(57)【要約】      （修正有）【課題】ナノ濾過膜で処理して糖水溶液を濃縮して糖濃度を高める方法において、廃棄される水を再利用することによる、省水型の濃縮糖水溶液の製造方法を実現する。【解決手段】（１）セルロース含有バイオマスを加水分解して、糖水溶液を製造する工程、（２）前記工程（１）で得られた糖水溶液を精密濾過膜および／または限外濾過膜に通じて濾過して、精製糖水溶液を透過側から回収する工程、（３）前記工程（２）で得られた精製糖水溶液をナノ濾過膜９に通じて濾過することで、透過側から透過水を回収し、非透過側から濃縮糖水溶液を回収する工程、並びに（４）前記工程（２）において使用される精密濾過膜および／または限外濾過膜を洗浄する洗浄工程を備え、かつ、前記工程（１）および（４）のうち、少なくとも１つに前記工程（３）の透過水を利用することを特徴とする方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース含有バイオマスを原料とする濃縮糖水溶液の製造方法であって、
前記製造方法は、
（１）セルロース含有バイオマスを加水分解して、糖水溶液を製造する工程、
（２）前記工程（１）で得られた糖水溶液を精密濾過膜および／または限外濾過膜に通じて濾過して、精製糖水溶液を透過側から回収する工程、並びに、
（３）前記工程（２）で得られた精製糖水溶液をナノ濾過膜に通じて濾過することで、透過側から透過水を回収し、非透過側から濃縮糖水溶液を回収する工程
（４）前記工程（２）において使用される精密濾過膜および／または限外濾過膜を洗浄する工程
を備え、
前記工程（１）は、
（１−ａ）前記バイオマスを水に懸濁する懸濁ステップ、並びに
（１−ｂ）水熱処理、酸処理、アルカリ処理および酵素処理の少なくとも１つの処理によって前記バイオマスを加水分解する加水分解ステップ
を含み、
前記製造方法は、前記ステップ（１−ａ）および（１−ｂ）、並びに前記工程（４）のうち、少なくとも１つに前記工程（３）の透過水を利用することをさらに備える、
濃縮糖水溶液の製造方法。
【請求項２】
前記ナノ濾過膜の透過水の酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ未満である時には、前記ステップ（１−ａ）および（１−ｂ）の少なくとも一方に前記透過水を利用し、
前記酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ以上３．０ｇ／Ｌ未満である時には、前記ステップ（１−ｂ）における水熱処理用の水、および前記工程（４）における洗浄液の少なくとも一方として、前記透過水を利用することを含む、
請求項１に記載の濃縮糖水溶液の製造方法。
【請求項３】
前記ナノ濾過膜がポリアミドを機能層とした複合膜である、
請求項１〜２のいずれかに記載の濃縮糖水溶液の製造方法。
【請求項４】
前記ナノ濾過膜について、５００ｍｇ／Ｌの食塩水を用いて、０．３４ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で測定された塩除去率が１０％以上９０％以下である、
請求項１〜３のいずれかに記載の濃縮糖水溶液の製造方法。
【請求項５】
前記ナノ濾過膜について、５００ｍｇ／Ｌの硫酸マグネシウムを用いて、０．３４ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で測定された塩除去率が、８０％以上１００％以下である、
請求項１〜４のいずれかに記載の濃縮糖水溶液の製造方法。
【請求項６】
前記精密濾過膜および／または限外濾過膜が中空糸膜である、
請求項１〜５のいずれかに記載の濃縮糖水溶液の製造方法。
【請求項７】
前記工程（２）で得られた精製糖水溶液を逆浸透膜に通じて濾過する工程をさらに備える、
請求項１〜６のいずれかに記載の濃縮糖水溶液の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法で得られた濃縮糖水溶液から、酵母を用いてエタノールを得るエタノールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース含有バイオマスから濃縮糖水溶液を製造する方法および得られた濃縮糖水溶液からエタノールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、バイオマス資源の中でも特にサトウキビやトウモロコシを原料としたバイオエタノールの製造が、米国やブラジルなどで盛んに行われている。これは、サトウキビやトウモロコシにはショ糖やデンプンが豊富に含まれているので、これらから糖水溶液を調製し、さらに糖水溶液を発酵させることが容易であるためである。
【０００３】
しかしながら、サトウキビやトウモロコシは元々食料であり、これらを原料とした場合には食料や飼料との競合を引き起こして原料価格の高騰を招くという重大な問題点がある。
【０００４】
このことから、セルロース含有バイオマスのような非食用バイオマスから効率的に糖水溶液を製造する技術、あるいは得られた糖水溶液を発酵原料として、効率的に工業原料に変換する技術を含む、環境調和型プロセスの構築が求められている。
【０００５】
セルロース含有バイオマスから糖水溶液を製造する方法としては、硫酸を使用する糖水溶液の製造方法があり、濃硫酸を使用してセルロースおよびヘミセルロースを酸加水分解して糖水溶液を製造する方法（特許文献１および２）が開示されている。
【０００６】
また、酸を使用しない方法として、２５０℃〜５００℃程度の亜臨界水を使用してセルロース含有バイオマスを加水分解して糖水溶液を製造する方法（特許文献３）、またセルロース含有バイオマスを亜臨界水処理した後に、さらに酵素処理することにより糖水溶液を製造する方法（特許文献４）、またセルロース含有バイオマスを２４０℃〜２８０℃の加圧熱水で加水分解処理した後に、さらに酵素処理することにより糖水溶液を製造する方法（特許文献５）が開示されている。非特許文献１には、セルロース含有バイオマスを希硫酸で加水分解処理した後に、さらにセルラーゼなどの酵素処理することより糖水溶液を製造する方法が開示されている。
【０００７】
しかし、これらの技術で得られる糖水溶液には多量のバイオマス残滓が含まれ、さらには糖濃度が低いため、糖水溶液を発酵槽に供給して発酵原料として利用するためには、適切な固液分離処理によってバイオマス残滓を除去した上で、糖水溶液を濃縮して糖濃度を高める必要がある。
【０００８】
特許文献６には、精密濾過膜および／または限外濾過膜で処理してバイオマス残滓を除去した後、ナノ濾過膜および／または逆浸透膜で処理して糖水溶液を濃縮して糖濃度を高める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表平１１−５０６９３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２９８２１号公報
【特許文献３】特開２００３−２１２８８８号公報
【特許文献４】特開２００１−９５５９７号公報
【特許文献５】特許３０４１３８０号公報
【特許文献６】国際公開２０１０／０６７７８５号パンフレット
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ａ． Ａｄｅｎら、“Ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ Ｂｉｏｍａｓｓ ｔｏ Ｅｔｈａｎｏｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｃｏ−Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｉｌｕｔｅ Ａｃｉｄ Ｐｒｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｃｏｒｎ Ｓｔｏｖｅｒ”ＮＲＥＬ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ (２００２)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献６に開示された技術には、精密濾過膜および／または限外濾過膜に堆積するバイオマス残滓の洗浄を始めとして、各工程の水使用量が多いという問題点がある。環境調和型プロセスを構築するには、各工程から廃棄される水を回収し、かつ再利用する技術の構築が求められている。
【００１２】
したがって、本発明では、上述したような課題、すなわちセルロース含有バイオマスを加水分解して糖水溶液を製造し、精密濾過膜および／または限外濾過膜で処理してバイオマス残滓を除去した後、ナノ濾過膜で処理して糖水溶液を濃縮して糖濃度を高める方法において、廃棄される水を再利用することによる、省水型の濃縮糖水溶液の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明の濃縮糖水溶液の製造方法は、セルロース含有バイオマスを原料とする濃縮糖水溶液の製造方法であって、次の構成を有する。すなわち、前記製造方法は、
（１）セルロース含有バイオマスを加水分解して、糖水溶液を製造する工程、
（２）前記工程（１）で得られた糖水溶液を精密濾過膜および／または限外濾過膜に通じて濾過して、精製糖水溶液を透過側から回収する工程、並びに、
（３）前記工程（２）で得られた精製糖水溶液をナノ濾過膜に通じて濾過することで、透過側から透過水を回収し、非透過側から濃縮糖水溶液を回収する工程
を備え、
前記工程（１）は、
（１−ａ）前記バイオマスを水に懸濁する懸濁ステップ、並びに
（１−ｂ）水熱処理、酸処理、アルカリ処理および酵素処理の少なくとも１つの方法によって前記バイオマスを加水分解する加水分解ステップ
を含み、
前記製造方法は、
前記工程（２）において使用される精密濾過膜および／または限外濾過膜を洗浄する洗浄工程をさらに備え、
前記加水分解ステップ、懸濁ステップおよび洗浄工程のうち、少なくとも１つに前記工程（３）の透過水を利用することを、
濃縮糖水溶液の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、これまで廃棄されていた水の少なくとも一部を再利用することで、濃縮糖水溶液を製造するときの水の消費量を抑制することが可能となる。これによって、本発明は、循環型資源であるバイオマス資源の活用を促進することができるので、環境調和型社会の構築に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について、具体的な構成を挙げて、より詳細に説明する。
【００１７】
Ｉ．糖水溶液の製造工程：工程（１）
本発明の濃縮糖水溶液の製造方法は、セルロース含有バイオマスを加水分解して、糖水溶液を製造する工程を備える。
【００１８】
［セルロース含有バイオマス］
セルロース含有バイオマスとしては、バガス、スイッチグラス、コーンストーバー、コーンコブ、稲わら、麦わらなどの草本系バイオマス；および樹木、廃建材などの木質系バイオマスなどを例として挙げることができる。これらセルロース含有バイオマスは、糖が脱水縮合した多糖であるセルロースあるいはヘミセルロース等の多糖類を含有する。こうした多糖類を後述のとおり加水分解することで、発酵原料として利用可能な糖水溶液を製造することができる。
【００１９】
［糖水溶液］
セルロース含有バイオマスの加水分解によって得られる糖水溶液について、以下に説明する。
【００２０】
一般的に糖とは、単糖の重合度によって分類され、グルコース、キシロースなどの単糖類、そして単糖が２〜９個脱水縮合したオリゴ糖類、さらには単糖が１０個以上脱水縮合した多糖類に分類される。
【００２１】
工程（１）で得られる糖水溶液は、主成分として単糖を含むことができ、具体的には、グルコースあるいはキシロースを主成分として含むことができる。また、少量ではあるが、セロビオースなどのオリゴ糖、およびアラビノース、マンノースなどの単糖も含んでもよい。ここで「主成分として単糖を含む」とは、水に溶解している単糖、オリゴ糖、多糖の糖類の中の総重量の８０重量％以上が単糖であることを指す。
