(57)【要約】【課題】プッシャーポンプを不要にして装置構成を簡易にし、さらに原料有機物の全量を加圧熱水と良好に接触させることができるようにした、熱水流通式糖化装置及び熱水流通式糖化方法を提供する。【解決手段】原料有機物に加圧熱水を通水させて加水分解する熱水流通式糖化装置１である。中心軸が鉛直方向に沿うように縦型に配置され、原料有機物が充填される筒状の縦型反応槽２と、縦型反応槽２の上部開口２ａを開閉可能かつ気密に封止する投入ゲート３と、縦型反応槽２の下部開口２ｂを開閉可能かつ気密に封止する導出ゲート４と、縦型反応槽２の下端部に加圧熱水を供給する加圧熱水供給部５と、縦型反応槽２の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収する第１液回収部６と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料有機物に加圧熱水を通水させて加水分解する熱水流通式糖化装置であって、
中心軸が鉛直方向に沿うように縦型に配置され、前記原料有機物が充填される筒状の縦型反応槽と、
前記縦型反応槽の上部開口を開閉可能かつ気密に封止する投入ゲートと、
前記縦型反応槽の下部開口を開閉可能かつ気密に封止する導出ゲートと、
前記縦型反応槽の下端部に加圧熱水を供給する加圧熱水供給部と、
前記縦型反応槽の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収する第１液回収部と、
を具備することを特徴とする熱水流通式糖化装置。
【請求項２】
前記縦型反応槽の下端部から加圧熱水を分解液とともに回収する第２液回収部を備えることを特徴とする請求項１記載の熱水流通式糖化装置。
【請求項３】
前記第１液回収部は、前記縦型反応槽内の圧力を一定に保持するための保圧弁を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱水流通式糖化装置。
【請求項４】
前記縦型反応槽への前記第１液回収部の接続箇所より上側に、ガス抜き部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱水流通式糖化装置。
【請求項５】
前記縦型反応槽の上部開口に連通可能に原料ホッパが設けられ、
前記投入ゲートは、前記上部開口を開閉可能かつ気密に封止する板状の投入ゲート板と、該投入ゲート板を前記上部開口上にて進退させて該上部開口を開閉する進退機構とを有して構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱水流通式糖化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱水流通式糖化装置を用いて原料有機物に加圧熱水を通水し、加水分解する熱水流通式糖化方法であって、
前記投入ゲートを開いて前記縦型反応槽内に原料有機物を充填する原料充填工程と、
前記加圧熱水供給部によって前記縦型反応槽の下端部に加圧熱水を供給し、前記原料有機物に加圧熱水を接触させる加圧熱水供給工程と、
前記第１液回収部によって前記縦型反応槽の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収する第１液回収工程と、
前記第１液回収工程の後、前記導出ゲートを開いて前記縦型反応槽内の前記原料有機物の残渣をその自重によって前記下部開口から導出する残渣導出工程と、を備えることを特徴とする熱水流通式糖化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱水流通式糖化装置及び熱水流通式糖化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、セルロース粉末の充填固定床に、２７０〜３１０℃の範囲内の温度に保持した加圧熱水を滞留時間が３０秒以下になるような速度で通水して加水分解することにより、グルコース単位６〜２５個からなる非水溶性多糖類を製造する技術が開示されている。この技術は、セルロース粉末を原料として非水溶性多糖類を製造することを目的とするものである。
【０００３】
