(57)【要約】【課題】リグノセルロース系バイオマスを原料とするエタノール製造方法及びエタノール製造装置について、特別な設備を用いずに、発酵工程で得られる発酵液のエタノール濃度を高め、蒸留負荷を軽減すること。【解決手段】発酵工程終了後の発酵液の一部を糖化工程へと返送することにより、糖化工程から発酵工程へと供給される糖化液にエタノールを含有させる。その結果、発酵工程終了時の発酵液のエタノール濃度を増加させることが可能となる。さらに、発酵槽内（糖化工程が酵素法による場合には、糖化槽内も含めて）雑菌の繁殖をエタノールによって防止することも可能である。【選択図】図２
2013126395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕されたリグノセルロース系バイオマスを水及びエタノール溶液と混合する混合工程と、
混合工程により得られた混合液に含有されるリグノセルロース系バイオマスから糖を製造する糖化工程と、
糖化工程によって得られた糖をエタノール発酵させ、糖からエタノールを製造する発酵工程と、
発酵工程によって得られた発酵液を蒸留する蒸留工程と、
を有するエタノール製造方法であって、
糖化工程に供給される混合液中のエタノール濃度が4質量％以上、かつ、発酵工程から蒸留工程へ供給される発酵液中のエタノール濃度が15質量％以下となるように、発酵工程から蒸留工程へ供給される発酵液の一部を、混合工程において使用するエタノール溶液として混合工程へと返送することを特徴とする、エタノール製造方法。
【請求項２】
前記糖化工程が酵素糖化処理による糖化工程である、請求項１に記載のエタノール製造方法。
【請求項３】
前記糖化工程の前に、リグノセルロース系バイオマスからリグニンを除去するリグニン除去工程をさらに有する、請求項１又は２に記載のエタノール製造方法。
【請求項４】
粉砕されたリグノセルロース系バイオマスと水とエタノール溶液との
混合液を供給してリグノセルロース系バイオマスから糖を得る糖化槽と、
糖化槽から得られた糖をエタノール発酵させる発酵槽と、
発酵槽から得られた発酵液を蒸留する蒸留装置と、
発酵槽から蒸留槽へ供給される発酵液の一部を、混合槽において使用するエタノール溶液として混合槽へと返送する返送経路と、
を有するエタノール製造装置であって、
糖化槽に供給される混合液中のエタノール濃度が4質量％以上、かつ、発酵槽から蒸留槽へ供給される発酵液中のエタノール濃度が15質量％以下となるように調整されることを特徴とする、エタノール製造装置。
【請求項５】
粉砕されたリグノセルロース系バイオマスと水とエタノール溶液との混合液を供給してリグノセルロース系バイオマスから糖を得、得られた糖をエタノール発酵させる糖化発酵槽と、
糖化発酵槽から得られた発酵液を蒸留する蒸留装置と、
糖化発酵槽から蒸留槽へ供給する発酵液の一部を、混合槽において使用するエタノール溶液として混合槽へと返送する返送経路と、
を有するエタノール製造装置であって、
糖化発酵槽へ供給される混合液のエタノール濃度が4質量％以上、かつ、糖化発酵槽から蒸留槽へ供給される発酵液中のエタノール濃度が15質量％以下となるように調整することを特徴とする、エタノール製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質系バイオマス又は草本系バイオマスのようなリグノセルロース系バイオマス中のヘミセルロース又はセルロースを、酵素法等によって糖類に分解し、さらに酵母を用いてエタノール発酵させることによるエタノール製造方法に関する。また、本発明は、木質系バイオマス又は草本系バイオマスのようなリグノセルロース系バイオマス中のヘミセルロース又はセルロースを、酵素法等によって糖類に分解し、さらに酵母を用いてエタノール発酵させることによるエタノール製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質系バイオマスをはじめとするリグノセルロース系バイオマスは、ヘミセルロース約20％、セルロース約50％、リグニン約30％から構成される。ヘミセルロース及びセルロースは、糖化処理によって糖類へと分解され、さらに酵母のような発酵微生物を用いて発酵させることにより、エタノールを製造することが可能である。ヘミセルロースの糖化によってC5糖類及びC6糖類が得られ、セルロースの糖化によってC6糖類が得られる。
【０００３】
