(57)【要約】【課題】リグノセルロース系原料からエタノールを製造する工程で発生する雑菌汚染を抑制しエタノール生産効率を高める方法を提供する。【解決手段】リグノセルロース系原料からエタノールを製造する方法において、エタノール製造設備をアルカリ水溶液で洗浄した後にエタノールの製造を行う。アルカリ水溶液として、１〜１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を用いる。前記アルカリ水溶液でエタノール製造工程内を循環させる。前記アルカリ水溶液でエタノール製造工程内を循環させる。【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原料からエタノールを製造する方法において、エタノール製造設備をアルカリ水溶液で洗浄した後にエタノールの製造を行うことを特徴とするリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ水溶液の濃度が１〜１０質量であることを特徴とする請求項１に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【請求項３】
前記アルカリ水溶液でエタノール製造工程内を循環させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【請求項４】
前記エタノール製造設備をアルカリ水溶液で接触させる時間が１分間以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【請求項５】
前記アルカリ水溶液の温度が３５〜８５℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リグノセルロースを含有するバイオマスからエタノールを製造する方法において問題となる工程内で発生する雑菌の汚染を抑制し、効率的にエタノールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能資源であるバガスや稲わら、木材チップなどのバイオマス資源からエタノールを製造し、エネルギーや化学原料として利用する試みが内外で進められている。
植物系バイオマスに含まれる多糖類から発酵基質となる単糖や小糖類を製造する方法として酵素やその酵素を生産する微生物を用いて加水分解する酵素糖化法がある。酵素分解により、バイオマスに含まれるセルロースやヘミセルロースが分解されて、グルコース、ガラクトース、マンノース等の六炭糖やキシロース、アラビノース等の五炭糖が生成される。これらの六炭糖や五炭糖は酵母により資化されてエタノールに変換される。
【０００３】
エタノール製造工程へ供給する原料、培地成分、水、酵素、酵母などには雑菌が含まれている場合があるため、製造工程に供給する前に可能な限り雑菌を除去しておくことが望ましい。エタノールを連続的に製造する工程において、製造中に工程内で雑菌が増殖すると酵母の生育が抑制されてエタノール生産性が低下する。従って、連続的なエタノール製造工程において、雑菌汚染を簡易な方法で効率良く抑制することはエタノール生産性を高める上で重要な課題である。
【０００４】
前記問題を解決するために、糖質原料からエタノールを製造する方法において、酸性電解水を用いて雑菌の増殖を抑制する方法が報告されている(特許文献１)。また、果物の脱汁液からエタノールを製造する方法において、酸性物質を用いて雑菌の増殖を抑制する方法が報告されている(特許文献２)。しかし、前記方法では、培養液のpＨを酸性にする必要があるため酵素の作用や酵母の生育に適した培養条件で培養することができない、あるいは、培養装置だけでなく製造ライン（配管）等を含む工程全体の雑菌抑制を目的とした方法としては効果が不十分であることが懸念される。
従って、連続的にエタノールを製造する工程において、培養槽だけでなくラインも含む工程全体の雑菌の増殖を抑制し、もし、連続運転の途中で外部から雑菌が混入したとしても混入した雑菌の増殖を簡易な方法で効率的に抑制する方法の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６１３７７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、リグノセルロースを含有するバイオマスからエタノールを製造する方法において、エタノール製造工程（培養槽等の装置やラインを含む全工程）で発生する雑菌の増殖を簡易な方法で効率的に抑制することにより生産性の高いエタノール製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、リグノセルロース系原料からエタノールを製造する方法において、エタノール製造設備をアルカリ水溶液で洗浄した後にエタノールの製造を行うことにより、エタノール製造設備内で発生する雑菌汚染を抑制することが可能となり、エタノール生産性を高いレベルに維持できることを見出し、下記発明を完成した。