この特許文献１の技術では、その図１に示された反応装置を用いるが、この反応装置（熱水流通式糖化装置）は、セルロース粉末を原料とする実験装置として構成されたものであり、バイオマスを原料とする産業用の処理装置として実用できるものではない。すなわち、従来の熱水流通式糖化装置を、バイオマスを原料とする産業用の処理装置に適用するためには、例えばバイオマス（原料）の取り込み機構や処理後の残渣等の取出機構等について、より効率的な運転が可能なように装置構成を最適化する必要がある。
【０００４】
このような背景のもとに、産業用の処理装置として効率的な運転を可能にした、熱水流通式糖化装置が特許文献２に提案されている。
この熱水流通式糖化装置は、反応管に収納された原料有機物に加圧熱水を通水させて加水分解する熱水流通式糖化装置であって、原料有機物を収納する原料ホッパと、該原料ホッパから落下した原料有機物を収容すると共に管状反応槽に連通する原料供給管と、該原料供給管の一端から反応管に向けて原料有機物を移送する原料移送部と、原料供給管と反応管との間に設けられた仕切り弁と、反応管の一端に加圧熱水を供給する加圧熱水供給部と、反応管の他端から加圧熱水を分解液とともに回収する液回収部とを具備した横型の装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１２８５７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４２８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献２の熱水流通式糖化装置では、原料供給管の一端から反応管に向けて原料有機物を移送し、さらに反応後の残渣を外部に排出するためにプッシャーポンプ（原料移送部）が必要となり、装置構成が複雑になっている。
また、基本的に加圧熱水を横型の反応管の軸方向に沿って水平方向に流すため、加圧熱水が反応管内に収納された原料有機物全てと良好に接触しているかどうか分からず、加圧熱水が部分的に偏流（ショートパス）を生じることにより、加圧熱水とほとんど接触せず、反応に供されないまま排出される原料有機物が存在する可能性が否定できない。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、プッシャーポンプを不要にして装置構成を簡易にし、さらに原料有機物の全量を加圧熱水と良好に接触させることができるようにした、熱水流通式糖化装置及び熱水流通式糖化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】
【０００８】
本発明の熱水流通式糖化装置は、原料有機物に加圧熱水を通水させて加水分解する熱水流通式糖化装置であって、
中心軸が鉛直方向に沿うように縦型に配置され、前記原料有機物が充填される筒状の縦型反応槽と、
前記縦型反応槽の上部開口を開閉可能かつ気密に封止する投入ゲートと、
前記縦型反応槽の下部開口を開閉可能かつ気密に封止する導出ゲートと、
前記縦型反応槽の下端部に加圧熱水を供給する加圧熱水供給部と、
前記縦型反応槽の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収する第１液回収部と、
を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、前記熱水流通式糖化装置においては、前記縦型反応槽の下端部から加圧熱水を分解液とともに回収する第２液回収部を備えることが好ましい。
【００１０】
また、前記熱水流通式糖化装置において、前記第１液回収部は、前記縦型反応槽内の圧力を一定に保持するための保圧弁を備えることが好ましい。
【００１１】
また、前記熱水流通式糖化装置においては、前記縦型反応槽への前記第１液回収部の接続箇所より上側に、ガス抜き部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記熱水流通式糖化装置においては、前記縦型反応槽の上部開口に連通可能に原料ホッパが設けられ、前記投入ゲートは、前記上部開口を開閉可能かつ気密に封止する板状の投入ゲート板と、該投入ゲート板を前記上部開口上にて進退させて該上部開口を開閉する進退機構とを有して構成されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記熱水流通式糖化装置においては、前記の熱水流通式糖化装置を用いて原料有機物に加圧熱水を通水し、加水分解する熱水流通式糖化方法であって、
