(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーカリ属、アカシア属、ヤナギ属に属する植物から選ばれる少なくとも１種以上の木質系リグノセルロース原料（乾燥重量）に対して２０〜７０質量％の亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として１〜２０質量％のアルカリを添加し、前記亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤を添加した原料懸濁液を１２０〜２００℃、１０〜３００分で加熱処理し、ｐＨが４．０〜９．０、フルフラール濃度が０．０４質量％以下の加水分解処理懸濁液を得て、前記加熱処理した加水分解処理懸濁液をディスクのクリアランスが０．１〜１．０ｍｍのレファイナーで磨砕処理した後固液分離し、分離した固形分を酵素糖化処理することを特徴とする、木質系リグノセルロース原料の糖化処理方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載の木質系リグノセルロース原料の糖化処理方法により得られる酵素糖化処理液から糖類を回収することを特徴とする、木質系リグノセルロース原料から糖類を製造する方法。
【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製造に適した原料を調製する方法において、糖化に適した原料を調製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
糖化に適した処理を施したリグノセルロース原料から糖を製造する技術は、この糖を微生物の発酵基質として用いることによりガソリンの代替燃料となるアルコールや、プラスチック原料となるコハク酸や乳酸などの化成品原料を製造することができることから、循環型社会の形成に有益な技術である。
植物系バイオマス中の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。リグニンを除去していないリグノセルロース材料は、リグニンを除去したリグノセルロース材料と比べて酵素によって分解されにくく、糖化されずに樹脂、金属などの不純物と一緒に糖化液中に残渣として残る。リグニンを除去するために糖化を行う前にリグノセルロースが糖化され易くするための前処理を行う方法が報告されている。化学薬品を用いて前処理を行う方法としては、リグノセルロースを希硫酸で酸処理する方法（特許文献１）、リグノセルロースに水酸化カルシウムを添加し酸素の存在下で加熱処理を行う方法（特許文献２）、バイオマスをアンモニアで処理する方法（特許文献３）等が報告されている。しかし、酸やアルカリを前処理の薬品として使用する場合、前処理後の廃液（酸、アルカリ）を処理するための設備が必要となるため製造コストが増大する。酸処理を行う方法ではリグノセルロースの加熱処理中にエタノールの発酵阻害物質となるフルフラールが生成されるという問題がある。エタノール製造工程において、発酵を行う前にフルフラールを除去するための設備が必要となるため製造コストが増大する。また、フルフラールは、キシロースから生成されるため加熱処理中に発酵原料であるキシロースの収率が低下し、その結果としてエタノール生産効率が低下する。リグノセルロースからの糖収率を高める方法として、樹皮にアルカリ薬品を添加して加熱処理を行った後、加熱処理した樹皮をレファイナー等で磨砕する方法が報告されている（特許文献４）。しかし、この方法では、アルカリ薬品を使用するためアルカリ廃液の処理に中和等の方法により廃液処理を行う必要があるため、廃液処理設備を設置するための設備コストや操業に要する時間が増大するという問題がある。
以上の問題を解決するために、リグノセルロース原料の加熱処理中に生成されるフルフラール（発酵阻害物質）の生成を抑制し、かつ前記前処理を施した原料から効率的に糖類を生産する方法の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２４９３３号公報
【特許文献２】特表平８−５０３１２６号公報
【特許文献３】特表２００８−５３５５２３号公報
【特許文献４】特開２０１０−１３１００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、リグノセルロースの化学的処理中に生成されるフルフラール（発酵阻害物質）の生成量を抑制し、かつ前記化学的処理した原料から効率的に糖類を生産する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、リグノセルロース原料からエタノールを製造する方法において、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対して１０〜７０質量％亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として０．１〜１０質量％のアルカリを添加し、前記原料懸濁液を加熱処理（化学的処理）することにより、化学的処理後の処理液中に含まれるフルフラール（発酵阻害物質）の含有量が低減され、かつ前記化学的処理を施した原料を糖化処理することにより効率的に糖類を生産できることを見出し、下記発明を完成した。
【０００６】
（１）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、前記亜流酸ナトリウム及びｐＨ調整剤を添加した原料懸濁液を加熱処理し、前記加熱処理した原料懸濁液を糖化処理することを特徴とするリグノセルロース系原料の糖化処理方法。
【０００７】
（２）前記糖化処理が酵素による糖化処理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の糖化処理方法。
【０００８】
（３）前記加熱処理した原料懸濁液をレファイナーで磨砕処理することを特徴とする（１）項又は（２）項に記載のリグノセルロース系原料の糖化処理方法。
【０００９】
（４）前記レファイナーのディスクのクリアランスが０．１〜２．０ｍｍで磨砕処理することを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース系原料の糖化処理方法。
【００１０】
（５）前記リグノセルロース原料が、ユーカリ属、アカシア属、ヤナギ属に属する植物から選ばれる少なくとも１種以上の植物であることを特徴とする（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース系原料の糖化処理方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、化学的処理後の処理液中に含まれるフルフラール（発酵阻害物質）の含有量が低減され、かつ前記化学的処理を施した原料を糖化処理することにより効率的に糖類を生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１で使用したリファイナーのディスクのパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１４】
＜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。
【００１５】
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、アカシア（Ａｃａｃｉａ）属植物、ヤナギ（Ｓａｌｉｘ）属植物、ポプラ属植物、スギ（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ）属植物等が利用できるが、ユーカリ属植物、アカシア属植物、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。特に、ユーカリ属植物としては、Eｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓ、Eｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｐｅｌｉｔａ、          アカシア属としては、Ａｃａｃｉａ  ｍａｎｇｉｕｍ、Ａｃａｃｉａ  ａｕｒｉｃｕｌｉｆｏｒｉｍｉｓ、アカシアハイブリッド（Ａｃａｃｉａ  ｍａｎｇｉｕｍとＡｃａｃｉａ  ａｕｒｉｃｕｌｉｆｏｒｉｍｉｓの交雑種）、ヤナギ属植物としては、Ｓａｌｉｘ  ｓｃｈｗｅｒｉｎｉｉを用いるのが好ましい。