【０００８】
（１）リグノセルロース系原料からエタノールを製造する方法において、エタノール製造設備をアルカリ水溶液で洗浄した後にエタノールの製造を行うことを特徴とするリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【０００９】
（２）前記アルカリ水溶液の濃度が１〜１０質量であることを特徴とする（１）項に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【００１０】
（３）前記アルカリ水溶液でエタノール製造工程内を循環させることを特徴とする（１）項または（２）項に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【００１１】
（４）前記エタノール製造設備をアルカリ水溶液で接触させる時間が１分間以上であることを特徴とする（１）〜（３）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【００１２】
（５）前記アルカリ水溶液の温度が３５〜８５℃であることを特徴とする（１）〜（４）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース系原料からのエタノール製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、リグノセルロース系原料からエタノールを製造する方法において、エタノール製造設備内で発生する雑菌汚染を抑制することが可能となり、エタノール生産性を高いレベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のリグノセルロース原料からエタノールを製造する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１６】
＜リグノセルロース系原料＞  
本発明の方法で原料として使用するリグノセルロース系原料としては、木質系として、製紙用樹木、林地残材、間伐材等のチップ又は樹皮、木本性植物の切株から発生した萌芽、製材工場等から発生する鋸屑又はおがくず、街路樹の剪定枝葉、建築廃材等が挙げられ、草本系としてケナフ、稲藁、麦わら、コーンコブ、バガス等の農産廃棄物、油用作物やゴム等の工芸作物の残渣及び廃棄物（例えば、ＥＦＢ： Ｅｍｐｔｙ  Ｆｒｕｉｔ  Ｂｕｎｃｈ）、草本系エネルギー作物のエリアンサス、ミスカンサスやネピアグラス等が挙げられる。
また、バイオマスとしては、木材由来の紙、古紙、パルプ、パルプスラッジ、スラッジ、下水汚泥等、食品廃棄物、等を原料として利用することができる。これらのバイオマスは、単独、あるいは複数を組み合わせて使用することができる。また、バイオマスは、乾燥固形物であっても、水分を含んだ固形物であっても、スラリーであっても用いることができる。
【００１７】
前記木質系のリグノセルロース系原料としては、ユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）属植物、ヤナギ（Ｓａｌｉｘ）属植物、ポプラ属植物、アカシア（Ａｃａｃｉａ）属植物、スギ（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ）属植物等が利用できるが、ユーカリ属植物、アカシア属、ヤナギ属植物が原料として大量に採取し易いため好ましい。木本性植物由来のリグノセルロース系原料の中では、林地残材（樹皮、枝葉を含む）、樹皮が好ましい。例えば、製紙原料用として一般に用いられるユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）属又はアカシア（Ａｃａｃｉａ）属等の樹種の樹皮は、製紙原料用の製材工場やチップ工場等から安定して大量に入手可能であるため、特に好適に用いられる。
【００１８】
＜機械的処理工程＞
