(57)【要約】【課題】酵素と酵母を有効に利用してバイオエタノールの製造コストを低減する。【解決手段】原料パルプを糖化発酵槽１で発酵させてバイオエタノールの発酵液とする糖化発酵工程と、糖化発酵工程で得られる発酵液を発酵に使用される原料パルプに接触させて、発酵液の酵素と酵母を原料パルプに移行させる酵素と酵母の回収工程と、回収工程で酵素と酵母の低減された発酵液を濃縮機３に供給して、濃縮機３でもって発酵液のバイオエタノールを濃縮する濃縮工程とでバイオエタノールを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料パルプを糖化発酵槽で発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする糖化発酵工程と、
前記糖化発酵工程で得られる発酵液と、発酵に使用される原料パルプとを接触させて、発酵液に含まれる酵素と酵母を発酵液から原料パルプに移行させる酵素と酵母の回収工程と、
前記回収工程で酵素と酵母の低減された発酵液を濃縮機に供給し、前記濃縮機でもって発酵液に含まれるバイオエタノールを濃縮する濃縮工程とからなり、
前記糖化発酵工程において、酵素と酵母の移行された原料パルプを前記糖化発酵槽に供給して発酵させ、
前記濃縮工程において、酵素と酵母の低減された発酵液を前記濃縮機に供給して発酵液に含まれるバイオエタノールを濃縮することを特徴とするバイオエタノールの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されるバイオエタノールの製造方法であって、
前記回収工程において、回収器に原料パルプを堆積して原料パルプ堆積層とし、この原料パルプ堆積層で発酵液を濾過して発酵液の酵素と酵母を原料パルプに移行させることを特徴とするバイオエタノールの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されるバイオエタノールの製造方法であって、
前記濃縮工程において、前記濃縮機でもって発酵液を超音波振動で霧化し、霧化されたミストを回収してバイオエタノールを濃縮するバイオエタノールの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載されるバイオエタノールの製造方法であって、
前記原料パルプに紙おむつのパルプ成分を使用することを特徴とするバイオエタノールの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載されるバイオエタノールの製造方法であって、
前記原料パルプに使用済み紙おむつのパルプ成分を使用することを特徴とするバイオエタノールの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載されるバイオエタノールの製造方法であって、
前記原料パルプに非木材繊維生成植物であるケナフをパルプ加工したケナフパルプを使用することを特徴とするバイオエタノールの製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載されるバイオエタノールの製造方法において、
使用済み紙おむつを裁断する裁断工程と、
前記裁断工程で裁断された紙おむつを、高分子吸収材を含む溶液を充填してなる分離槽に供給して撹枠し、前記紙おむつに含まれる尿成分を高分子吸収材に吸収させた後、脱水して紙おむつに含まれるパルプ成分を分離する分離工程と、
前記分離工程で分離されたパルプ成分を前記原料パルプに使用することを特徴とするバイオエタノールの製造方法。
【請求項８】
原料パルプを発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする糖化発酵槽と、
前記糖化発酵槽で得られる発酵液と原料パルプとを接触させて、発酵液に含まれる酵素と酵母を発酵液から原料パルプに移行させる回収器と、
前記回収器から排出される発酵液のバイオエタノールを濃縮する濃縮機とを備え、
前記回収器から供給される酵素と酵母の移行されてなる原料パルプが前記糖化発酵槽で発酵され、
前記回収器で酵素と酵母の低減された発酵液が前記濃縮機で濃縮されることを特徴とするバイオエタノールの製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載されるバイオエタノールの製造装置であって、