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）、樹皮を用いるのが好ましい。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。
【００１６】
＜機械的処理＞
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、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ことである。使用する機械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。
【００１７】
前記機械的処理の前工程又は後工程として、不純物（石、ゴミ、金属、プラステック等のリグノセルロース以外の不純物）を除去するための洗浄などによる不純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不純物を除く方法、あるいは、原料を水中に浸漬し不純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、不純物を原料から分離する方法が挙げられる。
原料に不純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、不純物除去工程を導入することが望ましい。
【００１８】
＜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。化学的処理としては、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た原料懸濁液を加熱処理することが望ましい。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。酸性条件下で加水分解を継続するとリグノセルロースの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フルフラールを生成させないことが望ましい。また、酸性条件下では、キシロースの分解が促進されるためキシロース（発酵基質）の収率が低下し、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、加水分解中に加水分解液のｐＨが中性〜弱アルカリ性に維持されるため、発酵阻害物質であるフルフラールの生成を抑制し、また、発酵基質であるキシロースの収率低下を抑制することができる。また、加熱処理後（加水分解後）のリグノセルロースを含む水溶液のｐＨが４．０〜９．０（中性〜弱アルカリ性）となるため、加水分解処理後の廃液あるいは加水分解物を中和するための薬品の使用量を低減できるというメリットがある。安全面でも酸やアルカリによる危険性を低減することができる。さらに、従来のアルカリ処理を行う方法と比較し高い糖収率が得られる。
又、化学的処理に用いる薬品として、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリを単独で用いることもできる。フルフラールの生成を抑制するためには、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た原料懸濁液を加熱処理することが望ましい。前記の亜硫酸ナトリウムとｐH調整剤を用いる場合、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対する亜流酸ナトリウムの添加量は、１０〜７０質量％が好ましく、１０〜５０質量％がさらに好ましく、１０〜３０質量％が特に好ましい。一方、前記の亜硫酸ナトリウムとｐH調整剤を用いる場合、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対するｐH調整剤（アルカリ）の添加量は、０．１〜２０質量％が好ましく、０．１〜１０質量％がさらに好ましく、０．１〜５質量％が特に好ましい。リグノセルロース原料（乾燥重量）に対する亜流酸ナトリウムの添加量が７０質量％あるいはｐH調整剤の添加量が２０質量％を超えると薬品コストが上昇するため好ましくない。また、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対する亜流酸ナトリウムの添加量が１０質量％あるいはｐH調整剤の添加量が０．１質量％より低いとリグニン除去効果あるいはフルフラール低減効果が低下するため好ましくない。
【００１９】
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、炭酸水素ナトリウム等が挙げられるが、これらの薬品に限定されない。
【００２０】
加熱処理温度は、８０〜２３０℃が好ましく、１２０〜２００℃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。
【００２１】
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次工程で磨砕処理を施す前に化学的処理で使用した薬品を除去するためにリグノセルロース原料を洗浄してもよい。洗浄方法としては、例えば、リグノセルロース原料に洗浄水を添加しながら、洗浄ドレーナー等の洗浄装置、固液分離装置等で固形分と液体分に分離する方法が挙げられる。固液分離装置としては、スクリュープレス、フィルタープレス、ベルトプレス、ロータリープレス、ドラムフィルター、ディスクフィルター、スクリーン等が挙げられる。
【００２２】
（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の範囲がさらに好ましく、０．１〜０．５ｍｍの範囲が特に好ましい。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低下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より小さ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）の収率が低下し、また、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。
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。
【００２３】
前記の磨砕処理が施されている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。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るが、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。
【００２４】
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。
【００２５】
前記前処理が施されているリグノセルロース原料が、糖化工程または併行糖化発酵工程へ供給される。
【００２６】
＜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。
【００２７】
＜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、生成された糖が微生物によりエタノールに発酵される。
【００２８】
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。
【００２９】
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、ベーター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。
【００３０】
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。
【００３１】
糖化工程または併行糖化発酵工程での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。
【００３２】
糖化工程または併行糖化発酵工程の温度は、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。
【００３３】