ここで、C5糖類とは、キシロース又はアラビノースのような５炭糖とそのオリゴ糖をいう。C6糖類とは、グルコース又はガラクトースのような６炭糖とそのオリゴ糖をいう。
【０００４】
バイオマスは、比重が小さく嵩高いために、スラリー濃度を高めると、流動性が非常に悪化し、配管での移送が困難になるなど、ハンドリングが困難となる。また、スラリー濃度が高まることで、各種溶媒及び酵素との接触性が低下し、糖化収率が低下する。このため、糖化液の糖濃度を高くすることは困難であり、発酵工程へと供給される糖化液の濃度は、低くならざるを得ない。その結果、発酵液のエタノール濃度も低く、蒸留工程におけるエタノールの蒸留効率も低く、蒸留エネルギーが嵩むという問題がある。反対に、ハンドリング容易のためにスラリー濃度を低くすれば、糖化液の糖濃度が低下し、発酵工程に後続する蒸留工程の負荷がさらに増大してしまう。
【０００５】
特許文献１は、蒸留工程の負荷を軽減するために、酵素を用いてリグノセルロースを糖化させた後、糖化液を濃縮し、濃縮された糖化液を用いてエタノール発酵させることを特徴とするエタノール製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−４５２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されているように、糖化液を濃縮する場合には、膜濃縮装置のような濃縮装置が必要となり、設備投資が増大する。また、糖化液を濃縮するためには時間がかるため、貯蔵設備内における滞留時間が増大し、雑菌が繁殖する危険性が高くなる。雑菌が繁殖すれば、糖化液中の糖が雑菌によって消費されたり、発酵工程での酵母のエタノール変換効率が低下したりするため、蒸留負荷の増大とエタノール製造量の減少に繋がる。
【０００８】
本発明は、特別な設備を必要とせず、発酵工程で得られる発酵液のエタノール濃度を高め、蒸留負荷を軽減し得る、リグノセルロース系バイオマスを原料とするエタノール製造方法及びエタノール製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、鋭意検討した結果、発酵工程終了後の発酵液の一部を糖化工程へと返送すれば、糖化工程から発酵工程へと供給される糖化液にエタノールが含有されるために、発酵工程終了時の発酵液のエタノール濃度を増加させることが可能であることを見出した。さらに、本発明者等は、糖化工程が酵素法による場合には糖化工程及び発酵工程において、糖化工程がそれ以外の場合でも発酵工程において、雑菌の繁殖をエタノールによって防止し得ることも見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
具体的に、本発明は、
粉砕されたリグノセルロース系バイオマスを水及びエタノール溶液と混合する混合工程と、
混合工程により得られた混合液に含有されるリグノセルロース系バイオマスから糖を製造する糖化工程と、
糖化工程によって得られた糖をエタノール発酵させ、糖からエタノールを製造する発酵工程と、
発酵工程によって得られた発酵液を蒸留する蒸留工程と、
を有するエタノール製造方法であって、
糖化工程に供給される混合液中のエタノール濃度が4質量％以上、かつ、発酵工程から蒸留工程へ供給される発酵液中のエタノール濃度が15質量％以下となるように、発酵工程から蒸留工程へ供給される発酵液の一部を、混合工程において使用するエタノール溶液として混合工程へと返送することを特徴とする、エタノール製造方法に関する。
【００１１】
酵素法によってリグノセルロース系バイオマスの糖化処理を行う場合、糖化工程に後続する発酵工程で得られる発酵液は、通常、1質量％〜4質量％以下（原料スラリー濃度を5質量％〜20質量％、糖化効率及び発酵効率を80％とし、不溶成分(バイオマス)を除いた濃度とした場合）のエタノールを含有する。このため、発酵液の一部を糖化工程におけるバイオマスのスラリー調整に用いるか、発酵液の一部をバイオマスのスラリーに添加することにより、バイオマスのスラリー中のエタノール濃度を一定濃度に維持することが可能となる。このとき、糖化液中のエタノール濃度を、４質量％以上で、かつ、糖化酵素に悪影響を与えない濃度以下とすれば、糖化槽内の糖化液に雑菌が繁殖することを防止しつつ、発酵工程へとエタノールを含有する糖化液を供給し得る。
【００１２】