本発明では、前記リグノセルロース原料に機械的処理を施すことができる。機械的処理としては、切断、裁断、破砕、磨砕等の任意の機械的手段が挙げられる。機械的処理により、リグノセルロースを次工程の化学的処理工程で糖化され易い状態にする。機械的処理で使用する装置については特に限定されないが、例えば、切出し装置、一軸破砕機、二軸破砕機、ハンマークラッシャー、レファイナー、ニーダー、ボールミル等を用いることができる。
【００１９】
前記機械的処理の前工程又は後工程として、異物（石、ゴミ、金属、プラステック等のリグノセルロース以外の異物）を除去するための洗浄などによる異物除去工程を導入することもできる。
原料を洗浄する方法としては、例えば、原料に水を噴射して原料に混合されている異物を除く方法、あるいは、原料を水中に浸漬し異物を沈降させて取り除く方法等が挙げられる。また、メタルトラップ等の装置を用いて、異物を原料から分離する方法が挙げられる。
原料に異物が含まれていると、リファイナーのディスク（プレート）等の機械的処理で用いる装置の部品を破損させる可能性があるし、配管が詰まる等の製造工程内でトラブルを起こす等の問題が発生するため、異物除去工程を導入することが望ましい。
【００２０】
＜化学的処理＞
前記、機械的処理を施したリグノセルロース原料を次に化学的処理する。化学的処理で用いる化学薬品としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムから選ばれる１種以上のアルカリ薬品、又は、亜硫酸ナトリウムと前記アルカリ薬品の中から選ばれる１種以上のアルカリ薬品を含有する溶液に浸漬する化学的処理を含む前処理である。また、オゾン、二酸化塩素などの酸化剤による化学的処理も可能である。
化学的処理は、前記機械的処理と組み合わせてそれらの前処理の後処理として行うことが好適である。
【００２１】
化学的処理で使用する化学薬品の添加量は、状況に応じて任意に調整可能であるが、薬品コスト低下の面から、またセルロースの溶出・過分解による収率低下防止の面から、リグノセルロース系原料の絶乾１００質量部に対して７０質量部以下であることが望ましい。化学的処理における薬品の水溶液への浸漬時間及び処理温度は、使用する原料や薬品によって任意に設定可能であるが、処理時間２０〜１２０分、処理温度８０〜２３０℃が好ましい。処理条件を厳しくすることで、原料中のセルロースの液側への溶出又は過分解が起こる場合もあるため、処理時間は９０分以下、処理温度は２００℃以下であることが好ましい。
【００２２】
化学的処理として、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対して１０〜７０質量％の亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として０．１〜２０質量％のアルカリを添加することもできる。リグノセルロースに亜硫酸ナトリウムを前記の添加量で単独で添加して加熱処理すると、加水分解中に酢酸等の有機酸が生成するためｐＨの低下が起こり加水分解液が酸性となる。加水分解液が酸性の条件下で加水分解を継続すると加水分解で生成されたキシロースがフルフラールに変換するという問題が発生する。フルフラールは、エタノール発酵の阻害物質となるため可能な限り生成させないことが望ましい。また、発酵基質であるキシロースの収率が低下するため、結果としてエタノール生産効率が低下する。リグノセルロース原料に前記の添加量で亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤としてアルカリを添加して加熱処理することにより、加水分解中のｐＨが中性〜弱アルカリ性に維持されるため、フルフラールの生成及びキシロースの収率低下を抑制することができる。
【００２３】
前記ｐＨ調整剤として用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられるが、これらの薬品に特に限定されない。
【００２４】
前記、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対して１０〜７０質量％の亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として０．１〜２０質量％のアルカリを添加して加熱処理を行う場合の加熱処理温度は、８０〜２００℃が好ましく、１２０〜１８０℃がさらに好ましい。また、加熱処理時間は、１０〜３００分で行うことができるが、３０〜１２０分が好ましい。処理条件を厳しくすることで、原料中のセルロースの液側への溶出又は過分解が起こる場合もあるため、処理温度は、１８０℃以下、処理時間は１２０分以下であることが好ましい。