発酵用に用いられる微生物としては酵母、細菌等が用いられ、培地などを同時に添加しても良い。前記微生物としては、サッカロマイセス・セラビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）等の酵母や細菌等が使用できる。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を用いることができる。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（酵母、細菌等）を特に制限なく用いることができる。前記微生物は、培地などと同時に添加しても良い。
【００３４】
また、微生物は固定化しておいてもよい。微生物を固定化しておくと、次工程に微生物を液と共に送り出して再回収するという工程を省くことができるか、少なくとも回収工程にかかる負担を軽減することができるし、微生物をロスするリスクを軽減することもできる。また、微生物を固定化するほどでのメリットはないが、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。
【００３５】
本発明では、酵素糖化処理工程内に電解質として水溶性塩を添加することができる。酵素糖化処理工程において、電解質を原料懸濁液に添加し原料懸濁液の電気伝導度を５〜２５ｍＳ／ｃｍの範囲に維持することが好ましい。電気伝導度を５〜２５ｍＳ／ｃｍの範囲に維持することによりリグノセルロース原料の未反応成分や反応残渣等への酵素の吸着が抑制されるため、酵素糖化処理工程内における酵素の循環率が長期にわたって高い水準に維持することができる。酵素糖化処理工程内において、操作上、電解質を添加することが可能な工程であれば、いずれの工程においても制限なく電解質を添加することができる。一次糖化発酵工程内で添加することが操作が容易なため望ましい。
【００３６】
水溶性塩としては、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩から選ばれる塩類が好ましい。アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属のハロゲン化物、硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩、リン酸二水素塩、リン酸水素二塩、酢酸塩、クエン酸塩からなる群から選ばれる水溶性塩が挙げられる。
【００３７】
糖化工程または併行糖化発酵工程を出た培養液は、固液分離工程へ移送され、液体分（濾液）と固形分（残渣）に分離される。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。
回収された固形分（残渣）は糖化工程または併行糖化発酵工程へ移送し糖化発酵の原料として用いることもできる。
固液分離工程で分離された液体分（濾液）は蒸留工程へ移送される。
【００３８】
＜蒸留工程＞
蒸留工程では、減圧蒸留装置により発酵生成物としてエタノールが蒸留分離される。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。
【００３９】
＜遠心分離工程＞  
蒸留残液は、遠心分離工程へ移送され残留している残渣を遠心分離によって除去した後、液体留分は併行糖化発酵工程に循環されるか又は二次併行糖化発酵工程（前記、一次併行糖化発酵工程とは異なる第２の併行糖化発酵工程）へ移送される。二次併行糖化発酵工程では、新しいリグノセルロース原料を添加して糖化発酵させることもできるし、キシロース等の五炭糖の発酵を目的とした発酵を行うことができる。遠心分離後の液体留分には酵素が含まれており、併行糖化発酵工程または二次併行糖化発酵工程で再利用される。一方、遠心分離後の残渣には、リグニンや酵母が含まれている。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。また、酵母を残渣から分離して、糖化発酵工程で再利用することもできる。
【実施例】
【００４０】
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。
【００４１】
［実験例１〜６]
［前処理］
チップ状のＥｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓ（ユーカリ）の林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）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）で破砕し原料として用いた。
上記原料１ｋｇ（絶乾重量）に対して９７％亜硫酸ナトリウム５０ｇ及び水酸化ナトリウム１ｇを添加後、水を添加し水溶液の容量を１０Lに調製した。前記原料懸濁液を混合後、１７０℃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：図１参照）のクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１）、２．０ｍｍ（実験例２）、１．０ｍｍ（実験例３）、０．５ｍｍ（実験例４）、０．３ｍｍ（実験例５）、０．１ｍｍ（実験例６）に設定し磨砕した。実験例１を比較例とした。次に６０メッシュ（２５０ｕm）のスクリーンを用いて磨砕処理後の原料源濁液を固液分離（脱水）することにより溶液の電気伝導度が３０ｕＳ／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試験を実施した。
［糖化試験（試験管内実験）]
前記で得られた固形分を原料として試験管内で糖化試験を下記の方法で行った。
３００ｍｌ容三角フラスコ（滅菌済）に原料の最終濃度が、２．５質量％になるように添加した。次に、市販セルラーゼ（Ａｃｃｅｌｌｅｒａｓｅ ＤＵＥＴ、ジェネンコア社製）２．５ｍｌを添加し、最終容量を蒸留水で１００ｍｌにメスアップした。この混合液を３７℃で２４時間培養（糖化）した。培養後の培養液を遠心分離（５０００ｒｐｍ、２０分間）し、上清液の全糖濃度を測定した。得られたデータより糖収率（得られた全糖量／原料に含まれる炭水化物量 ｘ １００）を算出した。また、パルプ収率（固液分離後の固形分（乾燥重量）／原料（乾燥重量） ｘ １００）についても算出した。結果を表１に示す。
【００４２】
［実験例７〜１２]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１００ｇ及び水酸化ナトリウム１ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例７）、２．０ｍｍ（実験例８）、１．０（実験例９）、０．５ｍｍ（実験例１０）、０．３ｍｍ（実験例１１）、０．１ｍｍ（実験例１２）に設定し処理した。実験例７を比較例とした。結果を表１に示す。
【００４３】
［実験例１３〜１８]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１５０ｇ及び水酸化ナトリウム１ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１３）、２．０ｍｍ（実験例１４）、１．０（実験例１５）、０．５ｍｍ（実験例１６）、０．３ｍｍ（実験例１７）、０．１ｍｍ（実験例１８）に設定し処理した。実験例１３を比較例とした。結果を表１に示す。
【００４４】
［実験例１９〜２４]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム２００ｇ及び水酸化ナトリウム１ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１９）、２．０ｍｍ（実験例２０）、１．０（実験例２１）、０．５ｍｍ（実験例２２）、０．３ｍｍ（実験例２３）、０．１ｍｍ（実験例２４）に設定し処理した。実験例１９を比較例とした。結果を表１に示す。
【００４５】
［実験例２５〜３０]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム３００ｇ及び水酸化ナトリウム１ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２５）、２．０ｍｍ（実験例２６）、１．０（実験例２７）、０．５ｍｍ（実験例２８）、０．３ｍｍ（実験例２９）、０．１ｍｍ（実験例３０）に設定し処理した。実験例２５を比較例とした。結果を表１に示す。