前記投入ゲートを開いて前記縦型反応槽内に原料有機物を充填する原料充填工程と、
前記加圧熱水供給部によって前記縦型反応槽の下端部に加圧熱水を供給し、前記原料有機物に加圧熱水を接触させる加圧熱水供給工程と、
前記第１液回収部によって前記縦型反応槽の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収する第１液回収工程と、
前記第１液回収工程の後、前記導出ゲートを開いて前記縦型反応槽内の前記原料有機物の残渣をその自重によって前記下部開口から導出する残渣導出工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱水流通式糖化装置が、中心軸が鉛直方向に沿うように縦型に配置され、前記原料有機物が充填される筒状の縦型反応槽と、前記縦型反応槽の上部開口を開閉可能かつ気密に封止する投入ゲートと、前記縦型反応槽の下部開口を開閉可能かつ気密に封止する導出ゲートと、を具備するので、前記投入ゲートを開いた状態でホッパ等を介して原料有機物をその自重で自然落下させることにより、前記縦型反応槽内に自然充填することができる。また、反応後前記導出ゲートを開くことにより、加圧熱水との接触反応後の残渣となる固型分を、その自重によって自然落下させることができる。これによって縦型反応槽からの残渣（固型分）の排出を、複雑な機構を用いることなく簡易に行うことができる。したがって、例えば従来のプッシャーポンプのような複雑な機構を不要にして熱水流通式糖化装置の構成を簡易にすることができる。
【００１５】
また、加圧熱水供給部によって縦型反応槽の下端部に加圧熱水を供給し、第１液回収部によって縦型反応槽の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収することができるので、縦型反応槽の下端から第１液回収部が接続する縦型反応槽の上端部までの間の原料有機物に対して、加圧熱水を確実に接触させることができる。その際、原料有機物は分解反応によって一部液化し、その容積が減少して加圧熱水中を沈降する。したがって、原料有機物の全量を加圧熱水と良好に接触させ、反応に供させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の熱水流通式糖化装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した熱水流通式糖化装置の動作説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図２に続く、熱水流通式糖化装置の動作説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図１に示した熱水流通式糖化装置の変形例の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の熱水流通式糖化装置の一実施形態を示す概略構成図であり、図１中符号１は熱水流通式糖化装置である。この熱水流通式糖化装置１は、縦型反応槽２と、投入ゲート３と、導出ゲート４と、加圧熱水供給部５と、第１液回収部６と、第２液回収部７と、保圧弁８と、ガス抜き部９と、原料ホッパ１０と、を具備して構成されている。
【００１８】
熱水流通式糖化装置１は、縦型反応槽２に充填された原料有機物に所定温度（例えば１５０〜３００℃程度）かつ所定圧力以上（例えば所定圧力における飽和蒸気圧以上）の加圧熱水を所定時間通水させることにより、連続的ではなくバッチ的（間欠的）に原料有機物を加水分解する装置である。このような熱水流通式糖化装置１は、例えばバイオマス（化石資源を除く生物由来の資源）を比較的重合度が低い多糖類とし、当該多糖類をさらに分解して得られる単糖類からバイオエタノールを製造するプラントにおいて、バイオマスを重合度が比較的低い多糖類とする前段糖化装置として機能するものである。なお、このようなバイオエタノール製造プラントにおいて、多糖類から単糖類を得る後段糖化装置としては、例えば、酵素を多糖類に作用させて単糖化する酵素糖化装置や、固体酸触媒を多糖類に作用させて単糖化する固体酸触媒糖化装置が考えられる。