前記回収器が、原料パルプの堆積層で発酵液を濾過する濾過器で、前記濾過器が原料パルプの堆積層で発酵液を濾過して、発酵液の酵素と酵母を原料パルプに移行させることを特徴とするバイオエタノールの製造装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載されるバイオエタノールの製造装置であって、
前記濃縮機が、発酵液を超音波振動させてミストとする超音波分離槽と、この超音波分離槽から排出されるミストを凝集して高濃度のバイオエタノールを回収する凝集器とを備えるバイオエタノールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプを原料としてバイオエタノールを製造する装置に関し、とくに原料パルプに紙おむつを使用するのに最適なバイオエタノールの製造方法と製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンにバイオエタノールを添加する燃料が使用されることから、高濃度のバイオエタノールを経済的に製造できる技術が切望されている。バイオエタノールは、アメリカのコーン、ブラジルのサトウキビ等に代表される植物由来のもので、世界的規模で食糧需要に悪影響を及ぼしている。さらに、これ等の材料を原料とするバイオエタノールは、発酵液のアルコール濃度が数パーセントと低く、水を分離して濃縮する必要があるが、濃縮に加熱蒸留方式を必須とすることから、熱エネルギが大きくて製造コストが高くなる欠点がある。バイオエタノールの製造で大切なことは、いかに製造コストを低減できるかにある。製造コストが高いと、トータルに省エネルギー効果が期待できないからである。本発明者は、アルコールの濃縮に要するエネルギーコストを低減する方法を開発した。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この方法は、低濃度のアルコールを閉鎖構造の霧化室で超音波振動して搬送気体中に霧化してミストとし、このミストを回収して高濃度のアルコールに濃縮する。この方法がアルコールを高濃度に濃縮できるのは、超音波振動で気体中に霧化されてミストになった成分が、原液のアルコール濃度よりも高くなるからである。この方法は、溶液を加熱しないでアルコールを濃縮できるので、気化に要するエネルギーを少なくして濃縮できる特徴もある。
【０００５】
以上の方法によって、発酵液のバイオエタノールの気化に消費するエネルギーを少なくして濃縮することは実現できる。しかしながら、有機物を発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とするには、有機物を速やかに発酵させるために、酵素と酵母を添加するので、添加する酵素と酵母の添加量が多いことが製造コストを高くする原因となっている。
【０００６】
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、酵素と酵母を有効に利用することで、バイオエタノールの製造コストを低減できるアルコールの製造方法と製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明のバイオエタノールの製造方法は、原料パルプを糖化発酵槽１で発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする糖化発酵工程と、糖化発酵工程で得られる発酵液と、発酵に使用される原料パルプとを接触させて、発酵液に含まれる酵素と酵母を発酵液から原料パルプに移行させる酵素と酵母の回収工程と、回収工程で酵素と酵母の低減された発酵液を濃縮機３に供給し、濃縮機３でもって発酵液に含まれるバイオエタノールを濃縮する濃縮工程とからなり、糖化発酵工程において、酵素と酵母の移行された原料パルプを糖化発酵槽１に供給して発酵させ、濃縮工程において、酵素と酵母の低減された発酵液を濃縮機３に供給して発酵液に含まれるバイオエタノールを濃縮することを特徴とする。
【０００８】