【００２５】
（磨砕処理）
本発明では、前記化学的処理により得られたリグノセルロース原料を磨砕処理することが望ましい。磨砕処理で用いる磨砕処理装置としては、レファイナー、ボールミル等が挙げられる。レファイナーを用いる場合、レファイナーのディスク（プレート）のクリアランスを０．１〜２．０ｍｍの範囲で磨砕することが好ましく、０．１〜１．０ｍｍの範囲で磨砕することがさらに好ましい。使用するレファイナーとしては、シングルディスクレファイナー、ダブルディスクレファイナー等を使用することができ相対するディスクのクリアランスを０．１〜２．０ｍｍの範囲に設定できるレファイナーであれば特に制限なく使用することができる。ディスクのクリアランスが２．０ｍｍを超えると糖化または併行糖化発酵で得られる糖収率が添加するため好ましくない。一方、ディスクのクリアランスが０．１ｍｍより低いとレファイナーで磨砕処理した後の加水分解物（固形分）の収率が低下するため好ましくない。また、ディスクのクリアランスが０．１ｍｍより低いとレファイナーの運転に要する電気消費量が増大するため好ましくない。
【００２６】
レファイナーのディスク（プレート）の材質、ディスクの型、ディスク面の刃の型、ディスク面に対する刃の方向等のディスクの形状については効果が得られる材質、形状であれば、特に制限なく使用することができる。
【００２７】
前記の磨砕処理が施されたリグノセルロース系原料を水溶液と固形分に固液分離し、固形分を糖化または併行糖化発酵の原料として用いることができる。固液分離する方法としては、例えば、スクリュープレス等を用いて水溶液と固形分に分離することができ、水溶液と固形分に分離することができる装置であれば制限なく使用することができる。
【００２８】
前記の固形分離後の原料を用いて糖化または併行糖化発酵を行う前に殺菌処理を行うことが好ましい。リグノセルロース系バイオマス原料中に雑菌が混入していると、酵素による糖化を行う際に雑菌が糖を消費して生成物の収量が低下してしまうという問題が発生する。
殺菌処理は、酸やアルカリなど、菌の生育困難なｐＨに原料を晒す方法でも良いが、高温下で処理する方法でも良く、両方を組み合わせても良い。酸、アルカリ処理後の原料については、中性付近、もしくは、糖化及び／又は糖化発酵工程に適したｐＨに調整した後に原料として使用することが好ましい。また、高温殺菌した場合も、室温もしくは糖化発酵工程に適した温度まで降温させてから原料として使用することが好ましい。このように、温度やｐＨを調整してから原料を送り出すことで、好適ｐＨ、好適温度外に酵素が晒されて、失活することを防ぐことができる。  
【００２９】
前記前処理が施されているリグノセルロース原料が、糖化工程又は一次併行糖化発酵工程へ供給される。
【００３０】
＜糖化工程＞
酵素糖化反応に適した前処理が施されたリグノセルロース系原料は、適量の水と酵素と混合されて原料懸濁液とされ、糖化工程へ供給される。リグノセルロース系原料は酵素（セルラーゼ、ヘミセルラーゼ）により糖化（セルロース→グルコース、ヘミセルロース→グルコース、キシロース）される。
【００３１】
＜併行糖化発酵工程＞
酵素糖化反応に適した前処理が施されたリグノセルロース系原料は、適量の水と酵素と混合されて原料懸濁液とされ、さらに酵母等の微生物と混合されて併行糖化発酵工程へ供給される。リグノセルロース系原料は酵素により糖化され、生成された糖類が発酵微生物（酵母など）によりエタノールに発酵される。
【００３２】
糖化工程又は併行糖化発酵工程で用いるリグノセルロース系原料の懸濁濃度は、１〜３０質量％であることが好ましい。１質量％未満であると、最終的に生産物の濃度が低すぎて生産物の濃縮のコストが高くなるという問題が発生する。また、３０質量％を超えて高濃度となるにしたがって原料の攪拌が困難になり、生産性が低下するという問題が発生する。
【００３３】
糖化工程又は併行糖化発酵で使用するセルロース分解酵素は、セロビオヒドロラーゼ活性、エンドグルカナーゼ活性、ベータグルコシダーゼ活性を有する、所謂セルラーゼと総称される酵素である。
各セルロース分解酵素は、夫々の活性を有する酵素を適宜の量で添加しても良いが、市販されているセルラーゼ製剤は、上記の各種のセルラーゼ活性を有すると同時に、ヘミセルラーゼ活性も有しているものが多いので市販のセルラーゼ製剤を用いれば良い。
【００３４】