【００２２】
水に溶解した単糖、オリゴ糖、多糖は、具体的には、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）によって、標品との比較により定量することができる。具体的なＨＰＬＣ条件は、反応液は使わず、カラムにＬｕｎａ ＮＨ２（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ社製）を用いて、移動相を超純水：アセトニトリル＝２５：７５とし、流速が０．６ｍＬ／ｍｉｎ、測定時間が４５ｍｉｎ、検出方法がＲＩ（示差屈折率）、温度が３０℃である。
【００２３】
工程（１）で得られる糖水溶液には、糖だけでなく、コロイド成分、濁質成分、微粒子などを含むバイオマス残滓が存在してもよい。このようなバイオマス残滓の構成成分としては、リグニン、タンニン、シリカ、カルシウム、未分解のセルロース、などが例示できるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２４】
なお、工程（１）後、工程（２）および（３）の前の「糖水溶液」だけでなく、工程（２）後の「精製糖水溶液」、工程（３）の「濃縮糖水溶液」も包括して、「糖水溶液」と称することがある。
【００２５】
［加水分解］
次に、工程（１）において、セルロース含有バイオマスを加水分解して、糖水溶液を製造する方法について説明する。
【００２６】
セルロース含有バイオマスを加水分解に供するに際しては、セルロース含有バイオマスをそのまま使用してもよいが、蒸煮、微粉砕、爆砕などの公知の処理を施すことが可能であり、こうした処理によって加水分解の効率を向上させることが可能である。
【００２７】
セルロース含有バイオマスの加水分解工程については特に制限はないが、具体的には、処理法Ａ：酸のみを用いる方法、処理法Ｂ：酸処理の後、酵素を利用した処理を行う方法、処理法Ｃ：水熱処理のみを用いる方法、処理法Ｄ：水熱処理の後、酵素を利用した処理を行う方法、処理法Ｅ：アルカリ処理の後、酵素を利用する方法、処理法Ｆ：アンモニア処理の後、酵素を利用する方法の６つが主に挙げられる。なお、アンモニアはアルカリの一種であるので、アンモニア処理をアルカリ処理の１つと見なすことができる。
【００２８】
（処理法Ａ）
処理法Ａでは、セルロース含有バイオマスの加水分解に酸を使用する。使用する酸に関して硫酸、硝酸、塩酸などが挙げられるが、硫酸を使用することが好ましい。
【００２９】
酸の濃度に関しては特に限定されないが、０．１〜９９重量％の酸を使用することができる。
【００３０】
酸の濃度が０．１〜１５重量％または０．５〜５重量％である場合、反応温度は好ましくは１００〜３００℃、より好ましくは１２０〜２５０℃の範囲で設定され、反応時間は好ましくは１ｓｅｃ〜６０ｍｉｎの範囲で設定される。また、酸の濃度が１５〜９５重量％または６０〜９０重量％である場合、反応温度は好ましくは１０〜１００℃の範囲で設定され、反応時間は好ましくは１ｓｅｃ〜６０ｍｉｎの範囲で設定される。
【００３１】
酸処理の回数は特に限定されず、１回または２回以上のいずれであってもよい。特に処理を２回以上行う場合、１回目の処理とそれ以後の処理とを異なる条件で実施してもよい。
【００３２】
酸処理によって得られた加水分解物は、硫酸などの酸を含むので、この加水分解物を発酵原料として使用するためには、加水分解の後に中和処理をさらに行うことが好ましい。中和に使用するアルカリ試薬の種類は、特に限定されないが、２以上の価数を有する酸が加水分解に用いられる場合は、１価のアルカリ試薬が好ましく用いられる。これは、２以上の価数を有する酸と２以上の価数を有するアルカリとで形成された塩は、液が濃縮される過程で液中に析出して、膜のファウリング要因となるからである。
【００３３】
１価のアルカリを使用する場合、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられるが特に限定はされない。
【００３４】
２価以上のアルカリ試薬を用いる場合は、酸およびアルカリの使用量を減らすことで塩の析出を抑制するか、または析出物を除外する機構を設けることで、上述のファウリングの問題を回避できる。
【００３５】
酸を使用する加水分解では、一般的に結晶性の低いヘミセルロース成分が加水分解され、次いで結晶性の高いセルロース成分が分解される。したがって、酸を使用してヘミセルロース由来のキシロースを多く含有する液を得ることが可能である。
【００３６】
また、圧力および温度の異なる２回以上の酸処理を行ってもよい。例えば、第１の酸処理を行った後、第１の酸処理よりも高圧かつ高温で第２の酸処理を行ってもよい。第２の酸処理では結晶性の高いセルロース成分をさらに分解することができるので、セルロース由来のグルコースを多く含有する液を得ることが可能である。
【００３７】
このように複数の段階に分けて加水分解を行う場合、各段階において、ヘミセルロースおよびセルロースのそれぞれの分解に適した加水分解条件を設定することができる。よって、分解効率および糖収率を向上させることができる。
【００３８】
また、第１の加水分解で得られる糖水溶液と第２の加水分解で得られる糖水溶液とを分離することで、単糖成分比率が異なる２種の糖水溶液を製造することができる。すなわち、キシロースを主成分とする糖水溶液が得られる条件で第１の加水分解を行った後、得られた第１の糖水溶液を分離してから、グルコースを主成分とする糖水溶液が得られる条件で第２の加水分解を行う。こうして、異なる組成を有する２種類の糖水溶液を得ることができる。
【００３９】
このようにして得られた、単糖成分が異なる複数種類の糖水溶液は、それぞれ異なる条件での発酵に用いることができる。つまり、糖水溶液中のキシロースを発酵原料として使用する発酵と、グルコースを発酵原料として使用する発酵とを分けて行うことができる。このように単糖成分を分けることで、それぞれの発酵に使用する最適な微生物種を選定し使用することが可能になる。
【００４０】
なお、酸での高圧高温処理を長時間行うことで、ヘミセルロース成分とセルロース成分とを分離することなく、１段階で両成分由来の糖を得ても良い。
【００４１】
（処理法Ｂ）
処理法Ｂでは、処理法Ａ（つまり酸による加水分解）で得られた処理液をさらに酵素で処理することで、セルロース含有バイオマスをさらに加水分解する。
【００４２】
処理法Ｂにおいて、酸による加水分解の条件は、処理法Ａについて説明したとおりである。具体的には、使用される酸の濃度は、好ましくは０．１〜１５重量％であり、より好ましくは０．５〜５重量％である。酸による加水分解の反応温度は、１００〜３００℃の範囲で設定され、好ましくは１２０〜２５０℃で設定される。また、酸による加水分解の反応時間は１ｓｅｃ〜６０ｍｉｎの範囲で設定可能である。酸による加水分解処理の回数は特に限定されず、１回または２回以上のいずれであってもよい。特に上記処理を２回以上行う場合、１回目と２回目以降の処理を異なる条件で実施してもよい。
【００４３】
酸処理によって得られた加水分解物は、硫酸などの酸を含んでおり、さらに酵素による加水分解反応を行うため、あるいは発酵原料として使用するために、中和を行う必要がある。中和に関しては、処理法Ａの説明で述べたとおりである。
【００４４】
加水分解に使用される酵素としては、セルロース分解活性を有する酵素であればよく、一般的なセルラーゼを使用することが可能である。特に、酵素としては、結晶性セルロースの分解活性を有するエキソ型セルラーゼ、あるいはエンド型セルラーゼを含むセルラーゼが好ましい。こうしたセルラーゼとして、トリコデルマ属が産生するセルラーゼが好適である。トリコデルマ属とは、糸状菌に分類される微生物であり、細胞外に多種のセルラーゼを大量に分泌する微生物である。トリコデルマ・リーセイ(Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ)由来のセルラーゼは、特に好ましく用いられる。
【００４５】
また、加水分解に使用する酵素として、グルコースの生成効率を向上させるために、セロビオース分解酵素であるβグルコシダーゼを添加してもよく、上述のセルラーゼと併せて加水分解に使用してもよい。βグルコシダーゼとしては、特に限定されないがアスペルギルス由来のものであることが好ましい。
【００４６】
こうした酵素を使用した加水分解反応は、ｐＨが３〜７の付近で行うことが好ましく、より好ましくはｐＨ５付近である。反応温度は、４０〜７０℃であることが好ましい。
【００４７】
酸処理後、酵素を利用してセルロース含有バイオマスを加水分解する場合、第１の加水分解において酸処理により結晶性の低いヘミセルロースの加水分解を行い、次いで第２の加水分解として酵素を使用することで結晶性の高いセルロースの加水分解を行うことが好ましい。第２の加水分解において酵素を使用することで、より効率よくセルロース含有バイオマスの加水分解工程を進めることができる。
【００４８】
具体的には、酸による第１の加水分解において、セルロース含有バイオマスに含まれる成分のうち、主として、ヘミセルロース成分の加水分解、およびリグニンの部分分解が起きる。その加水分解物を酸溶液とセルロースを含む固形分とに分離した後、セルロースを含む固形分成分に対しては、酵素を添加することによって加水分解を行う。
【００４９】
第１の加水分解で得られる酸溶液は、ペントースであるキシロースを主成分として含んでいる。よって、こうして得られた酸溶液を中和することで、糖水溶液を得ることができる。また、セルロースを含む固形分をさらに加水分解することで、グルコースを主成分とする単糖成分を得ることができる。なお、酸溶液を中和することで得られた糖水溶液を、固形分に混合し、この混合物に酵素を添加して加水分解を行ってもよい。
【００５０】
（処理法Ｃ）
処理法Ｃでは特段の酸の添加は行わず、セルロース含有バイオマスが０．１〜５０重量％となるよう水を添加後、１００〜４００℃の温度で、１ｓｅｃ〜６０ｍｉｎの熱処理を行う。
【００５１】
こうした温度条件において処理することにより、セルロースおよびへミセルロースの加水分解が起こる。このような熱処理による加水分解は、水熱処理と呼ばれる。水熱処理を使用する加水分解では、一般的に結晶性の低いヘミセルロース成分から加水分解され、次いで結晶性の高いセルロース成分が分解される。したがって、水熱処理によって、ヘミセルロース由来のキシロースを多く含有する液を得ることが可能である。
【００５２】
水熱処理の回数は特に限定されず、１回または２回以上のいずれであってもよい。水熱処理を２回以上行う場合、第１の処理とその後の処理とを異なる条件で実施してもよい。
【００５３】
また、水熱処理においては、第１の処理の後、第２の処理として、バイオマス固形分を第１の処理よりも高圧かつ高温で処理することで、さらに結晶性の高いセルロース成分を分解することができる。このような２段階の処理を行うことで、セルロース由来のグルコースをより多く含有する液を得ることができる。
【００５４】
このように複数の段階に分けて水熱処理を行う場合、各段階において、ヘミセルロースおよびセルロースのそれぞれの分解に適した加水分解条件を設定することができる。よって、分解効率、および糖収率を向上させることが可能になる。
【００５５】
また、第１の処理で得られる糖水溶液と第２の処理で得られる糖水溶液とを分離することで、単糖成分比率が異なる２種の糖水溶液を製造することができる。すなわち、キシロースを主成分とする糖水溶液が得られる条件で第１の処理を行った後、得られた第１の糖水溶液を分離してから、グルコースを主成分とする糖水溶液が得られる条件で第２の処理を行う。こうして、異なる組成を有する２種類の糖水溶液を得ることができる。
【００５６】
このようにして得られた、単糖成分が異なる複数種類の糖水溶液は、それぞれ異なる条件での発酵に用いることができる。つまり、糖水溶液中のキシロースを発酵原料として使用する発酵と、グルコースを発酵原料として使用する発酵とを分けて行うことができる。このように単糖成分を分けることで、それぞれの発酵に使用する最適な微生物種を選定し使用することが可能になる。
【００５７】
（処理法Ｄ）