以上の方法は、酵素と酵母を有効に再利用することで、エチルアルコールの製造コストを低減できる特徴がある。それは、以上の製造方法が、回収工程において発酵液を原料パルプに接触させて、発酵液に含まれる酵素と酵母の一部を原料パルプに移行して、この原料パルプを発酵させるからである。発酵液が原料パルプに接触すると、パルプに対して親和性のあるセルロースの分解酵素であるセルラーゼなどが発酵液から原料パルプに移行される。また、同時に酵母も原料パルプに移行される。酵素と酵母の移行された原料パルプが発酵され、また酵素と酵母を原料パルプに移行した発酵液は、濃縮工程で濃縮される。原料パルプは、速やかに発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とするために、酵素と酵母を添加する必要がある。原料パルプのセルロースが、酵素の作用で単糖に分解（糖化）され、酵母の作用で発酵されて単糖からバイオエタノールとなるからである。回収工程で酵素と酵母が発酵液から原料パルプに移行し、発酵工程において、酵素と酵母の移行された原料パルプを発酵させるので、原料パルプに補充する酵素と酵母の添加量を少なく、あるいは添加することなく原料パルプを速やかにバイオエタノールに発酵できる特徴がある。したがって、以上の方法は、酵素と酵母を発酵液から原料パルプに移行してリサイクルすることで、酵素と酵母の添加量を少なくして、バイオエタノールの製造コストを大幅に低下できる。
【０００９】
従来の方法で製造されるバイオエタノールは、酵素と酵母の消費量が製造コストの約４割と相当に大きい。本発明の製造方法は、酵素と酵母の添加量を少なくできるので、製造コスト著しく低減できる特徴がある。たとえば、従来の方法で製造されるバイオエタノールの製造コストは、酵素と酵母の消費量が多いことから約１６０円／リットルと相当に高く、このことがバイオエタノールの用途と普及を著しく制限している。本発明の製造方法は、酵素と酵母をリサイクルして使用することで、製造コストに大きな割合を占める酵素と酵母の添加コストを削減して、製造コストを著しく低減することで、種々の用途に有効に利用できる極めて実用的な特徴を実現する。
【００１０】
さらに以上の方法は、非植物系パルプ（セルロース繊維）の原料パルプを原料に使用するので、トウモロコシやサトウキビなどのように食糧需要に影響を及ぼすことがなく、廃棄に経費がかかる紙おむつなどを原料として、極めて経済的に低コストにバイオエタノールを製造できる特徴も実現する。
【００１１】
本発明のバイオエタノールの製造方法は、回収工程において、回収器２に原料パルプを堆積して原料パルプ堆積層１３とし、この原料パルプ堆積層１３で発酵液を濾過して発酵液の酵素と酵母を原料パルプに移行させることができる。
【００１２】
以上の方法は、原料パルプを堆積層とし、堆積層で発酵液を濾過して酵素と酵母を原料パルプに移行するので、酵素と酵母を速やかに効率よく原料パルプに移行できる特徴がある。
【００１３】
本発明のバイオエタノールの製造方法は、濃縮工程において、濃縮機３でもって発酵液を超音波振動で霧化し、霧化されたミストを回収してバイオエタノールを濃縮することができる。
【００１４】
従来の方法は、発酵液を蒸留してバイオエタノールを濃縮するので、蒸留時の加熱によって酵素と酵母が失活するので、原料コストの高い酵素と酵母を常に補充して発酵させる必要があって製造コストが高くなったが、以上の方法は、発酵液を非加熱状態でバイオエタノールを濃縮するので、濃縮工程において酵素と酵母は失活しない。したがって、濃縮工程で使用されなかった発酵液を糖化発酵工程に環流してリサイクルすることで、さらに効率よく酵素と酵母を有効に使用できる。とくに、超音波振動で発酵液からミストを分離する濃縮工程は、ミストとなってバイオエタノールの抽出に使用されなかった発酵液に糖、酵母、酵素が残存する。したがって、この発酵液を糖化発酵工程にリサイクルして有効に再利用できる。リサイクルされた発酵液は、糖と失活しなかった酵素と酵母を原料パルプに添加する。発酵液の添加された原料パルプは、添加された発酵液に含まれる酵素の作用でセルロースを単糖に分解し、酵母の作用で単糖をバイオエタノールに発酵させる。この方法は、濃縮工程で失活しない酵素と酵母を含む発酵液を原料パルプに添加するので、原料パルプに補充する酵素と酵母の添加量をさらに少なくして製造コストをよりコストダウンできる。また、糖化発酵工程にリサイクルされた発酵液に含まれる糖は、残らずバイオエタノールに分解されて、高い歩留まりでバイオエタノールを効率よく回収できる。