糖化工程では、バイオマスのスラリーに添加されたエタノール濃度は変化しないため、糖化工程終了後に得られる糖化液も、バイオマスのスラリーと同じ濃度のエタノールを含有している。そのため、バイオマスのスラリーと同じエタノール濃度の糖化液が発酵工程へと供給される。発酵工程では、通常のエタノール発酵工程と同様に、糖からエタノールが生成され、発酵工程終了時における発酵液中のエタノール濃度は、糖化工程のエタノール濃度に発酵工程で生成するエタノールを加算した濃度となり、発酵工程終了時の発酵液から不溶成分を除去して得られた発酵液が蒸留工程に供給されて蒸留される。本発明のエタノール製造方法では、発酵工程から蒸留工程に供給される発酵液中のエタノール濃度を、15質量％以下となるように調整し得る。
【００１３】
本発明のエタノール製造方法では、発酵工程に後続する蒸留工程に、通常よりもエタノール濃度の高い発酵液を供給し得る。その結果、エタノールの蒸留に必要なエネルギーを軽減することが可能となる。
【００１４】
前記糖化工程は、酵素糖化処理による糖化工程であることが好ましい。
【００１５】
本発明のエタノール製造方法においては、前記糖化工程の前に、リグノセルロース系バイオマスからリグニンを除去するリグニン除去工程をさらに有することが好ましい。
【００１６】
本発明はまた、
粉砕されたリグノセルロース系バイオマスと水とエタノール溶液との
混合液を供給してリグノセルロース系バイオマスから糖を得る糖化槽と、
糖化槽から得られた糖をエタノール発酵させる発酵槽と、
発酵槽から得られた発酵液を蒸留する蒸留装置と、
発酵槽から蒸留槽へ供給される発酵液の一部を、混合槽において使用するエタノール溶液として混合槽へと返送する返送経路と、
を有するエタノール製造装置であって、
糖化槽に供給される混合液中のエタノール濃度が4質量％以上、かつ、発酵槽から蒸留槽へ供給される発酵液中のエタノール濃度が15質量％以下となるように調整されることを特徴とする、エタノール製造装置に関する。
【００１７】
本発明はまた、
粉砕されたリグノセルロース系バイオマスと水とエタノール溶液との混合液を供給してリグノセルロース系バイオマスから糖を得、得られた糖をエタノール発酵させる糖化発酵槽と、
糖化発酵槽から得られた発酵液を蒸留する蒸留装置と、
糖化発酵槽から蒸留槽へ供給する発酵液の一部を、混合槽において使用するエタノール溶液として混合槽へと返送する返送経路と、
を有するエタノール製造装置であって、
糖化発酵槽へ供給される混合液のエタノール濃度が4質量％以上、かつ、糖化発酵槽から蒸留槽へ供給される発酵液中のエタノール濃度が15質量％以下となるように調整することを特徴とする、エタノール製造装置に関する。
【００１８】
本発明においては、糖化槽内又は糖化発酵槽内のエタノール濃度、発酵液中のエタノール濃度は、エタノール濃度計のような測定器によって測定され得る。発酵液の糖化槽又は糖化発酵槽への返送量は、測定器によって得られたエタノール測定値、糖化槽又は糖化発酵槽に供給する原料濃度、及び想定される発酵効率に応じて、制御されることが可能である。
【００１９】
なお、本発明のエタノール製造方法においては、糖化工程が酵素法である場合には、酵素糖化処理によってリグノセルロース系バイオマスから糖を製造する糖化槽と、糖化槽から得られる糖化液をエタノール発酵させる発酵槽とを兼ねた一つの糖化発酵槽を用いて、糖化工程及び発酵工程を連続して行ってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、蒸留負荷を軽減し、エタノールの製造コストを下げることが可能となる。糖化工程が酵素法の場合には糖化工程及び発酵工程において、それ以外の糖化方法の場合でも発酵工程においては、雑菌の増殖を防止することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】エタノール製造方法の従来技術の一例を説明する図を示す。
【図２】実施例１のエタノール製造方法を説明する図を示す。
【図３】実施例２のエタノール製造方法を説明する図を示す。
【図４】比較例のエタノール製造方法を説明する図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されない。
【００２３】
［従来のエタノール製造方法］
図１は、酵素法によるエタノール製造方法の従来技術の一例を説明する図を示す。
【００２４】
（前処理）