処理法Ｄでは、処理法Ｃ（つまり水熱処理）で得られた処理液をさらに酵素で処理することで、セルロース含有バイオマスをさらに加水分解する。
【００５８】
酵素については、処理法で説明したとおりである。また、酵素処理条件についても処理法Ｂと同様の条件が採用されうる。
【００５９】
処理方法Ｄでは、水熱処理後、酵素を使用してセルロース含有バイオマスを加水分解するので、まず水熱処理によって結晶性の低いヘミセルロースを加水分解し、次いで酵素によって結晶性の高いセルロースを加水分解することができる。このように酵素を使用することで、効率良くセルロース含有バイオマスの加水分解工程を進めることができる。
【００６０】
具体的には、水熱処理によって、主としてセルロース含有バイオマスに含まれるヘミセルロース成分を加水分解し、かつリグニンを部分分解する。次に、その加水分解物を水溶液とセルロースを含む固形分に分離する。得られた固形分については、酵素を添加することによって加水分解を行う。ここで、水熱処理によって得られる水溶液は、ペントースであるキシロースを主成分として含む。また、その後の酵素による加水分解によって、グルコースを主成分とする単糖成分を得ることができる。なお、水熱処理によって得られる水溶液を固形分に混合し、この混合物に酵素を添加して加水分解を行ってもよい。
【００６１】
（処理法Ｅ）
処理法Ｅでは、使用するアルカリは水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムが好ましい。これらアルカリのセルロース含有バイオマスに対する濃度は、０．１〜６０重量％の範囲であることが好ましい。アルカリを添加した後、１００〜２００℃、好ましくは１１０℃〜１８０℃の温度範囲で処理することで、加水分解を行うことができる。処理回数は特に限定されず、１回または２回以上のいずれであってもよい。アルカリによる加水分解処理を２回以上行う場合、１回目とその後の処理とを異なる条件で実施してもよい。
【００６２】
アルカリ処理によって得られた処理物は、水酸化ナトリウムなどのアルカリを含むため、さらに酵素による加水分解反応を行うために、中和を行う必要がある。中和に使用する酸試薬は、特に限定されないが、２以上の価数を有するアルカリが加水分解に用いられる場合は、１価の酸試薬が好ましく用いられる。これは、２以上の価数を有する酸と２以上の価数を有するアルカリとで形成された塩は、液が濃縮される過程で液中に析出して、膜のファウリング要因となるからである。
【００６３】
１価の酸を使用する場合、硝酸、塩酸等が挙げられるが特に限定はされない。
【００６４】
２価以上の酸試薬を用いる場合は、酸およびアルカリの使用量を減らすことで塩の析出を抑制するか、または析出物を除外する機構を設けることで、上述のファウリングの問題を回避できる。２価以上の酸としては、硫酸、リン酸が好ましい。
【００６５】
処理法Ｅにおける酵素としては、処理法Ｂと同様の酵素が用いられる。また、酵素処理条件についても処理法Ｂと同様の条件が採用されうる。
【００６６】
処理方法Ｅでは、まず、アルカリを含んだ水溶液に混合して加熱することで、ヘミセルロース成分とセルロース成分との周辺に存在するリグニン成分を除去する。これによって、ヘミセルロース成分およびセルロース成分を反応しやすい状態にすることができる。その後、アルカリ処理で分解されなかった結晶性の低いヘミセルロースおよび結晶性の高いセルロースを酵素によって加水分解することができる。
【００６７】
具体的には、以下のように処理を進めることができる。まず、アルカリ処理によって、セルロース含有バイオマスに含まれる成分のうち、主として、一部のヘミセルロース成分を加水分解し、かつリグニンを部分分解する。次に、その加水分解物をアルカリ溶液とセルロースを含む固形分とに分離する。得られた固形分成分については、ｐＨを調製して、さらに酵素を添加することによって加水分解を行う。また、アルカリ溶液における固形分の濃度が希薄な場合は、固形分を分離することなく、そのまま中和後、酵素を添加して加水分解してもよい。
【００６８】
セルロースを含む固形分を酵素で加水分解することで、グルコース、キシロースを主成分とする単糖成分を得ることができる。また、アルカリ処理後に固形分と分離されたアルカリ溶液は、リグニン以外にペントースであるキシロースを主成分として含んでいる。よって、このアルカリ溶液を中和することで、糖水溶液を得ることもできる。また、中和によって得られた糖水溶液を、固形分に混合し、この混合物に酵素を添加して加水分解を行ってもよい。
【００６９】
（処理法Ｆ）
処理法Ｆのアンモニア処理条件は、特開２００８−１６１１２５号公報および特開２００８−５３５６６４号公報に記載された処理条件に準拠する。
【００７０】
例えば、セルロース含有バイオマスに対するアンモニア濃度の好ましい範囲は、０．１〜１５重量％である。添加するアンモニアは液体状態、あるいは気体状態のどちらであってもよい。さらに添加する形態は純アンモニアでもアンモニア水溶液の形態でもよい。アンモニアを添加した後、温度を４℃〜２００℃、好ましくは９０℃〜１５０℃にすることで、加水分解が進行する。処理回数は特に限定されず、１回または２回以上のいずれであってもよいあってもよい。特に処理を２回以上行う場合、第１の処理とその後の処理とを異なる条件で実施してもよい。
【００７１】
アンモニア処理によって得られた処理物を、さらに酵素により加水分解するには、アンモニアの中和あるいはアンモニアの除去を行うことが好ましい。
【００７２】
中和に使用する酸試薬の種類は特に限定されない。酸試薬としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸などがあげられる。特に、硫酸は、プロセス配管を腐食しにくく、また発酵を阻害しないので、好ましい。
【００７３】
アンモニアの除去は、アンモニア処理物を減圧状態に保つことで、アンモニアを気体状態に揮発させることで行ってもよい。除去したアンモニアは、回収し、再利用してもよい。
【００７４】
アンモニア処理後に、酵素を使用する加水分解について説明する。
【００７５】
アンモニア処理を行うと、セルロースの結晶が酵素反応を受けやすい構造に変化することが、一般的に知られている。したがって、こうしたアンモニア処理後の固形分に対し、酵素を作用させることで、効率的に加水分解を行うことができる。
【００７６】
酵素としては、処理法Ｂと同様の酵素が用いられる。また、酵素処理条件についても処理法Ｂと同様の条件を採用できる。
【００７７】
また、アンモニア処理においてアンモニア水溶液を用いる場合は、アンモニア処理時に、アンモニアによる作用以外に、水成分によって処理法Ｃ（つまり水熱処理）と同様の効果も得られることがある。水熱処理によると、上述したとおり、ヘミセルロースの加水分解およびリグニンの分解が起こる。
【００７８】
つまり、アンモニア水溶液で処理後、酵素を利用してセルロース含有バイオマスを加水分解する場合、具体的な処理の過程は以下のとおりである。
【００７９】
アンモニアを含んだ水溶液とバイオマスとを混合して加熱することで、ヘミセルロース成分とセルロース成分との周辺に存在するリグニン成分を除去する。これによって、ヘミセルロース成分およびセルロース成分を反応しやすい状態にすることができる。上述したように、アンモニア処理中に水熱処理も進行する。その後、アンモニア処理および水熱処理でも分解されなかった結晶性の低いヘミセルロースおよび結晶性の高いセルロースを酵素によって加水分解することができる。
【００８０】
より具体的には、処理は以下のように進行する。アンモニア水溶液による処理によって、セルロース含有バイオマスに含まれる成分のうち、主として、一部のヘミセルロースを成分の加水分解し、かつリグニンを部分分解する。次に、その加水分解物をアンモニア水溶液とセルロースを含む固形分とに分離する。得られた固形分成分については、ｐＨを調製して、さらに酵素を添加することによって加水分解を行う。また、アンモニア濃度が高い場合（例えば１００％に近い場合）は、脱気によって多くのアンモニアを除外後、固形分を分離することなく、そのまま中和した後、酵素添加して加水分解してもよい。
【００８１】
固形分の加水分解反応物からは、グルコースおよびキシロースを主成分とする単糖成分を得ることができる。また、アンモニア処理後に固形分と分離されたアンモニア水溶液には、リグニン以外にペントースであるキシロースを主成分として含んでいるため、アルカリ溶液を中和して糖水溶液を得ることも可能である。また、中和によって得られた糖水溶液を固形分に混合し、この混合物に酵素を添加して加水分解を行ってもよい。
【００８２】
［固液分離］
工程（１）は、加水分解の後に固液分離を含んでもよい。固液分離によって、分解されていないセルロース残滓が除去される。加水分解が複数回行われる場合は、固液分離は各回の加水分解後に行われてもよい。
【００８３】
固液分離には、沈降分離、遠心分離、濾過等の種々の手法が適用される。つまり、固液分離装置として、固形分を沈降させる槽、遠心分離機、濾過装置等が用いられる。
【００８４】
［透過水の再利用］
工程（１）は、上述したように、バイオマスを加水分解するステップとして、水熱処理、酸処理、アルカリ処理、酵素処理のうち少なくとも１つの処理を含む。これらの処理において、後述の工程（３）におけるナノろ過の透過水が利用されてもよい。特に、加水分解ステップには、酵素の希釈、酸の希釈、アルカリ（アンモニアを含む）の希釈が行われてもよく、これらの希釈用の水として、上記透過水が利用されてもよい。なお、加水分解ステップに透過水が再利用され、かつ加水分解ステップが複数の処理を含む場合、少なくとも１つの処理において、透過水が再利用されればよい。
【００８５】
また、工程（１）は、加水分解の前にバイオマスを水に懸濁するステップを含んでもよい。バイオマスが予め水に懸濁されていることで、バイオマスの加水分解反応の効率が高まる。ここで、懸濁用の水として、工程（３）の透過水を用いることができる。
【００８６】
なお、工程（３）における透過水は、工程（１）におけるこれらの用途の少なくとも１つに用いられればよい。つまり、１つの用途のみに用いられてもよいし、２つ以上の用途に用いられてもよい。
【００８７】
また、透過水は、工程（１）のみに限らず、他の工程で再利用されてもよい。再利用先の工程は、透過水中の酢酸濃度により決定可能である。詳細は後述する。
【００８８】
ＩＩ．濾過工程：工程（２）
本発明の濃縮糖水溶液の製造方法は、工程（１）で得られた糖水溶液を精密濾過膜および限外濾過膜の少なくとも一方に通じることで濾過する工程を含む。この工程により、精製糖水溶液が透過側から回収される。
【００８９】
［濾過］
本発明で使用される精密濾過膜とは、平均細孔径が０．０１μｍ〜５ｍｍである膜である。精密濾過膜はマイクロフィルトレーション膜とも称され、ＭＦ膜と略称される。
【００９０】
また、本発明で使用される限外濾過膜とは、分画分子量が１，０００〜２００，０００である膜のことであり、ウルトラフィルトレーション膜とも称され、ＵＦ膜などと略称される。限外濾過膜の膜表面の細孔径は、非常に小さいので、電子顕微鏡等で計測することが困難である。よって、平均細孔径の代わりに、分画分子量が孔径の大きさの指標とされる。
【００９１】
なお、分画分子量とは、日本膜学会編  膜学実験シリーズ第III巻  人工膜編  編集委員／木村尚史，中尾真一，大矢晴彦、仲川勤（１９９３ 共立出版）ｐ．９２に、「溶質の分子量を横軸に、阻止率を縦軸にとってデータをプロットしたものを分画分子量曲線とよんでいる。そして阻止率が９０％となる分子量を膜の分画分子量とよんでいる。」と記載されているように、限外濾過膜の膜性能を表す指標として知られている。
【００９２】
これら精密濾過膜および限外濾過膜の材料としては、上述したバイオマス残滓の除去が可能であれば、特に限定されるものではない。具体的には、これらの濾過膜を構成する材料として、セルロース、セルロースエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン等の有機材料；あるいはステンレス等の金属、あるいはセラミック等の無機材料が挙げられる。精密濾過膜および限外濾過膜の材質は、加水分解物の性状、あるいはランニングコストを鑑みて適宜選択すればよいが、取扱の容易性から考えて有機材料であることが好ましい。特に、有機材料として、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンが好ましい。