【００４６】
［実験例３１〜３６]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５００ｇ及び水酸化ナトリウム１ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例３１）、２．０ｍｍ（実験例３２）、１．０（実験例３３）、０．５ｍｍ（実験例３４）、０．３ｍｍ（実験例３５）、０．１ｍｍ（実験例３６）に設定し処理した。実験例３１を比較例とした。結果を表１に示す。
【００４７】
［実験例３７〜４２]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム７００ｇ及び水酸化ナトリウム１ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例３７）、２．０ｍｍ（実験例３８）、１．０（実験例３９）、０．５ｍｍ（実験例４０）、０．３ｍｍ（実験例４１）、０．１ｍｍ（実験例４２）に設定し処理した。実験例３７を比較例とした。結果を表１に示す。
【００４８】
［実験例４３〜４８]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５０ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例４３）、２．０ｍｍ（実験例４４）、１．０（実験例４５）、０．５ｍｍ（実験例４６）、０．３ｍｍ（実験例４７）、０．１ｍｍ（実験例４８）に設定し処理した。実験例４３を比較例とした。結果を表２に示す。
【００４９】
［実験例４９〜５４]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１００ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランス３．０ｍｍ（実験例４９）、２．０ｍｍ（実験例５０）、１．０（実験例５１）、０．５ｍｍ（実験例５２）、０．３ｍｍ（実験例５３）、０．１ｍｍ（実験例５４）に設定し処理した。実験例４９を比較例とした。結果を表２に示す。
【００５０】
［実験例５５〜６０]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１５０ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例５５）、２．０ｍｍ（実験例５６）、１．０（実験例５７）、０．５ｍｍ（実験例５８）、０．３ｍｍ（実験例５９）、０．１ｍｍ（実験例６０）に設定し処理した。実験例５５を比較例とした。結果を表２に示す。
【００５１】
［実験例６１〜６６]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム２００ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例６１）、２．０ｍｍ（実験例６２）、１．０（実験例６３）、０．５ｍｍ（実験例６４）、０．３ｍｍ（実験例６５）、０．１ｍｍ（実験例６６）に設定し処理した。実験例６１を比較例とした。結果を表２に示す。
【００５２】
［実験例６７〜７２]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム３００ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例６７）、２．０ｍｍ（実験例６８）、１．０（実験例６９）、０．５ｍｍ（実験例７０）、０．３ｍｍ（実験例７１）、０．１ｍｍ（実験例７２）に設定し処理した。実験例６７を比較例とした。結果を表２に示す。
【００５３】
［実験例７３〜７８]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５００ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例７３）、２．０ｍｍ（実験例７４）、１．０（実験例７５）、０．５ｍｍ（実験例７６）、０．３ｍｍ（実験例７７）、０．１ｍｍ（実験例７８）に設定し処理した。実験例７３を比較例とした。結果を表２に示す。
【００５４】
［実験例７９〜８４]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム７００ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例７９）、２．０ｍｍ（実験例８０）、１．０（実験例８１）、０．５ｍｍ（実験例８２）、０．３ｍｍ（実験例８３）、０．１ｍｍ（実験例８４）に設定し処理した。実験例７９を比較例とした。結果を表２に示す。
【００５５】
［実験例８５〜９０]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５０ｇ及び水酸化ナトリウム３０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例８５）、２．０ｍｍ（実験例８６）、１．０（実験例８７）、０．５ｍｍ（実験例８８）、０．３ｍｍ（実験例８９）、０．１ｍｍ（実験例９０）に設定し処理した。実験例８５を比較例とした。結果を表３に示す。
【００５６】
［実験例９１〜９６]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１００ｇ及び水酸化ナトリウム３０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例９１）、２．０ｍｍ（実験例９２）、１．０（実験例９３）、０．５ｍｍ（実験例９４）、０．３ｍｍ（実験例９５）、０．１ｍｍ（実験例９６）に設定し処理した。実験例９１を比較例とした。結果を表３に示す。
【００５７】
［実験例９７〜１０２]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１５０ｇ及び水酸化ナトリウム３０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例９７）、２．０ｍｍ（実験例９８）、１．０（実験例９９）、０．５ｍｍ（実験例１００）、０．３ｍｍ（実験例１０１）、０．１ｍｍ（実験例１０２）に設定し処理した。実験例９７を比較例とした。結果を表３に示す。
【００５８】
［実験例１０３〜１０８]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム２００ｇ及び水酸化ナトリウム３０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１０３）、２．０ｍｍ（実験例１０４）、１．０（実験例１０５）、０．５ｍｍ（実験例１０６）、０．３ｍｍ（実験例１０７）、０．１ｍｍ（実験例１０８）に設定し処理した。実験例１０３を比較例とした。結果を表３に示す。
【００５９】
［実験例１０９〜１１４]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム３００ｇ及び水酸化ナトリウム３０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１０９）、２．０ｍｍ（実験例１１０）、１．０（実験例１１１）、０．５ｍｍ（実験例１１２）、０．３ｍｍ（実験例１１３）、０．１ｍｍ（実験例１１４）に設定し処理した。実験例１０９を比較例とした。結果を表３に示す。
【００６０】
［実験例１１５〜１２０]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５００ｇ及び水酸化ナトリウム３０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１１５）、２．０ｍｍ（実験例１１６）、１．０（実験例１１７）、０．５ｍｍ（実験例１１８）、０．３ｍｍ（実験例１１９）、０．１ｍｍ（実験例１２０）に設定し処理した。実験例８５を比較例とした。結果を表３に示す。
【００６１】
［実験例１２１〜１２６]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム７００ｇ及び水酸化ナトリウム３０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１２１）、２．０ｍｍ（実験例１２２）、１．０（実験例１２３）、０．５ｍｍ（実験例１２４）、０．３ｍｍ（実験例１２５）、０．１ｍｍ（実験例１２６）に設定し処理した。実験例１２１を比較例とした。結果を表３に示す。
