いた実施例１の方が清澄性が高かったが３０メッシュの多孔板を用いた実施例２でも攪拌した比較例１よりは濁りは弱かった。このため、３０メッシュ以上の多孔板を用いることが好ましいことが認められた。
【００３２】
［実験２］
次に、本発明の膜分離工程の効果を確認する実験２について説明する。
（実施例１１）
市販のセルロース試薬（SIGMA-ALDRICH社製  Avicel PH-101）４ｇと、酢酸緩衝液３６ｍｌと、酵素（Genencor社製  商品名：ACCELLERASE DUET）４ｍｌとを加え、５０℃の恒温槽内で所定時間保持して糖化処理した。糖化処理後にガラス繊維濾紙（ADVANTEC社製  商品名GB-140）を用いて未反応セルロースを除去した。
この後、限外濾過膜（ADVANTEC社製  商品名Q0100 062E，分画分子量１００００）を用いて膜分離し、得られた濃縮液中に含まれる酵素量を、タンパク質量を測定できるブラッドフォード（Bradford）法により定量した。その結果を、以下の表１に示す。
【００３３】
（実施例１２）
実施例１１の市販のセルロース試薬に代えて、沖縄産バガス４ｇ（乾燥質量）（上記ガス吸収式アンモニア爆砕処理後のもの）を用いた以外は、実施例１１と同様に酵素量を定量した。
【００３４】
【表１】
2014103921.tif 000003
【００３５】
（結果）
実験がバッチであったため、実験上のロスが生じたが、分画分子量が１万の限外濾過膜による膜分離で、酵素を回収できることが分かった。
また、実施例１１，１２を比較すると、バガスを糖化処理した実施例１２の方が酵素の回収量が少なかった。これは、未反応のバガスに酵素が吸着されている量が多いためと考えられる。したがって、水洗工程により、吸着されている酵素を回収することで、回収率を向上できることが分かる。
【００３６】
［実験３］
次に、本発明の膜分離工程における多段処理の効果を確認する実験３について説明する。
（実施例２１）
上記実験２の実施例１２と同様に糖化処理してガラス繊維濾紙で未反応のバガスを除去する。この後、分画分子量１０万の限外濾過膜（ＧＥヘルスケアバイオサイエンス株式会社製  商品名：UFP-10-C-3MA）および分画分子量１万の限外濾過膜（ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社製  商品名：HIT-1-FUS0181）を用いて多段で膜分離した。そして、膜分離前の処理水と、膜分離後の濃縮液および透過液とについて、実験１と同様に糖濃度を測定した。その結果を、以下の表２に示す。
また、酵素の有無の確認のため、処理水、濃縮液、および透過液を用いて、実験２の実施例１２と同様に糖化処理した。
【００３７】
【表２】
2014103921.tif 000004
【００３８】
（結果）
実験２と同様、分画分子量が１万の限外濾過膜により酵素を回収できることが確認できた。
また、回収した濃縮液は、酵素液の場合と同等に、再度の糖化処理ができることが認められた。なお、透過液では、ほとんど糖化処理が進行していないことも認められ、ほとんどの酵素を分画分子量１万の限外濾過膜で回収できることが認められた。
さらに、分画分子量１０万の限外濾過膜により事前に膜分離しているので、実験２の場合より、分画分子量１万の限外濾過膜における透過流速の低下を抑制できることが認められた。
【００３９】
［実験４］
次に、本発明の水洗工程の効果を確認する実験４について説明する。
（実施例３１）
実験１の実施例１と同様に糖化処理した後、処理水を抜き取り、新たに水洗用の水である酢酸緩衝液（酢酸濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ）３００ｍｌを糖化処理時と同様に１時間循環させて、バガスを洗浄した。水洗後の液を、実施例１と同様にして糖濃度を測定した。
【００４０】
（結果）
糖化処理後に回収した処理水の糖濃度は８４．６ｇ／ｌであったが、水洗後の液の糖濃度は２２．４ｇ／ｌであった。糖濃度は低くなっているが、バガスの残渣（１３３ｇ）を酢酸緩衝液にて希釈していることを考慮すると、大部分の糖を洗浄により回収できていることが分かる。
【００４１】
［実験５］
次に、本発明の糖化処理工程における糖濃度の向上を確認する実験５について説明する。
（実施例４１）
実験１の実施例１と同様に糖化処理した後、残渣のバガスを取り出し、残渣とともに取り出された処理水と同量の酢酸緩衝液を加える。そして、新たにバガスを同量加え、再び糖化処理を実施し、実施例１と同様にして糖濃度を測定した。その結果を図４に示す。
【００４２】
（結果）
糖化処理した処理水を用いて同様に糖化処理できることが確認できた。
そして、糖化処理に利用した処理水により、新たに糖化処理することで、糖濃度を向上できることが認められた。なお、糖濃度の増加量（糖化速度）は低下していたため、残渣のバガスとともに系外に持ち出されてしまう酵素分を添加することで、反応速度の低減を抑制することが可能である。また、糖化処理に利用した処理水により糖濃度が向上できることから、処理水として添加する高価な酵素の量を低減でき、処理コストの低減を図ることも可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１    糖化槽
２    リグノセルロース系バイオマス
３    処理水
１４    散水部
Ｓ１    前処理工程
Ｓ２    糖化処理工程
Ｓ３    膜分離工程
Ｓ４    発酵工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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