【００１５】
本発明のバイオエタノールの製造方法は、原料パルプに紙おむつのパルプ成分を使用することができる。とくに、本発明のバイオエタノールの製造方法は、原料パルプに使用済み紙おむつのパルプ成分を使用することができる。この方法は焼却して廃棄するのに相当な経費がかかる紙おむつを有効に利用してバイオエタノールを製造できるので、紙おむつの廃棄コストを削減し、さらに原料コストを低減して、相当に低コストにバイオエタノールを製造できる。とくに、紙おむつの廃棄量は、パルプ成分に換算して年間３２０万トンにも達し、しかも医療、介護、福祉などの病院から安定的に供給されるので、これを原料としてバイオエタノールを低コストに製造できる方法は、極めて経済効果が大きい。また、紙おむつは病院などで多量に廃棄されているが、製造されるバイオエタノールは、紙おむつの発生場所である病院で消毒用のエチルアルコールとして有効に使用できる。
【００１６】
本発明のバイオエタノールの製造方法は、原料パルプに非木材繊維生成植物であるケナフをパルプ加工したケナフパルプを使用することができる。
【００１７】
本発明のバイオエタノールの製造方法は、使用済み紙おむつを裁断する裁断工程と、裁断工程で裁断された紙おむつを、高分子吸収材を含む溶液を充填している分離槽に供給して撹枠し、紙おむつに含まれる尿成分を高分子吸収材に吸収させた後、脱水して紙おむつに含まれるパルプ成分を分離する分離工程と、分離工程で分離されたパルプ成分を前記パルプに使用することができる。
【００１８】
本発明のバイオエタノールの製造装置は、原料パルプを発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする糖化発酵槽１と、糖化発酵槽１で得られる発酵液と原料パルプとを接触させて、発酵液に含まれる酵素と酵母を発酵液から原料パルプに移行させる回収器２と、回収器２から排出される発酵液のバイオエタノールを濃縮する濃縮機３とを備え、回収器２から供給される酵素と酵母の移行されてなる原料パルプを糖化発酵槽１で発酵し、回収器２で酵素と酵母の低減された発酵液を濃縮機３で濃縮する。
【００１９】
本発明のバイオエタノールの製造装置は、回収器２を、原料パルプの堆積層１３で発酵液を濾過する濾過器とし、この濾過器が原料パルプの堆積層１３で発酵液を濾過して、発酵液の酵素と酵母を原料パルプに移行させることができる。
【００２０】
本発明のバイオエタノールの製造装置は、濃縮機３が、発酵液を超音波振動させてミストとする超音波分離槽６と、この超音波分離槽６から排出されるミストを凝集して高濃度のバイオエタノールを回収する凝集器７とを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例に係るバイオエタノールの製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバイオエタノールの製造方法と製造装置を例示するものであって、本発明は製造方法と装置を以下に特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２３】
本発明のバイオエタノールの製造装置と方法は、原料パルプのセルロースを、酵素で単糖に分解し、酵母の作用で単糖を発酵させてエチルアルコールを含む発酵液とし、この発酵液を濃縮して高濃度のバイオエタノールを製造する。原料パルプとして、焼却して廃棄するのに経費がかかっている使用済み紙おむつのパルプ成分を使用する。使用済みの紙おむつは、病院などで定量発生するので、これを原料に使用することで安定にバイオエタノールを製造でき、また製造されたバイオエタノールを消毒剤として有効に使用できる。ただ、本発明は原料パルプを紙おむつのパルプ成分に限定せず、酵素と酵母の作用でバイオエタノールを生成できる全てのパルプを使用できる。例えば、原料パルプに非木材繊維生成植物であるケナフをパルプ加工したケナフパルプを使用することもできる。
【００２４】
原料パルプに使用する使用済みの紙おむつは、好ましくは尿成分を分離して使用される。使用済みの紙おむつは、以下の工程で尿成分の分離されたパルプ成分とし、このパルプ成分を原料パルプとして使用する。