【００６２】
［実験例１２７〜１３２]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５０ｇ及び水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１２７）、２．０ｍｍ（実験例１２８）、１．０（実験例１２９）、０．５ｍｍ（実験例１３０）、０．３ｍｍ（実験例１３１）、０．１ｍｍ（実験例１３２）に設定し処理した。実験例１２７を比較例とした。結果を表４に示す。
【００６３】
［実験例１３３〜１３８]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１００ｇ及び水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１３３）、２．０ｍｍ（実験例１３４）、１．０（実験例１３５）、０．５ｍｍ（実験例１３６）、０．３ｍｍ（実験例１３７）、０．１ｍｍ（実験例１３８）に設定し処理した。実験例１３３を比較例とした。結果を表４に示す。
【００６４】
［実験例１３９〜１４４]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１５０ｇ及び水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１３９）、２．０ｍｍ（実験例１４０）、１．０（実験例１４１）、０．５ｍｍ（実験例１４２）、０．３ｍｍ（実験例１４３）、０．１ｍｍ（実験例１４４）に設定し処理した。実験例１３９を比較例とした。結果を表４に示す。
【００６５】
［実験例１４５〜１５０]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム２００ｇ及び水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１４５）、２．０ｍｍ（実験例１４６）、１．０（実験例１４７）、０．５ｍｍ（実験例１４８）、０．３ｍｍ（実験例１４９）、０．１ｍｍ（実験例１５０）に設定し処理した。実験例１４５を比較例とした。結果を表４に示す。
【００６６】
［実験例１５１〜１５６]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム３００ｇ及び水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１５１）、２．０ｍｍ（実験例１５２）、１．０（実験例１５３）、０．５ｍｍ（実験例１５４）、０．３ｍｍ（実験例１５５）、０．１ｍｍ（実験例１５６）に設定し処理した。実験例１５１を比較例とした。結果を表４に示す。
【００６７】
［実験例１５７〜１６２]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５００ｇ及び水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１５７）、２．０ｍｍ（実験例１５８）、１．０（実験例１５９）、０．５ｍｍ（実験例１６０）、０．３ｍｍ（実験例１６１）、０．１ｍｍ（実験例１６２）に設定し処理した。実験例１５７を比較例とした。結果を表４に示す。
【００６８】
［実験例１６３〜１６８]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム７００ｇ及び水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１６３）、２．０ｍｍ（実験例１６４）、１．０（実験例１６５）、０．５ｍｍ（実験例１６６）、０．３ｍｍ（実験例１６７）、０．１ｍｍ（実験例１６８）に設定し処理した。実験例１６３を比較例とした。結果を表４に示す。
【００６９】
［実験例１６９〜１７４]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５０ｇ及び水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１６９）、２．０ｍｍ（実験例１７０）、１．０（実験例１７１）、０．５ｍｍ（実験例１７２）、０．３ｍｍ（実験例１７３）、０．１ｍｍ（実験例１７４）に設定し処理した。実験例１６９を比較例とした。結果を表５に示す。
【００７０】
［実験例１７５〜１８０]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１００ｇ及び水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１７５）、２．０ｍｍ（実験例１７６）、１．０（実験例１７７）、０．５ｍｍ（実験例１７８）、０．３ｍｍ（実験例１７９）、０．１ｍｍ（実験例１８０）に設定し処理した。実験例１７５を比較例とした。結果を表５に示す。
【００７１】
［実験例１８１〜１８６]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム１５０ｇ及び水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１８１）、２．０ｍｍ（実験例１８２）、１．０（実験例１８３）、０．５ｍｍ（実験例１８４）、０．３ｍｍ（実験例１８５）、０．１ｍｍ（実験例１８６）に設定し処理した。実験例１８１を比較例とした。結果を表５に示す。
【００７２】
［実験例１８７〜１９２]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム２００ｇ及び水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１８７）、２．０ｍｍ（実験例１８８）、１．０（実験例１８９）、０．５ｍｍ（実験例１９０）、０．３ｍｍ（実験例１９１）、０．１ｍｍ（実験例１９２）に設定し処理した。実験例１８７を比較例とした。結果を表５に示す。
【００７３】
［実験例１９３〜１９８]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム３００ｇ及び水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１９３）、２．０ｍｍ（実験例１９４）、１．０（実験例１９５）、０．５ｍｍ（実験例１９６）、０．３ｍｍ（実験例１９７）、０．１ｍｍ（実験例１９８）に設定し処理した。実験例１９３を比較例とした。結果を表５に示す。
【００７４】
［実験例１９９〜２０４]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム５００ｇ及び水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例１９９）、２．０ｍｍ（実験例２００）、１．０（実験例２０１）、０．５ｍｍ（実験例２０２）、０．３ｍｍ（実験例２０３）、０．１ｍｍ（実験例２０４）に設定し処理した。実験例１９９を比較例とした。結果を表５に示す。
【００７５】
［実験例２０５〜２１０]
実験例１〜６において、９７％亜硫酸ナトリウム７００ｇ及び水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２０５）、２．０ｍｍ（実験例２０６）、１．０（実験例２０７）、０．５ｍｍ（実験例２０８）、０．３ｍｍ（実験例２０９）、０．１ｍｍ（実験例２１０）に設定し処理した。実験例２０５を比較例とした。結果を表５に示す。
【００７６】
【表１】
0006256967.tif 000002
【００７７】
【表２】
0006256967.tif 000003
【００７８】
【表３】
0006256967.tif 000004
【００７９】
【表４】
0006256967.tif 000005
【００８０】
【表５】
0006256967.tif 000006
【００８１】
表１〜５に示すように、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が１０〜７０質量％、かつ原料（乾燥重量）に対する水酸化ナトリウムの添加量が０．１〜２０質量％の範囲で原料を加熱処理（１７０℃、１時間）し、加熱処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを０．１〜２．０ｍｍに設定し磨砕した場合、高い糖収率が得られた。レファイナーのディスクのクリアランスを３ｍｍに設定し磨砕処理した場合では、糖収率が顕著に低下した。