【００９３】
工程（１）で得られる糖水溶液を特に限外濾過膜で濾過することによって、非透過側から糖化に使用した酵素を回収できる。この酵素を回収する工程について説明する。
【００９４】
加水分解に使用する酵素は、分子量が１０，０００〜１００，０００の範囲にある。これらの酵素の透過を阻止できる分画分子量を有する限外濾過膜を使用することで、酵素を非透過側画分より回収することができる。好ましくは、分画分子量１０，０００〜３０，０００の限外濾過膜を使用することで、加水分解に使用する酵素を効率的に回収できる。使用する限外濾過膜の形態は特に限定されるものではなく、平膜、中空糸膜いずれであってもよい。
【００９５】
回収された酵素を工程（１）の加水分解に再利用することで、酵素使用量を削減できる。こうした糖水溶液の限外濾過膜による濾過を行う際には、その前に糖水溶液を予め精密濾過膜に通じて処理し、バイオマス残滓の中でも限外濾過膜の膜ファウリングを生じさせやすい水溶性高分子やコロイド成分を除去しておくことが好ましい。
【００９６】
濾過操作としては、水溶性高分子やコロイド成分を効率的に除去するために、精密濾過膜あるいは限外濾過膜を２回以上使用する多段的な濾過でもよく、またその際使用する膜の素材および性状に関しても特に限定されない。
【００９７】
例えば、精密濾過膜で濾過を行い、その濾液をさらに限外濾過膜で濾過する方法では、精密濾過膜では除くことが出来ない数十ｎｍ以下のコロイド成分や、リグニン由来の水溶性の高分子成分（タンニン）、加水分解で分解したが単糖までにはならずオリゴ糖から多糖レベルで分解が途中である糖類、そして糖を加水分解する際に用いた酵素などを除くことが可能となる。
【００９８】
本発明の精密濾過膜または限外濾過膜の形態としては、中空糸膜、平膜のいずれも採用できるが、後述する逆圧洗浄を実施する場合には、中空糸膜が好ましく採用される。
【００９９】
［精製糖水溶液］
工程（２）において透過側から回収された精製糖水溶液は、工程（２）で使用された濾過膜によって種々の成分が除かれた以外は、工程（１）の糖水溶液と同様の組成を有する。
【０１００】
ＩＩＩ．濃縮工程：工程（３）
本発明の濃縮糖水溶液の製造方法は、工程（２）で得られた精製糖水溶液をナノ濾過膜に通じて濾過して、透過側から透過水を、非透過側から濃縮糖水溶液を回収する工程を備える。
【０１０１】
工程（３）によって、精製糖水溶液を「ナノ濾過膜に通じて濾過する」ことで、精製糖水溶液に溶解している糖、特にグルコースやキシロースといった単糖を非透過側に阻止または濾別しつつ、発酵阻害物質を透過側に透過させて、発酵阻害物質を除去するか、または発酵阻害物質の濃度を低減させることができる。
【０１０２】
［発酵阻害物質］
ここで、発酵阻害物質とは、セルロース含有バイオマスの加水分解で生成する化合物であり、かつ本発明の製造方法によって得られる精製糖水溶液を原料とする発酵工程において前述の通り阻害的に作用する物質のことを指す。代表的な発酵阻害物質としては、特にセルロース含有バイオマスの酸処理の工程で生成される、有機酸、フラン系化合物、フェノール系化合物が挙げられる。
【０１０３】
有機酸としては、酢酸、ギ酸、レブリン酸などが具体例として挙げられる。フラン系化合物としては、フルフラール、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）などが挙げられる。こうした有機酸あるいはフラン系化合物は、単糖であるグルコースあるいはキシロースの分解による産物である。
【０１０４】
また、フェノール系化合物としては、バニリン、アセトバニリン、バニリン酸、シリンガ酸、没食子酸、コニフェリルアルデヒド、ジヒドロコニフェニルアルコール、ハイドロキノン、カテコール、アセトグアイコン、ホモバニリン酸、４−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ−３−メトキシフェニル誘導体(Ｈｉｂｂｅｒｔ‘ｓ ｋｅｔｏｎｅｓ)などが具体例として挙げられる。これらの化合物はリグニンまたはリグニン前駆体に由来する。
【０１０５】
その他、セルロース含有バイオマスとして廃建材あるいは合板などを使用する際は、製材工程で使用された接着剤、塗料などの成分が発酵阻害物質として含まれる場合がある。接着剤としては、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ユリアメラミン共重合樹脂などが挙げられる。こうした接着剤に由来する発酵阻害物質として、酢酸、ギ酸、ホルムアルデヒドなどが挙げられる。
【０１０６】
［ナノ濾過膜および濾過エレメント］
本発明で使用するナノ濾過膜の除去性能の評価には、１価イオンの除去性能として食塩水を用いた塩除去性能と、２価イオンの除去性能として硫酸マグネシウム水を用いた塩除去性能を用いる。
【０１０７】
ナノ濾過膜としては、５００ｍｇ／Ｌの食塩水を、０．３４ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５の条件下で濾過したときに、１０％以上８０％以下の塩除去率を示す膜が好ましく、１０％以上７０％以下の塩除去率を示す膜がより好ましく、１０％以上６０％以下の塩除去率を示す膜がさらに好ましい。ナノ濾過膜の食塩水の塩除去率が高いほど、糖水溶液から糖を濃縮しやすいが、塩除去率が高すぎると発酵阻害物質を効率的に除去しにくい。
【０１０８】
また、ナノ濾過膜としては、５００ｍｇ／Ｌの硫酸マグネシウム水を、０．３４ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で測定したときに、８０％以上１００％以下の塩除去率を示す膜が好ましく、８５％以上１００％以下の塩除去率を示す膜がより好ましく、９０％以上１００％以下の塩除去率を示す膜がさらに好ましい。ナノ濾過膜の硫酸マグネシウム水の塩除去率が高いほど、糖水溶液から糖を効率的に精製することができる。
【０１０９】
とりわけ、糖を効率的に濃縮するためには、ナノ濾過膜として、糖を非透過側に阻止し、発酵阻害物質を透過側に透過する膜を使用することが好ましい。そのためには、ナノ濾過膜として、１価イオンの塩除去率が低く、２価イオンの塩除去率が高い膜が好ましい。具体的には、ナノ濾過膜として、上記食塩水を用いた時の塩除去率が１０％以上６０％以下であって、上記硫酸マグネシウム水を用いた時の塩除去率が９０％以上１００％以下である膜が特に好ましい。
【０１１０】
なお、ナノ濾過膜の除去率は、供給側と透過側に含まれる対象化合物（すなわち食塩、単糖など）の濃度を用いて次式（I）で算出することができる。
【０１１１】
除去率（％）＝（１−透過側の対象化合物濃度／供給側の対象化合物濃度）×１００・・・（I）
つまり、上記式（Ｉ）では、膜の一次側供給される原水の化合物濃度に対する、膜を透過せずに一次側に残った対象化合物の濃度の比率を算出している。例えば、ナノ濾過膜による濾過において、除去率の算出する対象となる化合物が食塩である場合、ナノ濾過膜に供給される原水の食塩濃度が５００ｍｇ／Ｌであり、透過水中の食塩の濃度が２００ｍｇ／Ｌであれば、式（Ｉ）［（１−２００／５００）×１００］により算出される除去率は６０％である。
【０１１２】
式（I）における対象化合物濃度の測定方法としては、高い精度と再現性を持って測定可能な分析手法であれば特に限定されないが、塩であればイオンクロマトグラフィーまたは屈折率計等の使用が好ましい。
【０１１３】
また、本発明で使用するナノ濾過膜の透過性能としては、５００ｍｇ／Ｌの食塩水を、０．３４ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で濾過したときに、膜単位面積当たり０．５ｍ３/ｍ２/ｄａｙ以上の透過流量を示す膜が好ましく、０．６ｍ３/ｍ２/ｄａｙ以上の透過流量を示す膜がより好ましく、０．７ｍ３/ｍ２/ｄａｙ以上の透過流量を示す膜がさらに好ましい。ナノ濾過膜の膜単位面積当たりの透過流量が高いほど、糖水溶液から糖を効率よく濃縮することができる。
【０１１４】
なお、ナノ濾過膜の膜単位面積当たりの透過流量（つまり膜透過流束またはフラックス）は、透過液量および透過液量を採水した時間および膜面積を測定し、測定結果を次式（II）に当てはめることで算出することができる。
【０１１５】
膜透過流束（ｍ３／ｍ２／ｄａｙ）＝透過液量／膜面積／採水時間・・・（II）
本発明で使用されるナノ濾過膜の材質としては、酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材を使用することができる。なお、ナノ濾過膜は、１種類の素材で構成される膜に限定されず、複数の素材を含む膜であってもよい。
【０１１６】
ナノ濾過膜の構造は、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜、または非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い機能層を有する複合膜のどちらでもよい。複合膜としては、例えば、特開昭６２‐２０１６０６号公報に記載の、ポリスルホンを膜素材とする支持膜と、その支持層にポリアミドの機能層からなるナノフィルターが積層された複合膜を用いることができる。
【０１１７】
これらの中でも、ポリアミドを機能層として備える複合膜は、高耐圧性、高透水性および高溶質除去性能を有するとともに、優れたポテンシャルを有するので、好ましい。操作圧力に対する耐久性と、高い透水性および阻止性能とを維持するために、ナノ濾過膜としては、ポリアミドで形成された機能層と、それを保持する多孔質膜および不織布からなる支持体とを備える膜が好適である。また、ポリアミド機能層は、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応により得られる架橋ポリアミドで形成されることが好ましい。
【０１１８】
ポリアミドを機能層とするナノ濾過膜において、ポリアミドを構成する単量体のカルボン酸成分としては、例えば、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメット酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ピリジンカルボン酸などの芳香族カルボン酸が挙げられる。製膜溶媒に対する溶解性を考慮すると、カルボン酸成分としては、トリメシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、およびこれらの混合物が好ましい。
【０１１９】
ポリアミドを構成する単量体のアミン成分としては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ベンジジン、メチレンビスジアニリン、４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、ジアニシジン、３，３’，４−トリアミノビフェニルエーテル、３，３’，４，４’−テトラアミノビフェニルエーテル、３，３’−ジオキシベンジジン、１，８−ナフタレンジアミン、m（p）‐モノメチルフェニレンジアミン、３，３’−モノメチルアミノ−４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、４，Ｎ，Ｎ’−（４−アミノベンゾイル）−p（m）−フェニレンジアミン−２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾイルイミダゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾオキサゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾチアゾール）等の芳香環を有する一級ジアミン、ピペラジン、ピペリジンまたはこれらの誘導体等の二級ジアミンが挙げられる。特に、ピペラジンまたはピペリジンを単量体として含む架橋ポリアミドで形成された機能層は、ナノ濾過膜に好ましく適用される。このような機能層を備えるナノ濾過膜は、優れた耐圧性、耐久性の他に、優れた耐熱性、耐薬品性を有する。