まず、サトウキビバガスのようなリグノセルロース系バイオマス（以下、「バイオマス」と表示する）は、破砕機又は粉砕機によって粉砕される。このとき、平均径30〜50mm以下（より好ましくは、10mm以下）の小片とされることが好ましい。
【００２５】
粉砕されたバイオマスは、水酸化ナトリウムのような金属水酸化物を用いてアルカリ処理されるか、エタノールに浸漬されることが好ましい。このような処理によって、バイオマスに含有されているリグニンの一部が除去され、セルロース及びヘミセルロースと糖化酵素との反応性が向上する。
【００２６】
（混合工程）
粉砕されたバイオマス、又は粉砕後にアルカリ処理若しくはエタノール浸漬をされたバイオマスと水とは、混合槽１へと供給される。バイオマスと水は混合槽１内で混合されてスラリーとされる。スラリーの固形分濃度は、糖化効率及びハンドリングの観点から、通常は40質量％以下に調整される。一方、精製工程のエネルギーを考慮し、発酵後エタノール濃度ができるだけ高くなる濃度に調整される。
【００２７】
（糖化工程）
粉砕されたバイオマスのスラリーは、次に糖化槽２へと供給される。バイオマスに含有されるセルロース又はヘミセルロースは、糖化槽２内で、例えば、セルラーゼ又はヘミセルラーゼのような加水分解酵素によって処理され、糖が得られる。市販されている酵素の替わりに、加水分解酵素を生成する微生物をスラリーに添加してもよい。糖化槽内のスラリーを30℃〜60℃で24〜96時間程度維持することにより、セルロース又はヘミセルロースの加水分解（糖化工程）が行われることが好ましい。
【００２８】
（発酵工程）
糖化工程が終了した後、得られた糖化液は、発酵槽３へと供給される。発酵槽３内では、酵母によって糖がエタノール発酵され、エタノールが得られる。発酵工程は、公知の発酵方法を採用することができる。発酵工程によって、糖化液に含有されていたC5糖類及びC6糖類は、エタノールへと変換される。酵母の替わりに、糖をエタノール発酵させる酵素を糖化液に添加してもよい。
【００２９】
発酵槽３内の発酵液を30℃〜40℃で24時間程度維持することにより、エタノール発酵（発酵工程）が行われることが好ましい。一般的なプロセスの発酵工程では、発酵工程終了時における発酵液のエタノール濃度は、1質量％〜4質量％程度である。
【００３０】
図１に示されるエタノール製造方法では、混合工程を混合槽１内で行い、糖化工程を糖化槽２内で行っているが、糖化槽２に粉砕されたバイオマスと水とを供給して混合し、バイオマスのスラリーとした後、糖化槽２内で糖化工程を行ってもよい。すなわち、混合工程及び糖化工程を、糖化槽２内で連続して行ってもよい。後述する図２に示される実施例１及び図４に示される比較例のエタノール製造方法についても同様である。
【００３１】
（蒸留工程）
発酵工程後の発酵液は、蒸留装置４へと供給され、蒸留される。蒸留によって蒸留エタノールが得られる。蒸留工程によって得られる蒸留液は、固形物及びエタノール以外の成分が除去されている。蒸留工程は、蒸留酒の製造方法として公知の蒸留方法を採用することができる。
【００３２】
蒸留エタノールは、適宜、脱水処理のような高度処理を施された後、貯蔵タンクのような貯蔵設備へと移送され、そこで貯蔵される。
【００３３】
＜蒸留エネルギー＞
バイオマスと水を、質量比で20：80の比率で混合し、20質量％のスラリーを調製し、このスラリーを糖化工程へと供給する場合、バイオマス中のセルロース（原料バイオマス中のセルロース含有率は50質量％）の70％が糖化されると仮定すると、糖化工程終了後の糖化液は、糖を7.7質量％の濃度で含有する。糖を7.7質量％含有するこの糖化液を発酵工程に供給する。
【００３４】
発酵工程の糖→エタノール変換効率を80％と仮定すると、発酵工程終了時の発酵液は、エタノールを3.8質量％の濃度（不溶成分を除いた濃度）で含有する。
【００３５】
不溶成分を除去し、エタノールを3.8質量％含有するこの発酵液を蒸留工程へと供給し、蒸留装置３によって蒸留する場合、蒸留エタノール1kgを得るために必要なエネルギーは、約6MJと算出される。ここで、蒸留エタノールの純度は、85質量％と仮定している。
【００３６】
なお、表１は、上記仮定条件における糖化工程の前後及び発酵工程後におけるバイオマス、水、糖及びエタノールの質量比率を示す。
【００３７】
【表１】
2013126395.tif 000003
【００３８】