【００８２】
［実験例２１１〜２１６]
実験例１〜６において、水酸化ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２１１）、２．０ｍｍ（実験例２１２）、１．０（実験例２１３）、０．５ｍｍ（実験例２１４）、０．３ｍｍ（実験例２１５）、０．１ｍｍ（実験例２１６）に設定し処理した。実験例２１１〜２１６を比較例とした。結果を表６に示す。
【００８３】
［実験例２１７〜２２２]
実験例１〜６において、水酸化ナトリウム１００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２１７）、２．０ｍｍ（実験例２１８）、１．０（実験例２１９）、０．５ｍｍ（実験例２２０）、０．３ｍｍ（実験例２２１）、０．１ｍｍ（実験例２２２）に設定し処理した。実験例２１７〜２２２を比較例とした。結果を表６に示す。
【００８４】
［実験例２２３〜２２８]
実験例１〜６において、水酸化ナトリウム１５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２２３）、２．０ｍｍ（実験例２２４）、１．０（実験例２２５）、０．５ｍｍ（実験例２２６）、０．３ｍｍ（実験例２２７）、０．１ｍｍ（実験例２２８）に設定し処理した。実験例２２３〜２２８を比較例とした。結果を表６に示す。
【００８５】
［実験例２２９〜２３４]
実験例１〜６において、水酸化ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２２９）、２．０ｍｍ（実験例２３０）、１．０（実験例２３１）、０．５ｍｍ（実験例２３２）、０．３ｍｍ（実験例２３３）、０．１ｍｍ（実験例２３４）に設定し処理した。実験例２２９〜２３４を比較例とした。結果を表６に示す。
【００８６】
［実験例２３５〜２４０]
実験例１〜６において、水酸化ナトリウム３００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２３５）、２．０ｍｍ（実験例２３６）、１．０（実験例２３７）、０．５ｍｍ（実験例２３８）、０．３ｍｍ（実験例２３９）、０．１ｍｍ（実験例２４０）に設定し処理した。実験例２３５〜２４０を比較例とした。結果を表６に示す。
【００８７】
【表６】
0006256967.tif 000007
【００８８】
表６に示すように、水酸化ナトリムを添加した試験においては、原料（乾燥重量）に対して水酸化ナトリウムを１５質量％添加した条件で加熱処理し、加熱処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを０．１ｍｍに設定し磨砕を行った場合（実験例２３４）、最も高い糖収率が得られ、糖収率の値は４８％であった。
一方、亜硫酸ナトリムにｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムを添加した試験においては、表３に示す原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ原料（乾燥重量）に対する水酸化ナトリウムの添加量が３質量％で加熱処理し、加熱処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを０．１ｍｍに設定し磨砕を行った場合（実験例１０８）、最も高い糖収率が得られ、糖収率の値は６４％であった。実験例１０８の値は、実験例２３４と比較し顕著に高かった。
【００８９】
［実験例２４１〜２４６]
実験例１〜６において、水酸化カルシウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２４１）、２．０ｍｍ（実験例２４２）、１．０（実験例２４３）、０．５ｍｍ（実験例２４４）、０．３ｍｍ（実験例２４５）、０．１ｍｍ（実験例２４６）に設定し処理した。実験例２４１〜２４６を比較例とした。結果を表７に示す。
【００９０】
［実験例２４７〜２５２]
実験例１〜６において、水酸化カルシウム１００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２４７）、２．０ｍｍ（実験例２４８）、１．０（実験例２４９）、０．５ｍｍ（実験例２５０）、０．３ｍｍ（実験例２５１）、０．１ｍｍ（実験例２５２）に設定し処理した。実験例２４７〜２５２を比較例とした。結果を表７に示す。
【００９１】
［実験例２５３〜２５８]
実験例１〜６において、水酸化カルシウム１５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２５３）、２．０ｍｍ（実験例２５４）、１．０（実験例２５５）、０．５ｍｍ（実験例２５６）、０．３ｍｍ（実験例２５７）、０．１ｍｍ（実験例２５８）に設定し処理した。実験例２５３〜２５８を比較例とした。結果を表７に示す。
【００９２】
［実験例２５９〜２６４]
実験例１〜６において、水酸化カルシウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２５９）、２．０ｍｍ（実験例２６０）、１．０（実験例２６１）、０．５ｍｍ（実験例２６２）、０．３ｍｍ（実験例２６３）、０．１ｍｍ（実験例２６４）に設定し処理した。実験例２５９〜２６４を比較例とした。結果を表７に示す。
【００９３】
［実験例２６５〜２７０]
実験例１〜６において、水酸化カルシウム３００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２６５）、２．０ｍｍ（実験例２６６）、１．０（実験例２６７）、０．５ｍｍ（実験例２６８）、０．３ｍｍ（実験例２６９）、０．１ｍｍ（実験例２７０）に設定し処理した。実験例２６５〜２７０を比較例とした。結果を表７に示す。
【００９４】
【表７】
0006256967.tif 000008
【００９５】
表７に示すように、水酸化カルシウムを添加した試験においては、原料（乾燥重量）に対して水酸化カルシウムを１５質量％添加した条件で加熱処理し、加熱処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを０．１ｍｍに設定し磨砕を行った場合（実験例２５８）、最も高い糖収率が得られ、糖収率の値は４７％であった。
一方、亜硫酸ナトリムにｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムを添加した試験においては、表３に示す原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ原料（乾燥重量）に対する水酸化ナトリウムの添加量が３質量％で加熱処理し、加熱処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを０．１ｍｍに設定し磨砕を行った場合（実験例１０８）、最も高い糖収率が得られ、糖収率の値は６４％であった。実験例１０８の値は、実験例２５８と比較し顕著に高かった。
【００９６】
［実験例２７１〜２７６]
実験例１〜６において、亜硫酸ナトリウム５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２７１）、２．０ｍｍ（実験例２７２）、１．０（実験例２７３）、０．５ｍｍ（実験例２７４）、０．３ｍｍ（実験例２７５）、０．１ｍｍ（実験例２７６）に設定し処理した。実験例２７１〜２７６を比較例とした。結果を表８に示す。
【００９７】
［実験例２７７〜２８２]
実験例１〜６において、亜硫酸ナトリウム１００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２７７）、２．０ｍｍ（実験例２７８）、１．０（実験例２７９）、０．５ｍｍ（実験例２８０）、０．３ｍｍ（実験例２８１）、０．１ｍｍ（実験例２８２）に設定し処理した。実験例２７７〜２８２を比較例とした。結果を表８に示す。
【００９８】
［実験例２８３〜２８８]