【０１２０】
ナノ濾過膜は、スパイラル型の膜エレメントとして好ましく使用される。好ましいナノ濾過膜エレメントの具体例としては、例えば酢酸セルロース系のナノ濾過膜であるＧＥ  Ｏｓｍｏｎｉｃｓ社製ナノ濾過膜のＧＥ  Ｓｅｐａ；ポリアミドを機能層とするアルファ・ラバル（株）製ナノ濾過膜のＮＦ９９またはＮＦ９９ＨＦ；架橋ピペラジンポリアミドを機能層とするフィルムテック社製ナノ濾過膜のＮＦ−４５、ＮＦ−９０、ＮＦ−２００、ＮＦ２７０またはＮＦ−４００；あるいは架橋ピペラジンポリアミドを主成分として含有したポリアミドを機能層とする、東レ（株）製ナノ濾過膜モジュールＳＵ−２１０、ＳＵ−２２０、ＳＵ−６００またはＳＵ−６１０が挙げられる。特に、アルファ・ラバル（株）製ナノ濾過膜のＮＦ９９またはＮＦ９９ＨＦ；フィルムテック社製ナノ濾過膜のＮＦ−４５、ＮＦ−９０、ＮＦ−２００またはＮＦ−４００；あるいは、東レ（株）製ナノ濾過膜モジュールＳＵ−２１０、ＳＵ−２２０、ＳＵ−６００またはＳＵ−６１０が好ましい。これらのエレメントの中でも、東レ（株）製ナノ濾過膜モジュールＳＵ−２１０、ＳＵ−２２０、ＳＵ−６００またはＳＵ−６１０が特に好ましい。
【０１２１】
［濾過］
ナノ濾過膜による濾過は、工程（２）で得られた精製糖水溶液を、０．１ＭＰａ以上８ＭＰａ以下の範囲の圧力でナノ濾過膜に供給することが好ましい。圧力が上記好ましい範囲であると、膜透過速度が低下しにくく、かつ膜が損傷するおそれも低い。また、膜使用時の圧力は、０．５ＭＰａ以上６ＭＰａ以下であることがより好ましい。これは、膜透過流束が高いことから、糖溶液を効率的に透過させることができ、かつ膜の損傷を与えるおそれが低いからである。膜使用時の圧力は、１ＭＰａ以上４ＭＰａ以下で用いることが特に好ましい。
【０１２２】
［濃縮糖水溶液］
濃縮糖水溶液において、ナノ濾過膜を透過する物質（例えば発酵阻害物質）の濃度は、工程（２）で得られる精製糖水溶液と比べて低い。
【０１２３】
ナノ濾過膜の非透過側から得られる濃縮糖水溶液に含まれる糖成分は、セルロース含有バイオマスに由来する糖であるが、ナノ濾過膜の除去性能によって、工程（１）の加水分解で得られる糖成分とは異なる糖成分比となることがある。
【０１２４】
本発明の濃縮糖水溶液に含まれる単糖としてはグルコースおよび／またはキシロースが主成分として構成されるが、グルコースとキシロースの比率は、工程（１）の加水分解の工程やナノ濾過膜の除去性能により変動するものであり、具体的な数値に限定されるものではない。例えば、ヘミセルロースを主として加水分解を行った場合は、キシロース得られる濃縮糖水溶液における主要な単糖成分はであり、ヘミセルロース分解後、セルロース成分のみを分解して加水分解を行った場合は、得られる濃縮糖水溶液における主要な単糖成分はグルコースである。また、ヘミセルロースの分解後、セルロース成分の分離を特段行わない場合は、得られる濃縮糖水溶液における主要な単糖成分はグルコースおよびキシロースである。
【０１２５】
［透過液］
工程（３）でナノ濾過膜を透過した透過液は、再利用水として回収される。透過液の再利用については後述する。
【０１２６】
ＩＶ．逆浸透膜による濾過工程
本発明の濃縮糖水溶液の製造方法は、工程（３）で得られた糖水溶液を逆浸透膜に通じて濾過する工程をさらに備えてもよい。
【０１２７】
本発明で使用する逆浸透膜としては、５００ｍｇ／Ｌの食塩水を、０．７６ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で通水したときに９０％以上の塩除去率を示す膜が好ましく、９５％以上の塩除去率を示す膜が好ましく、９９％以上の塩除去率を示す膜が特に好ましい。逆浸透膜の塩除去率が高いほど、糖水溶液から糖を効率良く濃縮することができる。なお、逆浸透膜の除去率は、供給側と透過側に含まれる対象化合物（すなわち食塩、単糖など）の濃度を用いて前述の式(I)で算出できる。
【０１２８】
使用する逆浸透膜の透過性能としては、５００ｍｇ／Ｌの食塩水を用いて、０．７６ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の膜単位面積当たりの透過流量が０．３ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以上の膜が好ましく、より好ましくは０．６ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以上であり、さらには０．９ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以上が好ましい。逆浸透膜の膜単位面積当たりの透過流量が高いほど、糖水溶液から糖を効率良く濃縮することができる。なお、逆浸透膜の膜単位面積当たりの透過流量（膜透過流束またはフラックス）は、透過液量および透過液量を採水した時間および膜面積を測定することで、前述の式(II)によって算出できる。
【０１２９】
使用する逆浸透膜の素材としては、酢酸セルロール系のポリマーを機能層とした複合膜（以下、酢酸セルロース系の逆浸透膜ともいう。）またはポリアミドを機能層とした複合膜（以下、ポリアミド系の逆浸透膜ともいう。）が挙げられる。ここで、酢酸セルロース系のポリマーとしては、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース等のセルロースの有機酸エステルの単独もしくはこれらの混合物並びに混合エステルを用いたものが挙げられる。ポリアミドとしては、脂肪族および／または芳香族のジアミンをモノマーとする線状ポリマーまたは架橋ポリマーが挙げられる。
【０１３０】
これらの中でも高耐圧性と高透水性、高溶質除去性能を兼ね備え、優れたポテンシャルを有する、ポリアミド系の逆浸透膜が好ましい。操作圧力に対する耐久性と、高い透水性、阻止性能を維持するためには、ポリアミドを機能層とし、それを多孔質膜や不織布からなる支持体で保持する構造のものが適している。また、ポリアミド系の逆浸透膜としては、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応により得られる架橋ポリアミドの機能層を支持体上に有してなる複合半透膜が適している。
【０１３１】
ポリアミド系の逆浸透膜において、ポリアミドを構成する単量体の好ましいカルボン酸成分としては、例えば、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメット酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ピリジンカルボン酸などの芳香族カルボン酸が挙げられるが、製膜溶媒に対する溶解性を考慮すると、トリメシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、およびこれらの混合物がより好ましい。
【０１３２】
前記ポリアミドを構成する単量体の好ましいアミン成分としては、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、ベンジジン、メチレンビスジアニリン、４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、ジアニシジン、３，３’，４−トリアミノビフェニルエーテル、３，３’，４，４’−テトラアミノビフェニルエーテル、３，３’−ジオキシベンジジン、１，８−ナフタレンジアミン、m(p)-モノメチルフェニレンジアミン、３，３’−モノメチルアミノ−４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、４，Ｎ，Ｎ’−（４−アミノベンゾイル）-p(m)-フェニレンジアミン−２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾイミダゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾオキサゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾチアゾール）等の芳香環を有する一級ジアミン、ピペラジン、ピペリジンまたはこれらの誘導体等の二級ジアミンが挙げられ、中でもm-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミンを単量体として含む架橋ポリアミドを機能層とする逆浸透膜は耐圧性、耐久性の他に、耐熱性、耐薬品性を有していることから好ましく用いられる。
【０１３３】
逆浸透膜の具体例としては、例えば、東レ（株）製ポリアミド系逆浸透膜モジュールである、低圧タイプのＳＵ−７１０、ＳＵ−７２０、ＳＵ−７２０Ｆ、ＳＵ−７１０Ｌ、ＳＵ−７２０Ｌ、ＳＵ−７２０ＬＦ、ＳＵ−７２０Ｒ、ＳＵ−７１０Ｐ、ＳＵ−７２０Ｐ、ＴＭＧ１０、ＴＭＧ２０−３７０、ＴＭＧ２０−４００の他、同社製高圧タイプのＳＵ−８１０、ＳＵ−８２０、ＳＵ−８２０Ｌ、ＳＵ−８２０ＦＡ、同社製酢酸セルロース系逆浸透膜ＳＣ−Ｌ１００Ｒ、ＳＣ−Ｌ２００Ｒ、ＳＣ−１１００、ＳＣ−１２００、ＳＣ−２１００、ＳＣ−２２００、ＳＣ−３１００、ＳＣ−３２００、ＳＣ−８１００、ＳＣ−８２００、日東電工（株）製ＮＴＲ−７５９ＨＲ、ＮＴＲ−７２９ＨＦ、ＮＴＲ−７０ＳＷＣ、ＥＳ１０−Ｄ、ＥＳ２０−Ｄ、ＥＳ２０−Ｕ、ＥＳ１５−Ｄ、ＥＳ１５−Ｕ、ＬＦ１０−Ｄ、アルファ・ラバル（株）製ＲＯ９８ｐＨｔ、ＲＯ９９、ＨＲ９８ＰＰ、ＣＥ４０４０Ｃ−３０Ｄ、ＧＥ社製ＧＥ Ｓｅｐａ、フィルムテック社製ＢＷ３０−４０４０、ＴＷ３０−４０４０、ＸＬＥ−４０４０、ＬＰ−４０４０、ＬＥ−４０４０、ＳＷ３０−４０４０、ＳＷ３０ＨＲＬＥ−４０４０などが挙げられる。
【０１３４】
逆浸透膜による濾過は、工程（３）で得られた濃縮糖水溶液を、圧力１ＭＰａ以上８ＭＰａ以下の範囲で逆浸透膜に供給することが好ましい。圧力が上記好ましい範囲であると、膜透過速度が低下せず、一方、膜が損傷するおそれもない。また、濾過圧が２ＭＰａ以上７ＭＰａ以下で用いれば、膜透過流束が高いことから、糖溶液を効率的に透過させることができ、膜の損傷を与える可能性が少ないことからより好ましく、３ＭＰａ以上６ＭＰａ以下で用いることが特に好ましい。
【０１３５】
逆浸透膜の非透過側から得られる濃縮糖水溶液に含まれる糖成分は、セルロース含有バイオマスに由来する糖であり、本質的には、工程（１）の加水分解で得られる糖成分と大きな変化はない。すなわち、本発明の濃縮糖水溶液に含まれる単糖としてはグルコースおよび／またはキシロースが主成分として構成される。グルコースとキシロースの比率は、工程（１）の加水分解の工程により変動する。すなわち、ヘミセルロースを主として加水分解を行った場合は、キシロースが主要な単糖成分となり、ヘミセルロース分解後、セルロース成分のみを分離して加水分解を行った場合は、グルコースが主要な単糖成分となる。また、ヘミセルロースの分解後、セルロース成分の分離を、特段行わない場合は、グルコース、およびキシロースが主要な単糖成分として含まれる。
【０１３６】
なお、逆浸透膜に通じる前に、エバポレーターに代表される濃縮装置を用いて濃縮してもよく、また、濃縮糖水溶液を、さらに、分離膜で濾過して濃度を高めてもよいが、濃縮のためのエネルギー削減という観点から、分離膜で濾過して濃縮糖水溶液濃度をさらに高める工程が好ましく採用できる。
【０１３７】