［実施例１のエタノール製造方法］
図２は、実施例１のエタノール製造方法を説明する図を示す。実施例１のエタノール製造方法は、糖化工程におけるエタノール濃度を4質量％以上とし、かつ、発酵槽から蒸留装置へと供給する発酵液中のエタノール濃度（糖化工程のエタノール濃度に、発酵工程で生成するエタノールを加算し、不溶成分を除去した後の濃度）が15質量％以下の範囲となるように、発酵工程から蒸留工程に供給される発酵液の一部を、混合工程へと返送することを特徴としている。それ以外は、図１に示される製造方法と同じである。
【００３９】
混合工程への発酵液の返送量（返送経路７への返送量）は、混合槽１内のスラリーのエタノール濃度を測定するエタノール濃度計５と、発酵槽３内の発酵液のエタノール濃度を測定するためのエタノール濃度計６を設置し、その測定値及び原料スラリー濃度に基づいて、弁７の開度を調整することによって調整され得る。
【００４０】
エタノール濃度が4質量％以上であれば、糖化工程を実施する間、エタノールの静菌作用により、スラリー又は糖化液中に雑菌が繁殖することが防止され得る。一方、エタノール濃度が15質量％を超えると、糖化酵素に悪影響を与えたり、後続する発酵工程において、酵母の機能が損なわれたりするおそれがある。
【００４１】
発酵工程終了時における発酵液中のエタノール濃度は、1質量％〜4質量％程度である。本発明においては、糖化工程から発酵工程へと供給される糖化液のエタノール濃度は4質量%以上であり、発酵工程終了時の発酵液中のエタノール濃度は、その濃度よりも1質量％〜4質量％高くなる。発酵工程終了時の発酵液のエタノール濃度は、15質量％が上限と考えられるため、糖化工程のエタノール濃度は、最高でも14質量％以下とすることが好ましい。
【００４２】
すなわち、糖化工程におけるエタノール濃度は、発酵工程においては4質量％以上、かつ、発酵槽から蒸留装置へと供給する発酵液中のエタノール濃度（糖化工程エタノール濃度に発酵工程で生成するエタノールを加算し、不溶成分を除去した後の濃度)は、15質量％以下とすることが好ましい。
【００４３】
＜蒸留エネルギー＞
バイオマスと水を、質量比で20：80の比率で混合し、20質量％のスラリーを調製し、このスラリーを糖化工程へと供給する場合、バイオマス中のセルロースの70％糖化されると仮定すると、糖化工程終了後の糖化液は、糖を7.7質量％の濃度で含有する。
【００４４】
ここで、糖化工程におけるスラリー（又は糖化液）のエタノール濃度（不溶成分を除いた後の濃度）が6.4質量％となるように、発酵工程から蒸留工程へ供給され発酵液の一部を混合工程へと返送すると仮定する。糖化工程では、エタノールは生成されないため、糖化工程終了時の糖化液は、エタノールを6.4質量％の濃度で含有する。糖濃度は、図１に示される従来技術と同じく、7.7質量％である。
【００４５】
この糖化液を発酵工程に供給した場合、発酵工程の糖→エタノール変換効率を80％と仮定すると、発酵工程終了時の不溶成分を除いた発酵液は、エタノールを10質量％の濃度で含有する。エタノールを10質量％含有するこの発酵液を蒸留工程へと供給し、蒸留装置によって蒸留する場合、蒸留エタノール1kgを得るために必要なエネルギーは、約3MJと算出される。
【００４６】
実施例１においては、混合工程へと返送される発酵液中に含有されるエタノールは、後述する比較例とは異なり、蒸留工程を経ていない。このため、製品となる蒸留エタノール1kgあたりに必要な蒸留エネルギーも、約3MJであり、比較例よりも同量の蒸留エタノールを得るために必要なエネルギーは、40％程度に軽減され得る。また、エタノール濃度が高まったことで、エタノール1kgを得るために蒸留工程に供する液量が減り、蒸留装置の小型化を図ることが可能となり、装置コストも軽減し得る。
【００４７】
なお、表２は、上記仮定条件（実施例１）における発酵液混合前、糖化工程の前後及び発酵工程後におけるバイオマス、水、糖及びエタノールの質量比率を示す。
【００４８】
【表２】
2013126395.tif 000004
【００４９】
図３は、実施例２のエタノール製造方法を説明する図を示す。実施例２のエタノール製造方法は、糖化工程及び発酵工程を１基の槽（糖化発酵槽１２）内で連続して行うこと以外、実施例１と同じである。実施例２のエタノール製造方法は、実施例１のエタノール製造方法と同じ効果を発揮することが可能であり、糖化工程の前後及び発酵工程後におけるバイオマス、水、糖及びエタノールの質量比率は、表２と同様である。