実験例１〜６において、亜硫酸ナトリウム１５０ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２８３）、２．０ｍｍ（実験例２８４）、１．０（実験例２８５）、０．５ｍｍ（実験例２８６）、０．３ｍｍ（実験例２８７）、０．１ｍｍ（実験例２８８）に設定し処理した。実験例２８３〜２８８を比較例とした。結果を表８に示す。
【００９９】
［実験例２８９〜２９４]
実験例１〜６において、亜硫酸ナトリウム２００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２８９）、２．０ｍｍ（実験例２９０）、１．０（実験例２９１）、０．５ｍｍ（実験例２９２）、０．３ｍｍ（実験例２９３）、０．１ｍｍ（実験例２９４）に設定し処理した。実験例２８９〜２９４を比較例とした。結果を表８に示す。
【０１００】
［実験例２９５〜３００]
実験例１〜６において、亜硫酸ナトリウム３００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例２９５）、２．０ｍｍ（実験例２９６）、１．０（実験例２９７）、０．５ｍｍ（実験例２９８）、０．３ｍｍ（実験例２９９）、０．１ｍｍ（実験例３００）に設定し処理した。実験例２９５〜３００を比較例とした。結果を表８に示す。
【０１０１】
［実験例３０１〜３０６]
実験例１〜６において、亜硫酸ナトリウム５００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例３０１）、２．０ｍｍ（実験例３０２）、１．０（実験例３０３）、０．５ｍｍ（実験例３０４）、０．３ｍｍ（実験例３０５）、０．１ｍｍ（実験例３０６）に設定し処理した。実験例３０１〜３０６を比較例とした。結果を表８に示す。
【０１０２】
［実験例３０７〜３１２]
実験例１〜６において、亜硫酸ナトリウム７００ｇを使用した以外は全て実験例１〜６と同様の方法で試験した。前処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを３．０ｍｍ（実験例３０７）、２．０ｍｍ（実験例３０８）、１．０（実験例３０９）、０．５ｍｍ（実験例３１０）、０．３ｍｍ（実験例３１１）、０．１ｍｍ（実験例３１２）に設定し処理した。実験例３０７〜３１２を比較例とした。結果を表８に示す。
【０１０３】
【表８】
0006256967.tif 000009
【０１０４】
表８に示すように、亜硫酸ナトリウムを単独で添加した試験においては、原料（乾燥重量）に対して亜硫酸ナトリウムを２０質量％添加した条件で加熱処理し、加熱処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを０．１ｍｍに設定し磨砕を行った場合（実験例２９４）、最も高い糖収率が得られ、糖収率の値は５２％であった。
一方、亜硫酸ナトリムにｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムを添加した試験においては、表３に示す原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ原料（乾燥重量）に対する水酸化ナトリウムの添加量が３質量％で加熱処理し、加熱処理後の原料をレファイナーのディスクのクリアランスを０．１ｍｍに設定し磨砕を行った場合（実験例１０８）、最も高い糖収率が得られ、糖収率の値は６４％であった。実験例１０８の値は、実験例２９４と比較し高かった。
【０１０５】
実験例１〜２１０において、原料に亜硫酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを添加し、１７０℃で１時間加熱処理後、原料懸濁液を２０℃まで冷却した。この原料懸濁液の上澄み液に含まれるフルフラール濃度をＨＰＬＣ（Ｗａｔｅｒｓ社製）を用いて定量した。カラムは、アミネックス ＨＰＸ８７−Ｈ（バイオラッド社製）を用い、移動層には５ｍＭ硫酸を用い、ＲＩディテクターで検出した。
実験例２７１〜３１２において、原料に亜硫酸ナトリウムを単独で添加し、１７０℃で１時間加熱処理後、原料懸濁液を２０℃まで冷却した。この原料懸濁液の上澄み液に含まれるフルフラール濃度を前記と同様の方法で測定した。実験例２７１〜３１２を比較例とした。
結果を表９に示す。
【０１０６】
【表９】
0006256967.tif 000010
【０１０７】
表９に示すように、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が１０〜７０質量％、かつ原料（乾燥重量）に対する水酸化ナトリウムの添加量が０．１〜２０質量％の範囲で原料を加熱処理（１７０℃、１時間）した場合（実験例１〜２１０）では、亜硫酸ナトリウムを単独で添加した場合（実験例２７１〜３１２）と比較しフルフラールの生成量が抑制された。
以上の結果から、リグノセルロースからエタノール製造工程において、亜硫酸ナトリウムの添加量が１０〜７０質量％、かつ原料（乾燥重量）に対する水酸化ナトリウムの添加量が０．１〜２０質量％の範囲で原料を加熱処理（１７０℃、１時間）し、この原料を糖化の原料として用いることにより、原料に含まれるフルフラール(発酵阻害物質)の含有量が極めて低いためエタノール発酵は効率的に進むことが示唆される。
【０１０８】
［実験例３１３]
チップ状のＥｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓ（ユーカリ）の林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）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）で破砕し原料として用いた。
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１０L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：図１参照）のクリアランスを０．５ｍｍに設定し磨砕した。次に６０メッシュ（２５０ｕm）のスクリーンを用いて磨砕処理後の原料源濁液を固液分離（脱水）することにより溶液の電気伝導度が３０ｕＳ／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実験例１と同様の方法で糖化試験を実施し、糖収率を算出した。また、パルプ収率、及び加熱処理後の原料懸濁液に含まれるフルフラール濃度を上記と同様の方法で算出した。結果を表１０に示す。
【０１０９】
［実験例３１４]
実験例３１３において、加熱処理を１４０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１０に示す。
【０１１０】
［実験例３１５]
実験例３１３において、加熱処理を１７０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１０に示す。
【０１１１】
［実験例３１６]
実験例３１３において、加熱処理を２００℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１０に示す。
【０１１２】
【表１０】
0006256967.tif 000011
【０１１３】
表１０に示すように、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓの林地残材を原料として用いた試験において、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ水酸化ナトリウムの添加量が１質量％で加熱処理した場合（実験例３１３〜３１６）では、１２０〜２００℃の範囲で高い糖収率が得られることが確認された。また、加熱処理後の懸濁液に含まれるフルフラール濃度も低いレベルであった。
【０１１４】
［実験例３１７]
実験例３１３において、チップ状のＥｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｐｅｌｉｔａ（ユーカリ）の林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）を原料として用いた以外は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１１に示す。
【０１１５】
［実験例３１８]
実験例３１７において、加熱処理を１４０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１７と同様の方法で試験した。結果を表１１に示す。