この濃縮工程で使用する膜とは被処理水の浸透圧以上の圧力差を駆動力にイオンや低分子量分子を除去する濾過膜であり、例えば酢酸セルロースなどのセルロース系や、多官能アミン化合物と多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させて微多孔性支持膜上にポリアミド分離機能層を設けた膜などが採用できる。分離膜表面の汚れ、すなわちファウリングを抑制するために、酸ハライド基と反応する反応性基を少なくとも１個有する化合物の水溶液をポリアミド分離機能層の表面に被覆して、分離機能層表面に残存する酸ハロゲン基と該反応性基との間で共有結合を形成させた主に下水処理用の低ファウリング膜なども好ましく採用できる。また、濃縮に使用する分離膜の具体例は前記の逆浸透膜および後述するナノ濾過膜に準ずる。
【０１３８】
Ｖ．洗浄工程：工程（４）
濃縮糖水溶液の製造方法は、工程（２）で用いられる精密濾過膜および限外濾過膜を洗浄する工程を含む。本工程には、公知の膜洗浄の方法が適用可能である。
【０１３９】
精密濾過膜および限外濾過膜の洗浄方法には、膜の一次側から二次側に水を通して洗浄する場合と、膜の二次側から一次側へ水を逆流させて洗浄する場合がある。後者の洗浄方法は、いわゆる逆圧洗浄と呼ばれている。
【０１４０】
洗浄水とは、水、ならびに洗剤およびｐＨ調整剤等の種々の添加物を含みうる。洗浄は、複数のステップを含んでもよく、それぞれのステップで、洗浄水の組成、圧力等の条件が異なってもよい。
【０１４１】
洗浄工程に、工程（３）の透過水を再利用することができる。洗浄工程において透過水を再利用する、とは、工程（３）の透過水を含む洗浄水を用いることであり、洗浄工程が複数のステップを含む場合は、少なくとも１つのステップで用いる洗浄水が透過水を含んでいればよい。
【０１４２】
ＶＩ．透過水の再利用：
本発明の濃縮糖水溶液の製造方法は、工程（３）で得られた透過水を再利用することを含む。透過水は全て再利用される必要はなく、少なくとも一部が再利用されればよい。このように、ナノ濾過膜の透過水を再利用することで、濃縮糖水溶液を製造するときの水の消費量を抑制することが可能となる。透過水は様々な工程で再利用可能である。例えば、工程（１）−（４）のいずれかに用いてもよいし、他の工程に用いてもよい。また、透過水は、１つの再利用先のみに適用されてもよく、複数の再利用先に適用されてもい。
【０１４３】
ナノ濾過膜の透過水の水質は、ナノ濾過膜に供給される糖水溶液の水質、ナノ濾過膜の除去性能およびナノ濾過膜の濾過条件によって主に決まる。ただし、工程（１）および（２）で得られる糖水溶液に比べれば、バイオマス残滓や糖の濃度が低く、十分清澄である。このため、ナノ濾過膜の透過水は、例えば工程（１）の工程水として利用できる。
【０１４４】
ここで、工程水とは、原料に直接混和して使用する水のことである。具体的には、工程水としては、バイオマスの懸濁に用いられる水、水熱処理時にバイオマスに添加される水（つまり水熱処理水）、酸の希釈液、アルカリ（アンモニアを含む）の希釈液、酵素の希釈液などが挙げられる。
【０１４５】
例えば、工程（１）において、透過水、すなわち再利用水は、処理法Ａ（つまり酸のみを用いる加水分解方法）では酸の希釈液として使用可能であり、処理法Ｂ（つまり酸処理後、酵素を利用する加水分解方法）では酸の希釈液および酵素水溶液として使用可能であり、処理法Ｃ（つまり水熱処理のみを用いる加水分解方法）では水熱処理用にバイオマスに添加される水として使用可能であり、処理法Ｄ（水熱処理後、酵素を利用する加水分解方法）では水熱処理用の水および酵素水溶液として使用可能であり、処理法Ｅ（つまりアルカリ処理後、酵素を利用する加水分解方法）ではアルカリの希釈液および酵素水溶液として使用可能であり、処理法Ｆ（つまりアンモニア処理後、酵素を利用する加水分解方法）ではアンモニアの希釈液および酵素水溶液として使用可能である。
【０１４６】
また、セルロース含有バイオマスの加水分解反応の効率を高めるため、予めバイオマスを水に懸濁させる場合には、再利用水は、バイオマス懸濁液としても使用可能である。
【０１４７】
このように、ナノ濾過膜の透過水の用途は、ナノ濾過膜の透過水の量やシステム全体のエネルギー効率およびコストを勘案して決定すれば良い。また、ナノ濾過膜の透過水の用途は、予め決定されてもよいし、原料や製造条件の変動に合わせて変更されても構わない。
【０１４８】
ナノ濾過膜の透過水の用途は、透過水中の酢酸濃度により決定することが好ましい。
【０１４９】
透過水中の酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ未満である時には、前記工程（１）における酵素希釈液、酸希釈液およびアルカリ希釈液の少なくとも１種の用途に再利用水を利用することが好ましい。
【０１５０】
また、透過水の酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ以上３．０ｇ／Ｌ未満である時には、水熱処理水および洗浄水の少なくとも一方に透過水を利用することが好ましい。
【０１５１】
工程（１）において用いられる器具としては、例えば固液分離に用いる器具が挙げられる。また、工程（４）における洗浄水への再利用については、上述したとおりである。
【０１５２】
なお、再利用水を水熱処理水として利用した時には、水熱処理後には固液分離を行うことが好ましい。
【０１５３】
洗浄水は、原料（つまりバイオマス）に直接混和されない。透過水は、具体的には、上述した固液分離装置のリンスおよび洗浄、並びに精密濾過膜および／または限外濾過膜のリンスおよび洗浄に使用可能である。なかでも精密濾過膜および／または限外濾過膜に堆積するバイオマス残滓の洗浄には大量の水が必要であるため、ナノ濾過膜の透過水の少なくとも一部を、精密濾過膜および／または限外濾過膜の洗浄水として利用することが好ましい。
【０１５４】
本発明では、精密濾過膜および／または限外濾過膜に堆積するバイオマス残滓を膜の細孔内から効率良く除去するために、ナノ濾過膜の透過水の少なくとも一部を、前記精密濾過膜および／または限外濾過膜の逆圧洗浄水として利用することが好ましい。
【０１５５】
セルロース含有バイオマスの種類および処理方法によっては、ナノ濾過膜の透過水の酢酸濃度が３．０ｇ／Ｌ以上になることがあり、その場合は各工程の保温ジャケット用温水として使用することが好ましい。
【０１５６】
透過水中の酢酸濃度は、既知の方法によって測定することができる。例えば、陰イオン交換カラムを使用してＨＰＬＣにより測定することができるが、この限りではない。
【０１５７】
ナノ濾過膜の透過水の利用先の切り替えは、次のように実行することができる。すなわち、ナノ濾過膜の透過水が流れる配管上で酢酸濃度をオンライン測定し、測定結果によって自動でバルブを切り替え、各工程へ透過水を供給しても良いし、ナノ濾過膜の透過水を一旦タンクに貯水し、貯留水を採取して酢酸濃度を測定した後、使用する工程を決定して手動でバルブを切り替え、透過水を各工程へ供給しても良い。
【０１５８】
ナノ濾過膜の透過水の工程（１）での利用量、利用率については、システム全体のエネルギー効率およびコストを勘案して決定すれば良い。また、ナノ濾過膜の透過水の利用量、利用率は、予め決定されていてもよいし、原料や製造条件の変動に合わせて変更されても構わない。そして、ナノ濾過膜の透過水の回収および再利用による省水効果を発揮するためには、得られる透過水の２０〜１００重量％を利用することが好ましく、４０〜１００重量％を利用することがより好ましく、６０〜１００重量％を利用することがさらに好ましい。
【０１５９】
ＶＩ．化学品の製造方法
本発明の濃縮糖水溶液の製造方法で得られた濃縮糖水溶液を発酵原料として使用し、化学品を製造する方法を示す。
【０１６０】
濃縮糖水溶液を発酵原料として使用することにより、化学品を製造することが可能である。濃縮糖水溶液は、微生物あるいは培養細胞の生育のための炭素源であるグルコースおよび／またはキシロースを主成分として含んでおり、一方でフラン化合物、有機酸、芳香族化合物などの発酵阻害物質の含量が極めて少ないために、発酵原料、特に炭素源として有効に使用することが可能である。
【０１６１】
本発明の化学品の製造方法で使用される微生物あるいは培養細胞は、例えば、発酵工業においてよく使用されるパン酵母などの酵母、大腸菌やコリネ型細菌などのバクテリア、糸状菌、放線菌、動物細胞、昆虫細胞などが挙げられる。使用する微生物や細胞は、自然環境から単離されたものでもよく、また、突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変されたものであってもよい。特に、セルロース含有バイオマスに由来する糖水溶液は、キシロースといったペントースを含むため、ペントースの代謝経路を強化した微生物が好ましく使用できる。
【０１６２】
培地としては、濃縮糖水溶液の他に、窒素源、無機塩類、さらに必要に応じてアミノ酸、ビタミンなどの有機微量栄養素を適宜含有する液体培地が好ましく使用される。本発明の濃縮糖水溶液には、炭素源として、グルコース、キシロースなど微生物が利用可能な単糖を含んでいるが、場合によっては、さらに炭素源として、グルコース、シュークロース、フラクトース、ガラクトース、ラクトース等の糖類、これら糖類を含有する澱粉糖化液、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜、ハイテストモラセス、酢酸等の有機酸、エタノールなどのアルコール類、グリセリンなどを追加して、発酵原料として使用してもよい。窒素源としては、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム塩類、尿素、硝酸塩類、その他補助的に使用される有機窒素源、例えば油粕類、大豆加水分解液、カゼイン分解物、その他のアミノ酸、ビタミン類、コーンスティープリカー、酵母または酵母エキス、肉エキス、ペプトン等のペプチド類、各種発酵菌体およびその加水分解物などが使用される。無機塩類としては、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩等を適宜添加することができる。
【０１６３】
微生物が生育のために特定の栄養素を必要とする場合には、その栄養物を標品もしくはそれを含有する天然物として添加すればよい。また、消泡剤を必要に応じて使用してもよい。
【０１６４】
微生物の培養は、通常、ｐＨ４〜８、温度２０〜４０℃の範囲で行われる。培養液のｐＨは、無機あるいは有機の酸、アルカリ性物質、さらには尿素、炭酸カルシウム、アンモニアガスなどによって、通常、ｐＨ４〜８範囲内のあらかじめ定められた値に調節する。
【０１６５】
本発明の濃縮糖水溶液の製造方法で得られた濃縮糖水溶液を発酵原料として使用する化学品の製造方法としては、当業者に公知の発酵培養方法が採用されうるが、生産性の観点から、国際公開２００７／０９７２６０号パンフレットに開示される連続培養方法が好ましく採用される。
【０１６６】
製造される化学品としては、上記微生物や細胞が培養液中に生産する物質であれば制限はない。製造される化学品の具体例としては、アルコール、有機酸、アミノ酸、核酸など発酵工業において大量生産されている物質を挙げることができる。例えば、アルコールとしては、エタノール、１，３−プロパンジオール、１,４−ブタンジオール、グリセロールなど、有機酸としては、酢酸、乳酸、ピルビン酸、コハク酸、リンゴ酸、イタコン酸、クエン酸、核酸であれば、イノシン、グアノシンなどのヌクレオシド、イノシン酸、グアニル酸などのヌクレオチド、またカダベリンなどのジアミン化合物を挙げることができる。また、本発明の精製糖水溶液の製造方法で得られた濃縮糖水溶液は、酵素、抗生物質、組換えタンパク質のような物質の生産に適用することも可能である。
【０１６７】
ＶＩＩ．濃縮糖水溶液の製造装置
以下、図面を用いて、本発明の濃縮糖水溶液の製造方法に使用される濃縮糖水溶液の製造装置について説明する。
【０１６８】
図１は、本発明の一実施形態を示す概略フロー図である。ここでは、セルロース含有バイオマスの加水分解工程の一例として、処理法Ｂ：酸処理後、酵素を利用する方法を採用した。
【０１６９】