市販のセルラーゼ製剤としては、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属、アクレモニウム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ファネロケエテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）属、トラメテス（Ｔｒａｍｅｔｅｓ）属、フーミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属などに由来するセルラーゼ製剤がある。このようなセルラーゼ製剤の市販品としては、全て商品名で、例えば、セルロイシンＴ２（エイチピィアイ社製）、メイセラーゼ（明治製菓社製）、ノボザイム１８８（ノボザイム社製）、マルティフェクトＣＸ１０Ｌ（ジェネンコア社製）、ＧＣ２２０（ジェネンコア社製）等が挙げられる。
原料固形分１００質量部に対するセルラーゼ製剤の使用量は、０．５〜１００質量部が好ましく、１〜５０質量部が特に好ましい。
【００３５】
糖化工程又は併行糖化発酵工程での反応液のｐＨは３．５〜１０．０の範囲に維持することが好ましく、４．０〜７．５の範囲に維持することがより好ましい。
【００３６】
糖化工程または併行糖化発酵工程での反応液の温度は、酵素の至適温度の範囲内であれば特に制限はなく、２５〜５０℃が好ましく、３０〜４０℃がさらに好ましい。反応は、連続式が好ましいが、セミバッチ式、バッチ式でも良い。反応時間は、酵素濃度によっても異なるが、バッチ式の場合は１０〜２４０時間、さらに好ましくは１５〜１６０時間である。連続式の場合も、平均滞留時間が、１０〜１５０時間、さらに好ましくは１５〜１００時間である。
【００３７】
＜発酵工程＞
糖化工程と発酵工程を別の反応槽で行う場合は、前記糖化工程後の処理液は、発酵工程へ移送し発酵微生物を用いて発酵を行う。
【００３８】
発酵工程、又は併行糖化発酵工程では、糖類（六炭糖、五炭糖）が発酵できる発酵微生物を用いる。発酵微生物としては、サッカロマイセス・セラビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、ピキア・スティピティス（Ｐｉｃｈｉａ  ｓｔｉｐｉｔｉｓ）、キャンディダ・シハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ  ｓｈｉｈａｔａｅ）、パチソレン・タノフィルス（Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ  ｔａｎｎｏｐｈｉｌｕｓ）、イサチェンキア・オリエンタリス（Ｉｓsａｔｃｈｅｎｋｉa  ｏｒｉｅｎｔaｌｉｓ）等の酵母やザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）等の細菌が挙げられる。また、遺伝子組換技術を用いて作製した遺伝子組換微生物（酵母、細菌等）を用いることもできる。遺伝子組換微生物としては、六炭糖と五炭糖を同時に発酵できる微生物を特に制限なく用いることができる。
【００３９】
微生物は固定化しておいても良い。微生物を固定化しておくと、次工程で微生物を分離して再回収する工程を省くことができるため、少なくとも回収工程に要する負担を軽減することができ、微生物のロスが軽減できるというメリットがある。また、凝集性のある微生物を選択することにより微生物の回収を容易にすることができる。
【００４０】
＜固液分離工程＞
前記併行糖化発酵工程又は発酵工程から排出された培養液は、固液分離装置へ移送し液体分（濾液）と固形分（残渣）に分離する。固液分離を行う装置としては、スクリュープレス、スクリーン、フィルタープレス、ベルトプレス、ロータリープレス等を用いることができる。スクリーンとしては、振動装置が付加された振動スクリーンなどを用いることができる。固液分離で用いるメッシュサイズは、１．２５〜６００メッシュが好ましく、６０〜６００メッシュがさらに好ましい。
【００４１】
固液分離工程で分離された液体分（濾液）はエタノール蒸留工程へ移送される。
【００４２】
＜エタノール蒸留工程＞
併行糖化発酵工程、又は発酵工程から排出された培養液は、蒸留工程で減圧蒸留装置等のエタノール分離装置により発酵生成物（エタノール等）を蒸留分離することができる。減圧下では低い温度で発酵生成物を分離できるため、酵素の失活を防ぐことができる。減圧蒸留装置としては、ロータリーエバポレーター、フラッシュエバポレーターなどを用いることができる。