【００１９】
本出願人は、特開２０１１−０６８５７８号公報において、加圧熱水反応装置（前段糖化装置）における熱水温度を調節することにより、バイオマス（木質系バイオマス）に含まれる多糖類（炭水化物）からキシロオリゴ糖とセロオリゴ糖とを個別に取得し、キシロオリゴ糖を第１触媒反応装置（後段糖化装置）で処理することによってキシロース（Ｃ５Ｈ１０Ｏ５：五炭糖）に単糖化すると共に、セロオリゴ糖を第２触媒反応装置（後段糖化装置）で処理することによってグルコース（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６：六炭糖）に単糖化し、さらにキシロースを第１発酵装置で発酵処理すると共に、グルコースを第２発酵装置で発酵処理することにより、バイオエタノール（Ｃ２Ｈ６Ｏ）を製造するバイオマス処理装置及び方法を提案している。
【００２０】
周知のように木質系バイオマスは、セルロース（多糖類）、ヘミセルロース（多糖類）及びリグニンを主成分とするが、このような成分の木質系バイオマスに加圧熱水を作用させることにより、セルロースやヘミセルロースをさらに重合度の低い多糖類（キシロオリゴ糖、セロオリゴ糖及びこれらより多少重合度が高い各種オリゴ糖）に分解することができる。本実施形態の熱水流通式糖化装置１は、上述した加圧熱水反応装置（前段糖化装置）と同等の基本機能を奏するものであり、外部から粒状のバイオマスを原料として受け入れ、当該原料を例えばキシロオリゴ糖やセロオリゴ糖に分解する。
【００２１】
このような本実施形態の熱水流通式糖化装置１において、縦型反応槽２は、図１に示すように円筒状または四角筒状等の角筒状のもので、中心軸が鉛直方向に沿うように縦長（縦型）に配置されたものであり、内部に原料有機物が充填されるようになっている。なお、縦型反応槽２は、筒状であれば、正確な円筒状や角筒状以外の形状であってもよい。例えば、円錐台形状や角錐台形状で、かつ上下に貫通する孔部を内部に有した筒状であってもよい。その場合に、下方に行くにつれて拡径する形状であっても、縮径する形状であってもよい。また、本発明においては、縦型反応槽２はその中心軸が鉛直方向に完全に一致することなく、鉛直方向に対してある程度傾いていてもよい。
【００２２】
この縦型反応槽２は、その上部開口２ａが投入ゲート３によって開閉可能かつ気密に封止されるようになっており、下部開口２ｂが導出ゲート４によって開閉可能かつ気密に封止されるようになっている。投入ゲート３は、板状の投入ゲート板３ａと、投入ゲート板３ａを上部開口２ａ上にて進退させる進退機構３ｂとを有して構成されている。進退機構３ｂは、例えばエアシリンダなどによって形成されている。このような構成のもとに投入ゲート３は、進退機構３ｂによって投入ゲート板３ａが上部開口２ａ上をスライド（進退）することにより、該上部開口２ａを開閉するようになっている。すなわち、前進することで上部開口２ａを覆ってこれを気密に塞ぐ（封止する）ようになっており、後退することで上部開口２ａを開放するようになっている。
【００２３】
導出ゲート４も、投入ゲート３と同様に、板状の導出ゲート板４ａと、導出ゲート板４ａを下部開口２ｂ上にて進退させる進退機構４ｂとを有して構成されている。進退機構４ｂも、例えばエアシリンダなどによって形成されている。このような構成のもとに導出ゲート４は、進退機構４ｂによって導出ゲート板４ａが下部開口２ｂ上をスライド（進退）することにより、該下部開口２ｂを開閉するようになっている。すなわち、前進することで下部開口２ｂを覆ってこれを気密に塞ぐ（封止する）ようになっており、後退することで下部開口２ｂを開放するようになっている。
【００２４】