図１において、製造装置は、酸によるバイオマスの加水分解を行う酸処理槽１；酸処理後のバイオマスを貯留するバイオマス貯留槽２；酵素処理用の酵素水溶液を貯留する酵素水溶液貯留槽３；酸処理後のバイオマスを酵素により糖化する酵素糖化槽４；酵素糖化槽４内の温度を酵素処理に適した範囲に保つ保温ジャケット１５；０．５ＭＰａ程度の圧力により第１ポンプ５；精密濾過膜を備えるモジュール、限外濾過膜を備えるモジュール；またはこの２種類のモジュールの組み合わせであるＭＦ／ＵＦモジュール６；濾過後の糖水溶液を貯留する糖水溶液貯留槽７；０．１〜８ＭＰａ程度の圧力でＮＦ膜モジュール９に糖化液を供給する第２ポンプ８；ナノ濾過膜を備えるＮＦモジュール９；ＭＦ／ＵＦモジュール６を逆圧洗浄する第３ポンプ１０；逆圧洗浄用の薬剤をＭＦ／ＵＦモジュール６に注入するポンプ第４ポンプ１１；逆圧洗浄用の薬剤を貯留する薬剤槽１２；ＮＦモジュール９の透過水の少なくとも一部を再利用水として貯留する再利用水槽１３；再利用水を製造装置の各部へ送る第５ポンプ１４備える。
【０１７０】
また、図１に示すＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ１５、Ｖ１６はバルブである。バルブＶ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３およびＶ１６は、開閉することで、再利用水の送り先を切り替えることができる。なお、再利用水を精密濾過膜または限外濾過膜の逆圧洗浄に使用しないのであれば、再利用水を送る手段として、第５ポンプ１４の代わりに水頭差による送液など、動力の無いまたは少ない手段を用いることもできる。
【０１７１】
以下、図１の装置を用いた濃縮糖水溶液の製造工程の流れを説明する。
【０１７２】
バイオマスは、酸処理槽１内で、酸により加水分解される。酸処理槽１には、図示しない加熱装置が設けられていてもよい。この加熱装置によって、加水分解を促進するような温度条件が保たれる。
【０１７３】
酸処理されたバイオマスは、バイオマス貯留槽２で貯留された後、酵素糖化槽４へ送られる。酵素糖化槽４中のバイオマスへ酵素水溶液貯留槽３から酵素水溶液が添加されると、保温ジャケット１５での温度管理下で、糖化が進行する。
【０１７４】
こうして得られた糖化液は、第１ポンプ５によってＭＦ／ＵＦモジュール６に送られる。ＭＦ／ＵＦモジュール６の透過側から回収された精製糖水溶液は、糖水溶液貯留槽７に貯留される。
【０１７５】
糖水溶液は、第２ポンプ８によって、糖水溶液貯留槽７からＮＦモジュール９へ送られる。ＮＦモジュール９の透過水の少なくとも一部は再利用水槽１３で貯留される。非透過水、つまり濃縮糖水溶液は、バルブＶ５を介して装置外に送られる。
【０１７６】
再利用水槽１３で貯留された再利用水は、各バルブの開閉によって、次の工程に再利用される。バルブＶ１０が開くことで、再利用水はＭＦ／ＵＦモジュール６の二次側に供給されるので、逆圧洗浄水として利用される。バルブＶ１１が開くことで、再利用水はＭＦ／ＵＦモジュール６の一次側に供給されるので、膜の洗浄に利用される。バルブＶ１２が開くことで、再利用水は酸処理槽１へ供給されるので、バイオマスの懸濁に利用される。バルブＶ１３が開くと、再利用水は酵素水溶液貯留槽３へ供給されるので、酵素の希釈液に利用される。バルブＶ１６が開くと、再利用水は酵素糖化槽４へ供給されるので、バイオマスの懸濁に利用される。
【０１７７】
ここで、精密濾過膜および／または限外濾過膜の洗浄の時間は、特に限定されるものではないが、１〜１８０ｓｅｃの範囲内であることが好ましく、３０〜１２０ｓｅｃであることが特に好ましい。洗浄時間がこの範囲内であれば、十分な洗浄効果が得られ、かつ精密濾過膜および／または限外濾過膜の稼働時間を十分に確保できる。
【０１７８】
洗浄流束は、特に限定されるものではないが、０．１〜１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙの範囲内であることが好ましい。洗浄流束がこの範囲内であれば、膜面および膜内部に堆積または付着したバイオマス残滓などを十分に除去することができ、かつ精密濾過膜および／または限外濾過膜に負荷が掛からない。
【０１７９】
さらに、上述のナノ濾過膜の透過水の少なくとも一部を用いて精密濾過膜および／または限外濾過膜を洗浄するに際し、精密濾過膜および／または限外濾過膜の一次側に気体を送り込み、精密濾過膜および／または限外濾過膜を振動させることも好ましい。
【０１８０】
ナノ濾過膜の透過水の少なくとも一部を用いて精密濾過膜および／または限外濾過膜を洗浄する頻度については、特に限定されるものではないが、１日に１回〜１日に２００回の範囲内で行うことが好ましい。洗浄頻度が上記好ましい範囲であれば、ナノ濾過膜の透過水の回収および再利用による省水の効果を十分に発揮でき、かつ精密濾過膜および／または限外濾過膜の稼働時間を十分に確保できる。
【実施例】
【０１８１】
以下、本発明の濃縮糖水溶液の製造方法に関し、さらに詳細に説明するために実施例を挙げて説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されない。
【０１８２】
（単糖濃度の分析方法）
得られた糖水溶液に含まれる単糖（つまりグルコース及びキシロース）濃度は、下記に示すＨＰＬＣ条件で、標品との比較により定量した。
【０１８３】
カラム：Ｌｕｎａ ＮＨ２（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ社製）
移動相：超純水：アセトニトリル＝２５：７５（流速０．６ｍＬ／ｍｉｎ）
反応液：なし
検出方法：ＲＩ（示差屈折率）
温度：３０℃
（酵素濃度の分析方法）
液中に含まれるタンパク成分を全て酵素とみなし、タンパク質濃度を測定することで酵素濃度を測定した。タンパク濃度の測定、ＢＣＡ測定キット（ＢＣＡ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｓｓａｙ Ｒｅｇｅｎｔ ｋｉｔ、ピアス社）を使用し、牛血清アルブミン（２ｍｇ／ｍＬ）を標品として、５６２ｎｍの吸光度に基づく比色定量により行った。
【０１８４】
（実施例１）
（ｉ）加水分解
工程（１）として、希硫酸および酵素を使用してセルロース含有バイオマスを加水分解した。以下、具体的な操作について説明する。
【０１８５】
セルロース含有バイオマスとして、８００ｇの稲わらを使用した。セルロース含有バイオマスを硫酸２％（ｗ／ｗ）水溶液（水５，８８０ｇ、濃硫酸１２０ｇ）に浸し、日東高圧（株）製オートクレーブ装置によって、１５０℃で３０ｍｉｎ間オートクレーブ処理した。オートクレーブ処理後、固液分離を行い、硫酸水溶液（以下、希硫酸処理液という。）と硫酸処理セルロースとに分離した。
【０１８６】
次に、固形分濃度が約１２重量％となるように硫酸処理セルロースと希硫酸処理液とを攪拌混合した後、水酸化ナトリウムによって、ｐＨを５．０に調整した。こうして得られた混合液を、次の酵素処理に用いた。なお、この混合液を乾固して水分量を測定した結果、混合液は５,５３５ｇの水および７８０ｇのセルロース含有バイオマスを含んでいることが分かった。
【０１８７】
次に、セルラーゼとして、合計５０ｇのトリコデルマセルラーゼ（シグマ アルドリッチ ジャパン（株））およびノボザイム１８８（アスペルギルスニガー由来βグルコシダーゼ製剤、シグマ アルドリッチ ジャパン（株））を、水４５０ｇに溶解することで、酵素水溶液５００ｇを調製した。この酵素水溶液５００ｇを前記混合液に添加し、５０℃で２４時間攪拌混合しながら、加水分解反応を行うことで、糖水溶液を得た。
【０１８８】
なお、得られた糖水溶液中の単糖濃度および発酵阻害物質濃度を分析するために、３，０００Ｇで遠心分離して固液分離を行った。分析の結果、糖水溶液中に含まれる単糖はグルコースが２５１ｇ、キシロースが１２８ｇであり、発酵阻害物質はフルフラールが８．９ｇ、バニリンが５５３ｍｇであった。また、この糖水溶液を乾固して水分量を測定した結果、水５，９５８ｇを含んでいることが分かった。
【０１８９】
（ｉｉ）精密濾過
工程(２)として、工程（１）で得られた糖水溶液を、１００ｋＰａの圧力で、温度２５℃で精密濾過膜に供給してクロスフロー濾過させ、透過側から精製糖水溶液を回収した。ここで、クロスフロー濾過時の膜面線速度は、３０ｃｍ／ｓｅｃとなるようにした。
【０１９０】
精密濾過膜としては、次の膜を使用した。まず、東レ（株）製精密濾過膜モジュール“トレフィル”（登録商標）ＨＦＳに使用されている公称孔径０．０５μｍのポリフッ化ビニリデン製中空糸膜を切り出した。切り出された中空糸膜５０本から、長さ２００ｍｍのミニチュアモジュールを作製して濾過に使用した。
【０１９１】
得られた精製糖水溶液中の単糖濃度および発酵阻害物質濃度を分析した結果、糖水溶液中に含まれる単糖はグルコースが２３２ｇ、キシロースが１２２ｇであり、発酵阻害物質はフルフラールが８．２ｇ、バニリンが４９８ｍｇであった。また、この糖水溶液を乾固して水分量を測定した結果、水５，７６７ｇを含んでいることが分かった。
【０１９２】
工程（３）として、工程（２）で得られた精製糖水溶液を、３ＭＰａの圧力で、温度２５℃でナノ濾過膜に供給してクロスフロー濾過させた。非透過側から濃縮糖水溶液を回収しつつ、透過側から透過水を回収して、濃縮糖水溶液とナノ濾過膜の透過水を得た。ここで、クロスフロー濾過時の膜面線速度は、３０ｃｍ／ｓｅｃとなるようにした。
【０１９３】
ナノ濾過膜としては、東レ（株）製ポリアミド系ナノ濾過膜モジュール“ＳＵ−６００”に使用されているポリアミド系ナノ濾過膜を切り出して使用した。なお、“ＳＵ−６００”に使用されているポリアミド系ナノ濾過膜を用いて、５００ｍｇ／Ｌの食塩水を、０．３４ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で濾過した時の塩除去率は、５５％であり、膜単位面積当たりの透過流量は０．７ｍ３／ｍ２／ｄａｙであった。
【０１９４】
ナノ濾過によって得られた濃縮糖水溶液中の単糖濃度および発酵阻害物質濃度を分析した結果、精製糖水溶液に含まれる単糖はグルコースが２２６ｇ、キシロースが１１１ｇであり、発酵阻害物質はフルフラールが１．７ｇ、バニリンが２０１ｍｇであった。また、この糖水溶液を乾固して水分量を測定した結果、水３,６８０ｇを含んでいることが分かった。
【０１９５】
一方、得られたナノ濾過膜の透過水中の単糖濃度および発酵阻害物質濃度を分析した結果、ナノ濾過膜の透過水に含まれる単糖はグルコースが６ｇ、キシロースが１１ｇであり、発酵阻害物質はフルフラールが６．５ｇ、バニリンが２９７ｍｇであった。また、このナノ濾過膜の透過水を乾固して水分量を測定した結果、水２，０８７ｇを含んでいることが分かった。
【０１９６】
浄水を用いて上述の工程（２）で用いた精密濾過膜を逆圧洗浄するには、１２，０００ｇの浄水が必要であった。しかし、得られたナノ濾過膜の透過水全量を浄水９，９５０ｇと混合し、工程（２）の精密濾過膜の逆圧洗浄の洗浄水として利用することで、浄水２，０５０ｇを節水することができた。
【０１９７】
（参考例１）セルラーゼ活性測定方法
セルラーゼ活性を、ａ)アビセル分解活性、ｂ)カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）分解活性、ｃ)セロビオース分解活性、ｄ)キシラン分解活性、の４種の分解活性に分けて、以下の手順で活性を測定評価した。
【０１９８】
ａ)アビセル分解活性
酵素液（所定条件で調整）に対し、アビセル（メルク（株）製）を１ｇ／Ｌ、酢酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．０）を１００ｍＭとなるよう添加し、５０℃で２４時間反応させた。なお、反応液は１ｍＬチューブで調製され、反応は回転混和しながら行われた。反応後、チューブを遠心分離し、その上清成分のグルコース濃度を測定した。アビセル分解活性は、生成したグルコース濃度（ｇ／Ｌ）をそのまま活性値とした。
【０１９９】
ｂ)ＣＭＣ分解活性
酵素液に対し、カルボキシメチルセルロース１０ｇ／Ｌ、酢酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．０）を１００ｍＭとなるよう添加し、５０℃で０．５時間反応させた。なお、反応液は１ｍＬチューブで調製され、反応は回転混和しながら行われた。反応後、チューブを遠心分離し、その上清成分のグルコース濃度を測定した。ＣＭＣ分解活性は、生成したグルコース濃度（ｇ／Ｌ）をそのまま活性値とした。