【０１１６】
［実験例３１９]
実験例３１７において、加熱処理を１７０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１７と同様の方法で試験した。結果を表１１に示す。
【０１１７】
［実験例３２０]
実験例３１７において、加熱処理を２００℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１７と同様の方法で試験した。結果を表１１に示す。
【０１１８】
【表１１】
0006256967.tif 000012
【０１１９】
表１１に示すように、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｐｅｌｉｔａの林地残材を原料として用いた試験において、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ水酸化ナトリウムの添加量が１質量％で加熱処理した場合（実験例３１７〜３２０）では、１２０〜２００℃の範囲で高い糖収率が得られることが確認された。また、加熱処理後の懸濁液に含まれるフルフラール濃度も低いレベルであった。
【０１２０】
［実験例３２１]
実験例３１３において、チップ状のＡｃａｃｉａ  ｍａｎｇｉｕｍ（アカシア）の林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）を原料として用いた以外は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１２に示す。
【０１２１】
［実験例３２２]
実験例３２１において、加熱処理を１４０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３２１と同様の方法で試験した。結果を表１２に示す。
【０１２２】
［実験例３２３]
実験例３２１において、加熱処理を１７０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３２１と同様の方法で試験した。結果を表１２に示す。
【０１２３】
［実験例３２４]
実験例３２１において、加熱処理を２００℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３２１と同様の方法で試験した。結果を表１２に示す。
【０１２４】
【表１２】
0006256967.tif 000013
【０１２５】
表１２に示すように、Ａｃａｃｉａ  ｍａｎｇｉｕｍの林地残材を原料として用いた試験において、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ水酸化ナトリウムの添加量が１質量％で加熱処理した場合（実験例３２１〜３２４）では、１２０〜２００℃の範囲で高い糖収率が得られることが確認された。また、加熱処理後の懸濁液に含まれるフルフラール濃度も低いレベルであった。
【０１２６】
［実験例３２５]
実験例３１３において、チップ状のＡｃａｃｉａ  ａｕｒｉｃｕｌｉｆｏｒｉｍｉｓ（アカシア）の林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）を原料として用いた以外は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１３に示す。
【０１２７】
［実験例３２６]
実験例３１３において、加熱処理を１４０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１３に示す。
【０１２８】
［実験例３２７]
実験例３１３において、加熱処理を１７０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１３に示す。
【０１２９】
［実験例３２８]
実験例３１３において、加熱処理を２００℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１３に示す。
【０１３０】
【表１３】
0006256967.tif 000014
【０１３１】
表１３に示すように、Ａｃａｃｉａ  ａｕｒｉｃｕｌｉｆｏｒｉｍｉｓの林地残材を原料として用いた試験において、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ水酸化ナトリウムの添加量が１質量％で加熱処理した場合（実験例３２５〜３２８）では、１２０〜２００℃の範囲で高い糖収率が得られることが確認された。また、加熱処理後の懸濁液に含まれるフルフラール濃度も低いレベルであった。
【０１３２】
［実験例３２９]
実験例３１３において、チップ状のアカシアハイブリッド（Ａｃａｃｉａ  ｍａｎｇｉｕｍとＡｃａｃｉａ  ａｕｒｉｃｕｌｉｆｏｒｉｍｉｓの交雑種）の林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）を原料として用いた以外は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１４に示す。
【０１３３】
［実験例３３０]
実験例３１３において、加熱処理を１４０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１４に示す。
【０１３４】
［実験例３３１]
実験例３１３において、加熱処理を１７０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１４に示す。
【０１３５】
［実験例３３２]
実験例３１３において、加熱処理を２００℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１４に示す。
【０１３６】
【表１４】
0006256967.tif 000015
【０１３７】
表１４に示すように、アカシアハイブリッドの林地残材を原料として用いた試験において、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ水酸化ナトリウムの添加量が１質量％で加熱処理した場合（実験例３２９〜３３２）では、１２０〜２００℃の範囲で高い糖収率が得られることが確認された。また、加熱処理後の懸濁液に含まれるフルフラール濃度も低いレベルであった。
【０１３８】
［実験例３３３]
実験例３１３において、チップ状のＳａｌｉｘ  ｓｃｈｗｅｒｉｎｉｉ（エゾノキヌヤナギ）の林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）を原料として用いた以外は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１５に示す。
【０１３９】
［実験例３３４]
実験例３１３において、加熱処理を１４０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１５に示す。
【０１４０】
［実験例３３５]
実験例３１３において、加熱処理を１７０℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１５に示す。
【０１４１】
［実験例３３６]
実験例３１３において、加熱処理を２００℃で1時間の条件で行った以外の操作は全て実験例３１３と同様の方法で試験した。結果を表１５に示す。
【０１４２】
【表１５】
0006256967.tif 000016
【０１４３】
表１５に示すように、Ｓａｌｉｘ  ｓｃｈｗｅｒｉｎｉｉの林地残材を原料として用いた試験において、原料（乾燥重量）に対する亜硫酸ナトリウムの添加量が２０質量％、かつ水酸化ナトリウムの添加量が１質量％で加熱処理した場合（実験例３３３〜３３６）では、１２０〜２００℃の範囲で高い糖収率が得られることが確認された。また、加熱処理後の懸濁液に含まれるフルフラール濃度も低いレベルであった。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明により、リグノセルロースから効率的に糖化液が製造でき、得られた糖化液中に含まれる発酵阻害物質であるフルフラールの含量が低減されているため、前記糖化液を用いることによりエタノール生産効率が向上する。
【図１】
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