加圧熱水供給部５は、縦型反応槽２の下端部に加圧熱水を供給するもので、縦型反応槽２の下端部に接続する配管５ａと、該配管５ａに設けられた開閉弁５ｂ、ヒータ５ｃ、加圧ポンプ５ｄ等から構成されている。加圧ポンプ５ｄは、外部から供給された水を所定圧力まで加圧してヒータ５ｃに供給するものである。ヒータ５ｃは、加圧ポンプ５ｄから供給された加圧水を所定温度まで加熱し、加圧熱水として縦型反応管２に供給するようになっている。開閉弁５ｂは、配管５ａを開閉することにより、ヒータ５ｃ側から縦型反応槽２への加圧熱水の供給を可能にし、あるいは、反応後、縦型反応槽２内の液分がヒータ２５ｃ側に逆流しないようにする。
【００２５】
第１液回収部６は、縦型反応槽２の上端部から加圧熱水及び反応によって生成した分解液を液分として共に回収するもので、縦型反応槽２の上端部に接続する配管６ａと、該配管６ａに設けられた開閉弁６ｂ、冷却器６ｃ、保圧弁８等から構成されている。保圧弁８は、縦型反応槽２内の圧力を設定された圧力に一定に保持するための調節弁である。
【００２６】
第２液回収部７は、縦型反応槽２の下端部から加圧熱水及び反応によって生成した分解液を液分として共に回収するもので、縦型反応槽２の下端部に接続する配管７ａと、該配管７ａに設けられた開閉弁７ｂ等から構成されている。この第２液回収部７の配管７ａは、前記第１液回収部６の配管６ａの、前記開閉弁６ｂと冷却器６ｃとの間に接続されている。したがって、前記冷却器６ｃ及び保圧弁８は、第１液回収部６だけでなく、第２液回収部７にも配管７ａを介して設けられたものとなっている。
【００２７】
ガス抜き部９は、縦型反応槽２の上端部に接続された配管９ａと、開閉弁９ｂとから構成されたもので、縦型反応槽２内に溜まったガス（空気）を外部に排出するためのものである。このガス抜き部９の配管９ａは、前記第１液回収部６の配管６ａの接続箇所より上側に接続している。
【００２８】
原料ホッパ１０は、縦型反応槽２の上部開口２ａに、投入ゲート３を介して連通するように設けられたもので、原料有機物を収容するものである。すなわち、原料ホッパ１０の下部開口は縦型反応槽２の上部開口２ａに連通して配置されている。このような構成のもとに原料ホッパ１０は、原料移送手段（図示せず）によって移送され、供給された原料有機物を内部に収容するとともに、前記投入ゲート３が開放されることで収容した原料有機物を落下させ、縦型反応槽２内に充填するようになっている。
【００２９】
次に、このように構成された熱水流通式糖化装置１の動作に基づき、本発明の熱水流通式糖化方法の一実施形態について、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。この熱水流通式糖化方法は、原料有機物Ｘに加圧熱水を通水し、加水分解する糖化方法である。
【００３０】
まず、原料ホッパ１０内に所定量の原料有機物Ｘ、すなわち縦型反応槽２内にてバッチ式で処理する一回分の処理量の原料有機物Ｘを、原料移送手段（図示せず）によって移送し供給する。
次に、図２（ａ）に示すように投入ゲート３を開いて縦型反応槽２内に原料有機物Ｘを充填する（原料充填工程）。その際、当然ながら導出ゲート４は閉じておくとともに、加圧熱水供給部５の開閉弁５ｂ、第１液回収部６の開閉弁６ｂ、第２液回収部７の開閉弁７ｂをいずれも閉じておく。一方、ガス抜き部９の開閉弁９ｂについては、開いておく。なお、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）、（ｂ）では、各開閉弁について、黒く塗りつぶしたものは閉じた状態を示し、白く表示したものは開いた状態を示している。また、各配管の経路について、破線で示した経路は開閉弁によって閉じている状態を示し、実線で示した経路は、開閉弁が開いていることで通じている状態を示している。
【００３１】
このようにして所定量の原料有機物Ｘを縦型反応槽２内に充填したら、図２（ｂ）に示すように投入ゲート３を閉じる。続いて、加圧熱水供給部５を稼働させ、熱水を縦型反応槽２の下端部に供給する。すなわち、開閉弁５ｂを開き、加圧ポンプ５ｄによって外部から供給された水をヒータ５ｃに送り、該ヒータ５ｃにて所定温度に加熱する。そして、この熱水を縦型反応槽２内に供給する。
【００３２】