【００２５】
［裁断工程］
この工程は、使用済み紙おむつを、分離工程で溶液中に均一に分散できるようにカッターで裁断する。
［分離工程］
紙おむつは患者の尿を吸収する高分子吸収材を添加しているので、使用済みの紙おむつは高分子吸収材に患者の尿を吸収させている。高分子吸収材を紙おむつのパルプ成分から分離するために、高分子吸収材とパルプ成分とを分離する薬品を添加している溶液に裁断された紙おむつを供給して撹拌し、パルプ成分を高分子吸収材から分離する。
［再生工程］
分離回収したパルプ成分を洗浄、殺菌した後、脱水機で脱水し、さらに乾燥して尿成分の分離されたパルプ成分とする。
【００２６】
以上の工程で使用済みの紙おむつから得られるパルプ成分は尿成分を分離しているので、これを原料パルプに使用して、紙おむつから能率よくバイオエタノールを製造できる。
【００２７】
図１に示すバイオエタノールの製造装置は、紙おむつのパルプ成分を原料パルプとして発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする糖化発酵槽１と、糖化発酵槽１で得られる発酵液と原料パルプとを接触させて、発酵液に含まれる酵素と酵母を発酵液から原料パルプに移行させる回収器２と、回収器２で酵素と酵母の低減された発酵液からバイオエタノールを濃縮する濃縮機３とを備える。この製造装置は、回収器２から供給される酵素と酵母を移行している原料パルプを糖化発酵槽１で発酵し、酵素と酵母の分離された発酵液を濃縮機３で濃縮して高濃度のバイオエタノールとする。この図において、酵素と酵母をＥ（Enzyme）とＹ（Yeast）で示し、酵素と酵母が高濃度の発酵液を（ＥＥ・ＹＹ）、低濃度の発酵液を（Ｅ・Ｙ）で示している。
【００２８】
さらに、図１の製造装置は、原料パルプを一時的に貯留して回収器２に供給する原料パルプの保存槽４を備える。原料パルプの保存槽４は、紙おむつなどの原料パルプを一時的に蓄えて、一定量を回収器２に供給する。たとえば、保存槽４は、毎日供給される紙おむつを一時的に蓄えて、数日〜１週間に１回の割合で回収器２に供給する。
【００２９】
糖化発酵槽１は、供給される原料パルプのセルロースを酵素と酵母の作用でエチルアルコールとする。セルロースは、酵素の作用で単糖に分解され、単糖は酵母の作用で発酵してエチルアルコールとなる。糖化発酵槽１で得られる発酵液は、ポンプ１５を介して回収器２に供給される。糖化発酵槽１は、回収器２から供給される原料パルプを糖化、発酵してバイオエタノールを含む発酵液とする。回収器２から糖化発酵槽１に供給される原料パルプは、回収器２で発酵液に接触して、発酵液の酵素と酵母が移行されて、酵素と酵母を含有する。図１の装置は、濃縮機３の超音波分離槽６から糖化発酵槽１に発酵液を環流してリサイクルしている。さらに、図１の糖化発酵槽１は、補充される酵素と酵母を含む仕込み水を添加槽５から供給している。添加槽５から糖化発酵槽１に供給される仕込み水は、原料パルプのセルロースを効率よくバイオエタノールとするミネラルなどを添加することもできる。
【００３０】
糖化発酵槽１は、回収器２からは酵素と酵母を含有する原料パルプが供給され、超音波分離槽６からは発酵液が供給され、さらに添加槽５からは仕込み水が供給される。糖化発酵槽１は、原料パルプと、発酵液と、仕込み水とを混合して原料パルプを発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする。原料パルプを発酵させて発酵液を濃縮機３に循環してバイオエタノールを回収した後、発酵液の循環を停止して使用済みの原料パルプを取り出し、回収器２から新しい原料パルプを供給して新しい原料に入れ替える。
【００３１】