蒸留温度は２５〜６０℃が好ましい。２５℃未満であると、生成物の蒸留に時間がかかって生産性が低下する。また、６０℃より高いと、酵素が熱変性して失活してしまい、新たに追加する酵素量が増加するため経済性が悪くなる。
蒸留後の蒸留残渣留分中に残る発酵生成物濃度は０．１質量％以下であることが好ましい。このような濃度にすることによって、後段の固液分離工程において固形物とともに排出される発酵生成物量を低減することができ、収率を向上させることができる。
【００４３】
蒸留後の発酵生成物（エタノール等）を分離した後の蒸留残液は、固液分離装置により残渣と液体分に分離することができる。分離された残渣には、酵素、リグニン、発酵微生物が含まれている。残渣に吸着している酵素を遊離させて回収し、再利用することもできる。リグニンは、燃焼原料として回収しエネルギーとして利用することもできるし、リグニンを回収し有効利用することもできる。発酵微生物（酵母など）を残渣から分離して、糖化又は併行糖化発酵工程で再利用することもできる。
【００４４】
［ＣＩＰ洗浄工程］
本発明では、エタノール製造設備を運転する前にアルカリ水溶液でエタノール製造設備（糖化発酵槽、糖化発酵槽に接続する配管、濃縮塔に接続する配管）の殺菌（以下、「ＣＩＰ」洗浄という。）を行う。「ＣＩＰ」洗浄に用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。前記アルカリに殺菌効果を高めるための薬剤を添加することもできる。
前記「ＣＩＰ」洗浄を行うことにより、エタノール製造設備内で発生する雑菌汚染を抑制することが可能となり、エタノール生産性を高いレベルに維持することができる。
【００４５】
「ＣＩＰ洗浄工程］で用いるアルカリ水溶液のアルカリ濃度は、１〜１０質量％が好ましく、２〜８質量％がさらに好ましく、３〜７質量％が特に好ましい。アルカリ濃度が１質量％以下では、雑菌の抑制効果が得られにくく、一方、１０質量％を越えると雑菌の抑制効果が頭打ちとなりコストが上昇するため好ましくない。
【００４６】
前記エタノール製造設備をアルカリ水溶液で接触させる時間は、１分間以上で行うことができ、５分間以上が好ましく、１０分間以上がさらに好ましい。前記アルカリ水溶液の温度は、特に限定されないが、３５〜８５℃であると雑菌の抑制効果が高まるため好ましい。また、前記アルカリ水溶液をエタノール製造工程内に繰り返し循環させると雑菌の抑制効果が高まるため好ましい。
【実施例】
【００４７】
次に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例等によって限定されるものではない。
【００４８】
［実施例１］
［ＣＩＰ洗浄工程］
エタノール製造設備（呉工場）で、下記［前処理］〜［残渣分離］に記載の方法で連続的に１４日間エタノール製造設備を運転し、エタノール生産を行った（第１回目運転）。運転を開始してから１４日目で運転を停止した。エタノール製造設備（呉工場）のＣＩＰ作業手順書に従って、エタノール製造工程の糖化発酵設備（糖化発酵槽、糖化発酵槽に接続する配管、濃縮塔に接続する配管）の殺菌を４質量％水酸化ナトリウム水溶液を用いて行った。ＣＩＰ洗浄後、再度、下記［前処理］〜［残渣分離］に記載の方法で連続的に１４日間エタノール生産を行った（第２回目運転）
【００４９】
［前処理工程］
チップ状のユーカリ・グロブラスの林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％、以下「原料」という。）を２０ｍｍの丸孔スクリーンを取り付けた一軸破砕機（西邦機工社製、ＳＣ−１５）のホッパーに投入し、破砕した。破砕ローターの下部にエアーを原料(乾燥重量)１ｋｇに対して１分間に５００ｍｌの流量でロータに対して均一に連続的に噴射した。電力積算計を用いて一軸破砕機の運転に要した電力消費量（kWh/t：乾燥重量）を測定した。
【００５０】
［化学的処理工程］
上記原料１ｋｇ（絶乾重量）に対して９７％亜硫酸ナトリウム２００ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを添加後、水を添加し水溶液の容量を８Ｌに調製した。前記原料懸濁液を混合後、１２０℃で１時間加熱した。加熱処理後の原料懸濁液をレファイナー（熊谷理器工業製、ＫＲＫ高濃度ディスクレファイナー）でディスク（プレート）のクリアランスを１．０ｍｍに設定し磨砕した。次に６０メッシュ（２５０μm）のスクリーンを用いて磨砕処理後の原料懸濁液を固液分離（脱水）することにより溶液の電気伝導度が３０μＳ／ｃｍになるまで水で洗浄した。固液分離後の固形分を原料として糖化処理を行った。