【００５０】
図３に示される実施例２のエタノール製造方法では、混合工程を混合槽１内で行い、糖化発酵工程を糖化発酵槽１２内で行っているが、糖化発酵槽１２に粉砕されたバイオマスと水とを供給して混合し、バイオマスのスラリーとした後、糖化工程を行ってもよい。すなわち、混合工程及び糖化発酵工程を、糖化発酵槽１２内で連続して行ってもよい。
【００５１】
［比較例のエタノール製造方法］
図４は、比較例のエタノール製造方法を説明する図を示す。比較例のエタノール製造方法は、糖化工程におけるエタノール濃度を4質量％以上、かつ、発酵槽から蒸留装置へと供給する発酵液中のエタノール濃度（糖化工程エタノール濃度に発酵工程で生成するエタノールを加算し、不溶成分を除いた後の濃度）が15質量％以下の範囲となるように、蒸留工程で得られるエタノール（蒸留エタノール）の一部を、エタノール返送経路１１を経て混合工程へと返送することを特徴としている。それ以外は、図１に示される製造方法及び図２に示される実施例１と同じである。エタノールの返送量は、蒸留エタノールのエタノール濃度を測定するエタノール濃度計９と、糖化槽内のバイオマススラリー（又は糖化液）のエタノール濃度を測定するためのエタノール濃度計５を設置し、その測定値、及び糖化槽に供給される原料スラリー濃度に基づいて、弁１０の開度を調整することによって調整され得る。
【００５２】
エタノール濃度が4質量％以上であれば、糖化工程を実施する間、エタノールの静菌作用により、スラリー又は糖化液中に雑菌が繁殖することが防止され得ることは、実施例と同じである。
【００５３】
＜蒸留エネルギー＞
ここで、糖化工程におけるスラリー（又は糖化液）のエタノール濃度が6.4質量％となるように、蒸留工程で得られたエタノールの一部を混合工程へと返送すると仮定する。糖化工程では、エタノールは生成されないため、糖化工程終了時の糖化液は、エタノールを6.4質量％の濃度で含有する。糖濃度は、図１に示される従来技術及び図２に示される実施例１と同じく、7.7質量％である。
【００５４】
この糖化液を発酵工程に供給した場合、発酵工程の糖→エタノール変換効率を80％と仮定すると、発酵工程終了時の発酵液は、実施例と同様、エタノールを10質量％の濃度で含有する。不溶成分が除去され、エタノールを10質量％含有するこの発酵液を蒸留工程へと供給し、蒸留装置によって蒸留する場合、蒸留エタノール1kgを得るために必要なエネルギーは、約3MJと算出される。
【００５５】
しかし、蒸留後エタノールの62％（5.1/(5.1＋3.1)×100(%)）を混合工程へと返送するため、蒸留されたエタノールのうち実際の製品となるエタノールは38％に過ぎない。このため、製品となる蒸留エタノール1kgあたりに必要な蒸留エネルギーは、3/0.38=7.9MJと算出される。
【００５６】
すなわち、図４に示される比較例の製造方法では、蒸留エタノールを製造するための蒸留エネルギーを軽減し得ず、蒸留装置の小型化を図ることもできない。
【００５７】
なお、表３は、上記仮定条件（比較例）における発酵液混合前、糖化工程の前後及び発酵工程後におけるバイオマス、水、糖及びエタノールの質量比率を示す。
【００５８】
【表３】
2013126395.tif 000005
【００５９】
蒸留工程によって得られるエタノールの濃度を85質量％と仮定すると、表４に示されるように、発酵工程によって得られるエタノール8.2の62％である5.1が混合工程へと返送され、製品として出荷されるのは、残部である3.1に過ぎない。
【００６０】
【表４】
2013126395.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のエタノール製造方法及びエタノール製造装置は、バイオエタノール製造分野において有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１：混合槽
２：糖化槽
３：発酵槽
４：蒸留装置
５，６，９：エタノール濃度計
７，１０：弁
８：返送経路
１１：エタノール返送経路
１２：糖化発酵槽
【図１】
2013126395.tif 000007
【図２】
2013126395.tif 000008
【図３】
2013126395.tif 000009
【図４】
2013126395.tif 000010