回収器２は、新しい原料パルプが保存槽４から供給される。回収器２は、糖化発酵槽１から供給される発酵液と原料パルプとを接触させるために、タンク１０の内部に原料パルプを堆積している。この回収器２は、原料パルプの堆積層１３で発酵液を濾過する濾過器としている。濾過器である回収器２は、原料パルプの堆積層１３で発酵液を濾過して、発酵液の酵素と酵母を原料パルプに移行するので、酵素と酵母を速やかに効率よく原料パルプに移行させて回収する。本発明者が製作した装置において、発酵液に含まれる酵素と酵母の９２％〜９３％と、堆積層１３を透過する発酵液に含まれるほとんどの酵素と酵母が原料パルプに移行して回収された。原料パルプの堆積層１３で濾過して極めて効率よく酵素と酵母を原料パルプに移行できるのは、堆積層１３の物理的な濾過作用のみでなく、酵素と酵母の結合機構によって次々と濾過される酵素と酵母が結合して回収されるからと推測される。堆積層１３は、発酵液に含まれるほとんどの酵素と酵母を原料パルプに移行して回収し、酵素と酵母の分離された発酵液を超音波分離槽６に供給する。超音波分離槽に供給される発酵液に含まれていた、９０％以上の酵素と酵母の移行された原料パルプが回収器２から糖化発酵槽１に供給されるので、糖化発酵槽１に供給される原料パルプには、新しく添加する酵素と酵母を著しく少なくしながら、すなわち、原料パルプを発酵させるために消費する酵素と酵母を著しく少なくしながら、原料パルプを充分な酵素と酵母でもって速やかに効率よく発酵してエチルアルコールにできる。
【００３２】
図に示す回収器２は、タンク１０の底板から離して、パンチングメタルなどの多孔板１１を水平に固定している。多孔板１１は原料パルプを通過させず、発酵液を透過できる網目の金属製、あるいはプラスチック製の板材である。多孔板１１は、上面に原料パルプを、たとえば５ｃｍ〜２０ｃｍに堆積できるスペースを設けている。さらに、多孔板１１に堆積された原料パルプに発酵液を散水する散水ノズル１２を堆積層１３の上に配置している。散水ノズル１２は、糖化発酵槽１から加圧状態で供給される発酵液を、原料パルプの堆積層１３に上から散水する。原料パルプの堆積層１３に散水された発酵液は、原料パルプの堆積層１３で原料パルプに接触しながら濾過されて、含有する酵素と酵母（ＥＥ・ＹＹ）を堆積層１３の原料パルプに移行させる。酵素と酵母の移行された原料パルプは、糖化発酵槽１に供給され、原料パルプを発酵させてバイオエタノールを含有する発酵液とする。回収器２は、発酵液の循環を停止する状態で、定期的に酵素と酵母を移行させた原料パルプを取り出して糖化発酵槽１に供給した後、保存槽４に蓄えている新しい原料パルプに入れ替える。
【００３３】
図１の濃縮機３は、発酵液を超音波振動でミストとし、このミストを回収してバイオエタノールを濃縮する超音波分離方式が適している。ただし、本発明の製造装置と方法は、超音波分離方式の濃縮機には特定せず、発酵液のバイオエタノールを濃縮できる全ての装置と方法が使用できる。
【００３４】
図１に示す超音波分離方式の濃縮機３は、発酵液を超音波振動させてミストとする超音波分離槽６と、この超音波分離槽６から排出されるミストを凝集して高濃度のバイオエタノールを回収する凝集器７と、凝集器７で回収されたバイオエタノールを蓄えるアルコールタンク８とを備える。
【００３５】
超音波分離槽６は、密閉チャンバー２１の底部に超音波振動子２２を固定している。超音波振動子２２は高周波電源２３に接続され、発酵液を超音波振動させてミストとする。超音波振動は、発酵液の液面から液柱を突出させて、液柱の表面からミストを飛散させる。ミストは、超音波分離槽６に供給される搬送気体で液柱の表面から分離されて凝集器７に循環される。超音波振動で得られる微細なミストは、発酵液よりもバイオエタノールの濃度が高い。したがって、ミストを凝集器７で回収して高濃度のバイオエタノールが得られる。搬送気体は、液柱の表面に供給されて、液柱の表面からミストを引き離す。搬送気体中に飛散された微細なミストは、一部のバイオエタノールを気化させるので、搬送気体は気化されたバイオエタノールも含まれる。図の超音波分離槽６は、複数の超音波振動子２２を密閉チャンバー２１の底部に備える。この超音波分離槽６は、超音波振動子２２の数を多くして、単位時間に霧化するミスト量を多くできる。
【００３６】
超音波分離槽６は、搬送気体の供給口と排出口とが設けられ、供給口から供給される搬送気体は、液柱の表面に供給される。液柱表面に供給される搬送気体は、液柱の表面からミストを飛散させる。したがって、排出口から排出される搬送気体は、多量のミストを含有する。いいかえると、ミストは搬送気体を移送媒体として凝集器７に供給される。搬送気体は、ブロア２４で超音波分離槽６と凝集器７とに循環されて、ミストを超音波分離槽６から凝集器７に搬送する。
【００３７】