ガス抜き部９の配管９ａから熱水が排出されるのを確認したら、図２（ｃ）に示すようにこのガス抜き部９の開閉弁９ｂを閉じ、第１液回収部６の開閉弁６ｂを開く。また、保圧弁８を徐々に絞り、予め設定した所定圧に保持する。その間も、加圧熱水供給部５を稼働させる。これにより、縦型反応槽２に供給される熱水は保圧弁８で設定した圧力に加圧され、加圧熱水となって縦型反応槽２の下端部に流入する。これにより、前記原料有機物Ｘに加圧熱水を接触させることができる（加圧熱水供給工程）。
【００３３】
本実施形態の方法では、原料有機物Ｘとして、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを主成分とする木質系バイオマスを用い、この木質系バイオマスに加圧熱水を作用させることにより、主にヘミセルロースを選択的に加水分解してオリゴ糖を主成分とする多糖類（ヘミセルロース分解物）に分解（可溶化）する。したがって、ヒータ５ｃにより、前記加圧水を２００〜２３０℃に加熱する。このように加熱されることにより、得られた加圧熱水は亜臨界状態の熱水となり、縦型反応槽２の下端部に導入される。
【００３４】
なお、セルロースは、２００〜２３０℃の加圧熱水ではほとんど分解しない。特にセルロースを加圧熱水で加水分解するためには、２００〜２３０℃を超える温度、例えば２４０〜３００℃程度の温度の加圧熱水を木質系バイオマス（原料有機物Ｘ）に作用させる必要がある。
【００３５】
このようにして加圧熱水の供給を続け、加圧熱水を原料有機物Ｘに接触させると、原料有機物Ｘを構成する各種成分のうち、ヘミセルロースはさらに重合度の低い多糖類に分解され、加圧熱水と共に第１液回収部６に回収される。すなわち、縦型反応槽２に供給された加圧熱水は、ヘミセルロースが分解して生成した水溶性の糖分（分解液）と共に第１液回収部６の配管６ａから導出され、冷却器６ｃで所定温度に冷却された後、保圧弁８を介して回収される（第１液回収工程）。一方、原料有機物Ｘを構成する各種成分のうち、セルロースやリグニン等の非分解成分は、加圧熱水によって分解されることなく残渣（固型分）として縦型反応槽２の底部に沈降する。
【００３６】
その際、縦型反応槽２の下端部に加圧熱水を供給し、第１液回収部６によって縦型反応槽２の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収するので、縦型反応槽２の下端から第１液回収部６の配管６ａが接続する縦型反応槽２の上端部までの間の原料有機物Ｘに対して、加圧熱水を確実に接触させることができる。また、この間に原料有機物Ｘは分解反応によって一部液化しているため、その容積が元の原料有機物Ｘの容積に比べて減少し、加圧熱水中を沈降している。したがって、加圧熱水は原料有機物Ｘの全量と良好に接触するようになり、該原料有機物Ｘの全量を反応に供することができる。
【００３７】
このような第１液回収工程を行うと、図３（ａ）に示すように残渣Ｘａ（固型分）は徐々に加圧熱水中を沈降する。そして、第１液回収工程を所定時間行い、加圧熱水による原料有機物Ｘの分解反応を完了したら、加圧ポンプ５ｄの運転を停止し、加圧熱水供給部５の開閉弁５ｂを閉じる。また、第２液回収部７の開閉弁７ｂを開き、縦型反応槽２内に残った液分を回収する。さらに、第１液回収部６の開閉弁６ｂを閉じ、保圧弁８を開放して縦型反応槽２内の圧力を下げつつ、温度を低下させる。
【００３８】
その後、図３（ｂ）に示すように第２液回収部７の開閉弁７ｂを閉じ、ガス抜き部９の開閉弁９ｂを開き、導出ゲート４を開く。これにより、縦型反応槽２内の原料有機物Ｘの残渣Ｘａ（固型分）をその自重によって下部開口２ｂから導出することができる（残渣導出工程）。
【００３９】
このような熱水流通式糖化装置１及びこれを用いた熱水流通式糖化方法にあっては、縦型に配置された縦型反応槽２と、縦型反応槽２の上部開口２ａを開閉可能かつ気密に封止する投入ゲート３と、縦型反応槽２の下部開口２ｂを開閉可能かつ気密に封止する導出ゲート４と、を具備するので、予め原料ホッパ１０に供給した所定量の原料有機物Ｘを、投入ゲート３を開くことによってその自重で自然落下させることにより、縦型反応槽２内に自然充填することができる。また、反応後導出ゲート４を開くことにより、加圧熱水との接触反応後の残渣Ｘａとなる固型分を、その自重によって自然落下させることができる。これによって縦型反応槽２からの残渣Ｘａ（固型分）の排出を、複雑な機構を用いることなく簡易に行うことができる。したがって、例えば従来のプッシャーポンプのような複雑な機構を不要にして熱水流通式糖化装置の構成を簡易にすることができる。