【００５１】
［併行糖化発酵工程］
予め、液体培地（グルコース３０ｇ／Ｌ、ポリペプトン５ｇ／Ｌ、酵母エキス３ｇ／Ｌ、麦芽エキス３ｇ／Ｌ、ｐＨ５．６）５０Ｌで酵母としてＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ （市販酵母、商品名：商品名：Ｍａｕｒｉｖｉｎ: Ｍａｕｒｉ Ｙｅａｓｔ Ａｕｓｔｒａｌｉａ Ｐｔｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ）を３０℃で２４時間培養した。
図１に示す糖化発酵槽ＢＲ１にポリペプトン５ｇ／Ｌ、酵母エキス３ｇ／Ｌ、麦芽エキス３ｇ／Ｌとなるように各々を添加後，水を添加し最終容量を０．８ｍ３に調整した。酵母菌体を含む培養液を糖化発酵槽ＢＲ１に添加し２４時間培養した。酵母の密度が、１ｘ１０８／ｍｌに増殖した時点で、市販セルラーゼ溶液（マルティフェクトＣＸ１０Ｌ、ジェネンコア社製）５０Ｌ、及び原料１００ｋｇ（乾燥重量）を糖化発酵槽ＢＲ１に添加した。次に、糖化発酵槽ＢＲ１に水を添加し培養液の最終容量を１ｍ３に調製した。培養液のｐＨを５．０に調整し３０℃で一次併行糖化発酵を開始した。糖化発酵槽ＢＲ１内での培養液の滞留時間（原料懸濁液が糖化発酵槽ＢＲ１を通過する時間：糖化発酵槽ＢＲ１の容量／流速）を２０時間に設定し糖化発酵行った。すなわち、糖化発酵を開始した時点から、固形分濃度（乾燥重量当たり）が１０質量％の原料懸濁液（原料を水に懸濁）を流速５０Ｌ／ｈで糖化発酵槽ＢＲ１の原料供給口１から連続的に添加した。一方、原料供給開始と同時に糖化発酵槽ＢＲ１の培養液排出口２より原料懸濁液を５０Ｌ／ｈで排出し、固液分離工程へ移送した。また、前記セルラーゼ溶液を２．５Ｌ／ｈで培養槽ＢＲ１に連続的に添加した。尚、連続運転中に培養液が減少した場合、自動的に培地を添加することにより培養液の最終容量を１ｍ３に維持した。培養中の培養液のｐＨを５．０に維持した。
【００５２】
［固液分離工程］
前記一次併行糖化発酵工程から排出された原料懸濁液を、固液分離装置Ｓ：スクリュープレス（富国工業株式会社製ＳＨＸ−２００ ｘ １５００Ｌ、スクリーンサイズ１．２ｍｍ（１４メッシュ））で固液分離して固形分（残渣）と液体分（濾液）を分離した。
【００５３】
［エタノール蒸留工程］
前記固液分離で分離した液体分を減圧蒸留装置ＥＶ（エバポールＣＥＰ−１、大川原製作所）で蒸留温度：４０℃、加熱温度：８０℃、供給液量：９５Ｌ／ｈの条件でエタノールを含む水溶液と濃縮液に分離した。
【００５４】
［残渣分離工程］
減圧蒸留装置ＥＶから分離された濃縮液をデカンタ式遠心機（ＩＨＩ製、ＨＳ−２０４Ｌ形）で回転数４５００rpm、差速５．０rpmで運転し、固形分（残渣Ａ）と液体分（濾液）に分離した。液体分はライン７を経由して糖化発酵槽ＢＲ１へ移送した。
【００５５】
＜データ測定＞
併行糖化発酵を開始してから１４日後（３３６時間後）、併行糖化発酵槽ＢＲ１の排出口２から培養液を採取しエタノール濃度、酵母、及び一般細菌(雑菌)の菌密度を測定した。エタノール濃度はグルコースセンサー（王子計測機器製ＢＦ−４００型）で測定した。
結果を表１に示す。
【００５６】
［比較例１］        
実施例１において、［ＣＩＰ洗浄工程］を省略した以外は全て実施例１と同様の方法で試験した。結果を表１に示す。
【００５７】
表１
2015171336.tif 000003
【００５８】
表１に示すように、第１回目のエタノール製造を行なった後、第２回目のエタノール製造を行う前に［ＣＩＰ洗浄工程］を導入した場合（実施例１）、挿入しない場合（比較例１）と比較し、雑菌汚染が抑制され、培養槽から排出される培養液に含まれるエタノール濃度が高かった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明により、エタノール製造設備で発生する雑菌の汚染を抑制することができるため、エタノール生産性を高いレベルに維持することが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１：原料供給口
２：併行糖化発酵槽排出口
３：固形分移送ライン
４：液体分移送ライン
５：蒸留後濃縮液移送ライン
６：残渣排出ライン
７：液体分循環ライン
ＢＲ１：併行糖化発酵槽
Ｓ：固液分離装置
ＥＶ：減圧蒸留装置
Ｃ：残渣分離装置
【図１】
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