凝集器７は、超音波分離槽６から供給される搬送気体を冷却して、ミストを凝集し、また気化されたバイオエタノールを凝縮して回収する冷却コンデンサである。冷却コンデンサは、搬送気体の通路に冷却水で冷却される熱交換器２５を配置している。熱交換器２５は循環する冷却水を冷却する冷却器２６に連結され、搬送気体を冷却して微細なミストと気化されたバイオエタノールを回収する。気化されたバイオエタノールは熱交換器２５の表面に結露して回収され、微細なミストは熱交換器２５の表面に付着して回収される。熱交換器２５に表面に付着するバイオエタノールを流下して、アルコールタンク８に流入される。凝集器７の冷却コンデンサは、搬送気体を冷却して効率よくバイオエタノールを回収でき、回収されるバイオエタノールの濃度を消毒剤として最適な濃度にできる特徴がある。ただし、凝集器には、サイクロンやデミスター、さらに、バイオエタノールを吸着して回収する装置も使用できる。
【００３８】
以上のバイオエタノールの製造装置は、発酵液を、糖化発酵槽１→回収器２→超音波分離槽６→糖化発酵槽１に循環させる。各経路を循環される発酵液に含まれる酵素と酵母をＥとＹで示している。糖化発酵槽１から排出される発酵液は、酵素と酵母の濃度が高い（ＥＥ・ＹＹ）。酵素と酵母の濃度の高い発酵液は、回収器２に供給されて原料パルプに接触して酵素と酵母が原料パルプに移行される。したがって、酵素と酵母の一部は発酵液から原料パルプに移行されて、酵素と酵母の濃度が低下する。酵素と酵母の濃度の低下した発酵液（Ｅ・Ｙ）は、超音波分離槽６に供給される。超音波分離槽６でミストとしてバイオエタノールが回収されるが、回収されなかった発酵液は、糖化発酵槽１に供給される。この発酵液は、超音波分離槽６が発酵液を非加熱状態でバイオエタノールを分離するので、酵素と酵母が失活しない。したがって、酵素と酵母を含有する発酵液（Ｅ・Ｙ）は、超音波分離槽６から糖化発酵槽１に環流されて、有効に使用される。糖化発酵槽１は、超音波分離槽６から酵素と酵母の失活されない発酵液（Ｅ・Ｙ）が供給されるので、添加槽５から補充する酵素と酵母の添加量を少なくして、原料パルプを速やかに糖化発酵できる。また、回収器２から供給される原料パルプも、回収器２で酵素と酵母を移行しているので、糖化発酵槽１の酵素と酵母の濃度が高くなる。したがって、補充する酵素と酵母の添加量を少なくして、効率よくバイオエタノールを生成できる。
【００３９】
図１のバイオエタノールの製造装置は、糖化発酵工程において、原料パルプを糖化発酵槽１で発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする。糖化発酵槽１には、回収器２で酵素と酵母の移行された原料パルプを供給する。したがって、原料パルプは保存槽４に蓄えられた後、最初に回収器２に供給され、回収器２で酵素と酵母を移行して糖化発酵槽１に供給される。糖化発酵槽１に供給される原料パルプは、回収工程において、糖化発酵工程で得られる発酵液、すなわち糖化発酵槽１から供給される発酵液を、保存槽４から回収器２に供給された原料パルプに接触させる。すなわち、保存槽４から供給された原料パルプの堆積層１３に、糖化発酵槽１から供給される発酵液を散布し、これを透過させて発酵液の酵素と酵母を原料パルプに移行する。回収工程で酵素と酵母の低減された発酵液は、濃縮工程でバイオエタノールを濃縮する。この濃縮工程は、回収器２で酵素と酵母の低減された発酵液を回収器２から濃縮機３に供給して、濃縮機３でもって発酵液に含まれるバイオエタノールを濃縮する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、製造コストを少なくし、紙おむつなどを原料として消毒剤や燃料に有効に使用できるバイオエタノールを製造する。
【符号の説明】
【００４１】
１…糖化発酵槽
２…回収器
３…濃縮機
４…保存槽
５…添加槽
６…超音波分離槽
７…凝集器
８…アルコールタンク
１０…タンク
１１…多孔板
１２…散水ノズル
１３…堆積層
１５…ポンプ
２１…密閉チャンバー
２２…超音波振動子
２３…高周波電源
２４…ブロア
２５…熱交換器
２６…冷却器
【図１】
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