【００４０】
また、加圧熱水供給部５によって縦型反応槽２の下端部に加圧熱水を供給し、第１液回収部６によって縦型反応槽２の上端部から加圧熱水を分解液とともに回収するようにしたので、原料有機物Ｘの全量を加圧熱水と良好に接触させ、反応に供させることができる。これにより、反応効率を高めることができる。
【００４１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、原料ホッパ１０内に一回分の処理量の原料有機物Ｘを供給しておき、投入ゲート３を開くことでこの一回分の処理量の原料有機物Ｘを縦型反応槽２内に充填するようにしたが、原料ホッパ１０には一回分の処理量だけでなく、この一回分の処理量を超える充分な量、例えば複数回分の処理量を供給しておいてもよい。
【００４２】
その場合に、図４（ａ）に示すように投入ゲート３を開いて縦型反応槽２内に一回分の処理量の原料有機物Ｘを充填し、その後、図４（ａ）に示すように投入ゲート３を閉じることで、原料充填工程を終了する。その際、例えば投入ゲート３の板状の投入ゲート本体３ａの先端縁をカッターの刃状に鋭角にしておくことにより、縦型反応槽２の上部開口２ａと投入ゲート本体３ａの先端縁との間に挟まる原料有機物Ｘを切断し、該投入ゲート本体３ａによって上部開口２ａを気密に封止することができる。
【００４３】
したがって、このように投入ゲート３にカッターの機能を付与しておくことにより、原料ホッパ１０に供給する原料有機物Ｘを一回一回計量することなく、任意に供給しておき、縦型反応槽２と投入ゲート３とに計量機能を持たせることができる。
また、縦型反応槽２に充填された原料有機物Ｘは、原料ホッパ１０内に残る原料有機物Ｘの荷重がかかるため、縦型反応槽２内に強く押し込まれるようになる。したがって、充填密度を高くして一回あたりの処理量を多くし、処理効率を高めることができる。
【００４４】
また、前記実施形態では、縦型反応槽２内に原料有機物Ｘを充填した後、縦型反応槽２内に熱水を導入するようにしたが、逆に、縦型反応槽２内に熱水を導入した後、該熱水中に原料有機物Ｘを充填するようにしてもよい。このようにすれば、原料有機物Ｘを充填した後縦型反応槽２内のガス（空気）を抜く工程が不要になり、処理時間の短縮化、すなわち生産性の向上を図ることができる。
【００４５】
また、前記実施形態では、本発明の熱水流通式糖化装置１及びこれを用いた熱水流通式糖化方法を、原料有機物Ｘとしてセルロース、ヘミセルロース及びリグニンを主成分とする木質系バイオマスを用い、この木質系バイオマスに加圧熱水を作用させることによって主にヘミセルロースを選択的に加水分解する処理に適用したが、例えば、この処理によって得られた前記残渣Ｘａ（固型物）に対し、さらにセルロースを加水分解する処理に適用するようにしてもよい。その場合には、セルロースを加水分解するべく、加圧熱水供給部５によって供給する加圧熱水の温度を、例えば２４０〜３００℃程度の温度とし、この加圧熱水を残渣Ｘａ（原料有機物Ｘ）に作用させればよい。
【００４６】
また、前記実施形態では、原料有機物として木質系バイオマスを用いたが、例えばセルロースとヘミセルロースとリグニンとを含んでいる草本系バイオマスであれば、これを原料有機物として用いてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…熱水流通式糖化装置、２…縦型反応槽、２ａ…上部開口、２ｂ…下部開口、３…投入ゲート、４…導出ゲート、５…加圧熱水供給部、６…第１液回収部、７…第２液回収部、８…保圧弁、９…ガス抜き部、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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