【０２００】
ｃ)セロビオース分解活性
酵素液に対し、セロビオース（和光純薬工業（株））５００ｍｇ／Ｌ、酢酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．０）を１００ｍＭとなるよう添加し、５０℃で０．５時間反応させた。なお、反応液は１ｍＬチューブで調製され、反応は回転混和しながら行われた。反応後、チューブを遠心分離し、その上清成分のグルコース濃度を測定した。こうして測定されたグルコース濃度（ｇ／Ｌ）をセロビオース分解活性値とみなした。
【０２０１】
ｄ)キシラン分解活性
酵素液に対し、キシラン(Ｂｉｒｃｈ ｗｏｏｄ ｘｙｌａｎ, 和光純薬工業（株）)１０ｇ／Ｌ、酢酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．０）を１００ｍＭとなるよう添加し、５０℃で４時間反応させた。なお、反応液は１ｍＬチューブで調製され、反応は回転混和しながら行われた。反応後、チューブを遠心分離し、その上清成分のキシロース濃度を測定した。こうして測定されたキシロース濃度（ｇ／Ｌ）をキシロース分解活性とみなした。
【０２０２】
（参考例２）工程（３）由来の逆浸透膜透過水の調製
実施例２及び３、比較例１及び２で用いたナノ濾過膜透過水１〜８は、調製した手順は同じであるが、原料である稲わらのロットや、調製日時が異なるものである。調製手順は以下の通りである。
【０２０３】
工程（１）として、セルロース含有バイオマスである稲わら４００ｇに、工程（３）から得られたナノ濾過膜透過水２，９４０ｇ、濃硫酸６０ｇを添加して懸濁し、東高圧（株）製オートクレーブ装置によって、１５０℃で３０ｍｉｎオートクレーブ処理した。処理後、水酸化ナトリウムによって、ｐＨを５に調整することで、混合液を得た。
【０２０４】
次に、セルラーゼとして、合計２５ｇのトリコデルマセルラーゼ（シグマ アルドリッチ ジャパン（株））およびノボザイム１８８（アスペルギルスニガー由来βグルコシダーゼ製剤、シグマ アルドリッチ ジャパン（株））を、水２２５ｇに溶解することで、酵素水溶液２５０ｇを調製した。この酵素水溶液２５０gを前記混合液に添加し、５０℃で２４時間、攪拌混合することで、加水分解反応を行って、糖水溶液を得た。
【０２０５】
続いて工程（２）として、工程(1)で得られた糖水溶液を、１００ｋＰａの圧力で、温度２５℃で精密濾過膜に供給してクロスフロー濾過させ、透過側から精製糖水溶液を回収した。クロスフロー濾過時の膜面線速度は、３０ｃｍ／ｓｅｃとなるようにした。
【０２０６】
精密濾過膜としては、次の膜を使用した。まず、東レ（株）製精密濾過膜モジュール“トレフィル”（登録商標）ＨＦＳに使用されている公称孔径０．０５μｍのポリフッ化ビニリデン製中空糸膜を切り出した。切り出された中空糸膜２２本から、内径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍのミニチュアモジュールを作製して濾過に使用した。
【０２０７】
続いて工程（３）として、工程（２）で得られた精製糖水溶液を、３ＭＰａの圧力で、温度２５℃でナノ濾過膜に供給してクロスフロー濾過させ、非透過側から濃縮糖水溶液を回収した。ここで、クロスフロー濾過時の膜面線速度は、３０ｃｍ／ｓｅｃとなるようにした。
【０２０８】
ナノ濾過膜としては、東レ（株）製ポリアミド系ナノ濾過膜モジュール“ＳＵ６００”に使用されているポリアミド系ナノ濾過膜を切り出して使用した。ここで、“ＳＵ６００”に使用されているポリアミド系ナノ濾過膜を、５００ｍｇ／Ｌの食塩水を用いて、０．３４ＭＰａ、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の塩除去率は、５０％であり、膜単位面積当たりの透過流量が０．６９ｍ３／ｍ２／ｄａｙであった。
【０２０９】
得られた透過水を、ナノ濾過膜透過水１〜８として、実施例２及び３、比較例１及び２に供した。
【０２１０】
（実施例２）
参考例２の工程（３）から得られたナノ濾過膜透過水のうち、酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ未満であるナノ濾過膜透過水１及び２を使用して酵素を希釈し、得られた酵素希釈液の酵素活性を参考例１に準じて測定した。酵素は、ジェネンコア社製アクセルレースデゥエットを使用した。比較のため、超純水を用いて希釈した場合を、基準の分解活性１として各酵素活性を相対値で示した。結果を表１に示す
（比較例１）
参考例２の工程（３）から得られたナノ濾過膜透過水のうち、酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ以上であるナノ濾過膜透過水３及び４を使用して酵素を希釈し、得られた酵素希釈液の酵素活性を参考例１に準じて測定した。酵素は、ジェネンコア社製アクセルレースデゥエットを使用した。比較のため、超純水を用いて希釈した場合を、基準の分解活性１として各酵素活性を相対値で示した。結果を表１に示す。
【０２１１】
【表１】
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【０２１２】
実施例２および比較例１の結果から、酵素希釈水として酢酸濃度１．５ｇ／Ｌ未満の工程水を使用することで、酵素活性の低下が抑制できることが判明した。
【０２１３】
（参考例３）酵母によるエタノール発酵
比較例２，実施例３では、次の通りＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ ＯＣ２株（ワイン酵母）を用いてエタノール発酵を行い、得られた糖液の評価を行った。
【０２１４】
発酵用培地は、比較例２、実施例３で得られた糖水溶液を用いて以下の組成で調製し、フィルター滅菌（ミリポア ステリカップ０．２２μm、メルク（株））したものを発酵に用いた。
【０２１５】
＜発酵用培地＞
グルコース終濃度：３０ｇ／Ｌ
Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｏｍｐｌｅｔｅ Ｄｒｏｐｏｕｔ Ｍｉｘ：３．８ｇ／Ｌ
Ｙｅａｓｔ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｂａｓｅ：１．７ｇ／Ｌ
グルコース濃度の定量には、グルコーステスト和光（和光純薬工業（株））を使用した。また、各培養液中に産生されたエタノール量は、ガスクロマトグラフ法（Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＧＣ−２０１０キャピラリーＧＣ ＴＣ−１(ＧＬ ｓｃｉｅｎｃｅ) １５ ｍｅｔｅｒ Ｌ．*０．５３ｍｍ Ｉ．Ｄ．， ｄｆ １．５μｍ)を用いて、水素炎イオン化検出器により測定した。
【０２１６】
ＯＣ２株を５ｍＬの上記発酵用培地で一晩振とう培養した（前培養）。続いて、前培養液を上記発酵用培地１００ｍＬに接種し、５００ｍＬ容坂口フラスコで２４時間振とう培養し（本培養）、２４時間後のエタノール生産量を評価した。
【０２１７】
（参考例４）糖液の調製方法
工程（１）として、セルロース含有バイオマスである稲わら４３０ｇに、工程（３）から得られたナノ濾過膜透過水２，９４０ｇ、濃硫酸６０ｇを添加して懸濁し、日東高圧（株）製オートクレーブ装置によって、１５０℃で３０ｍｉｎ間オートクレーブ処理した。処理後、水酸化ナトリウムによってｐＨを５に調整することで、混合液を得た。
【０２１８】
次に、セルラーゼとして、合計２５ｇのトリコデルマセルラーゼ（シグマ アルドリッチ ジャパン（株））およびノボザイム１８８（アスペルギルスニガー由来βグルコシダーゼ製剤、シグマ アルドリッチ ジャパン（株））を水２２５ｇに溶解することで、酵素水溶液２５０ｇを調製した。この酵素水溶液２５０ｇを前記混合液に添加し、５０℃で２４時間攪拌混合しながら、加水分解反応を行うことで、糖水溶液を得た。
【０２１９】
続いて工程（２）として、工程（１）で得られた糖水溶液を、１００ｋＰａの圧力で、温度２５℃で精密濾過膜に供給してクロスフロー濾過させ、透過側から精製糖水溶液を回収した。クロスフロー濾過時の膜面線速度は、３０ｃｍ／ｓｅｃとなるようにした。
【０２２０】
精密濾過膜としては、次の膜を使用した。まず、東レ（株）製精密濾過膜モジュール“トレフィル”（登録商標）ＨＦＳに使用されている公称孔径０．０５μｍのポリフッ化ビニリデン製中空糸膜を切り出した。切り出された中空糸膜２２本から、内径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍのミニチュアモジュールを作製して濾過に使用した。
【０２２１】
続いて工程（３）として、工程（２）で得られた精製糖水溶液を、３ＭＰａの圧力で、温度２５℃で逆浸透膜に供給してクロスフロー濾過させ、非透過側から濃縮糖水溶液を回収した。ここで、クロスフロー濾過時の膜面線速度は、３０ｃｍ／ｓｅｃとなるようにした。
【０２２２】
ナノ濾過膜としては、東レ（株）製ポリアミド系ナノ濾過膜モジュール“ＳＵ−６００”に使用されているポリアミド系逆浸透膜を切り出して使用した。この逆浸透膜の塩除去率および透過流量は、上述のとおりであった。
【０２２３】
（実施例３）
参考例２の工程（３）から得られたナノ濾過膜透過水のうち、酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ未満である透過水５及び６を、工程（１）における稲わらの懸濁に用い、参考例４の方法に従って濃縮糖水溶液を得た。
【０２２４】
得られた糖水溶液をグルコース源として使用して発酵用培地を調製し、参考例３のとおり前培養、本培養を行ってエタノール発酵を行った。なお、前培養では試薬単糖を用い、本培養時のみ糖水溶液を用いた。以上のエタノール発酵の結果として、グルコース消費量及びエタノール蓄積濃度を表２に併せて示した。
【０２２５】
【表２】
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【０２２６】
（比較例２）
参考例２の工程（３）に従って得られたナノ濾過膜透過水のうち、酢酸濃度が１．５ｇ／Ｌ以上である透過水７及び８を、工程（１）における稲わらの懸濁に用い、参考例４の方法に従って濃縮糖水溶液を得た。
【０２２７】
得られた糖水溶液をグルコース源として使用して発酵用培地を調製し、参考例３のとおり前培養、本培養を行ってエタノール発酵を行った。なお、前培養では試薬単糖を用い、本培養時のみ糖水溶液を用いた。
【０２２８】
以上のエタノール発酵の結果として、グルコース消費量及びエタノール蓄積濃度を表２に併せて示す。
【０２２９】
実施例３及び比較例２の結果から、稲わら（バイオマス）の懸濁水として酢酸濃度１．５ｇ／Ｌ未満の工程（３）由来のナノ濾過膜透過水を使用することで、阻害されることなくエタノール発酵が行われた。
【産業上の利用可能性】
【０２３０】
本発明によって、セルロース含有バイオマスを加水分解して糖水溶液を製造し、精密濾過膜および／または限外濾過膜で処理してバイオマス残滓を除去した後、ナノ濾過膜で処理して糖水溶液を濃縮して糖濃度を高める方法において、ナノ濾過膜から廃棄される透過水を回収・再利用することによって、プロセス全体の省水化が図れるため、環境調和型社会の構築という目的を達成しつつ、濃縮糖水溶液を発酵原料として用いた種々の化学品の発酵生産のコストを低減することができる。
【符号の説明】
【０２３１】
１  酸処理槽
２  バイオマス貯留槽
３  酵素水溶液貯留槽
４  酵素糖化槽
５  第１ポンプ  
６  ＭＦ／ＵＦ膜
７  糖水溶液貯留槽
８  第２ポンプ
９  ナノ濾過膜膜
１０  第３ポンプ
１１  第４ポンプ
１２  薬剤槽
１３  再利用水槽
１４  第５ポンプ
１５  酵素糖化槽保温用ジャケット
【図１】
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