(57)【要約】【課題】化学的処理を施したリグノセルロース原料を効率的に洗浄し糖化に適した原料を提供する。【解決手段】リグノセルロース原料に糖化に適した原料とする処理を施す化学的処理し、前記化学的処理が施された原料(原料懸濁液)を洗浄ドレーナーで原料に対して洗浄水を供給し同時に脱水することにより原料に付着している不純物を除去する。前記洗浄した原料を固液分離装置で固形分(原料)と液体分に分離する固液分離し、分離された原料を酵素糖化処理工程で酵素糖化処理する。前記酵素糖化処理工程で発酵微生物を併用してリグノセルロース系原料の酵素糖化反応による処理と生成糖類の発酵微生物による発酵処理とを併用して行うことによりエタノールを生産する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース原料に化学的処理を施し、前記化学的処理が施された原料(原料懸濁液)を洗浄ドレーナーで原料に対して洗浄水を供給すると同時に脱水することにより原料に付着している不純物を除去し、前記不純物を除去した原料を固液分離装置で固形分(原料)と液体分に分離し、前記固液分離装置で分離された固形分（原料）を酵素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酵素糖化処理方法。
【請求項２】
前記酵素糖化処理が、糖化酵素と糖類を発酵基質とする発酵微生物を併用してリグノセルロース系原料の酵素糖化反応による処理と生成糖類の発酵微生物による発酵処理とを併用して行って糖類と共に発酵生成物を生成する併行糖化発酵処理である請求項１に記載のリグノセルロース系原料の酵素糖化処理方法。
【請求項３】
前記化学的処理の前に機械的処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリグノセルロース系原料の酵素糖化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的処理を施したリグノセルロース原料を効率的に洗浄し糖化に適した原料を提供する方法に関する。
【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バイオマスの加水分解を行う酵素糖化法がある。糖化に適したリグノセルロース原料を得るための前処理方法として、リグノセルロース原料に含まれるリグニン等の不純物を除去するために酸処理、アルカリ処理等の化学的処理等の方法が報告されている。リグノセルロース原料に化学的処理を施した場合、原料に化学薬品が付着（混合）しているため、原料を糖化処理する前に原料から化学薬品（酸、アルカリ等）を可能な限り除去しておく必要がある。連続的なエタノール製造工程において、効率的にエタノールを生産するためには、化学的処理を施した原料に付着（混合）している化学薬品を連続的に効率的に原料から除去し糖化に適した原料を提供する方法の開発が望まれている。
化学的処理を施したバイオマス原料から糖化に用いる原料(固形分)を回収する方法として、アルカリ処理したセルロース含有物を脱イオン水や酸性水溶液に浸漬する方法、あるいはセルロース含有物を静置したところに脱イオン水や酸性水溶液を通液させる方法（特許文献１）、セルロースをベルトコンベアー上に載せて洗浄水の入った処理槽を通過させる方法（特許文献２）が報告されている。しかし、前記のセルロースを洗浄液中に浸漬させたり、洗浄液中を通過させる方法では、セルロースが洗浄液中に分散して洗浄後のセルロースの回収率が低下したり、洗浄液を交換しないと洗浄液中にアルカリ処理で抽出された不純物の濃度が上昇することが懸念される。また、静置させたセルロースに洗浄液を通過させる方法では、バッチ式で行なうため連続的な処理には適していない。従って、連続的なエタノール製造工程において、原料に付着した化学薬品を連続的に効率良く洗浄するシステム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２０１１−１３５８６９号公報
【特許文献２】特開２０１２−４４８８０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、化学的処理を施したリグノセルロース原料を効率的に洗浄し糖化に適した原料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、化学的処理が施されたリグノセルロース原料(原料懸濁液)を洗浄ドレーナーで原料に対して洗浄水を供給し同時に脱水することにより原料に付着している不純物を除去し、前記洗浄した原料を固液分離装置で固形分(原料)と液体分に分離すことにより糖化又は糖化発酵に適した原料を提供することができることを見出し、下記発明を完成した。本発明は、以下の各発明を包含する。
【０００６】
（１）リグノセルロース原料に化学的処理を施し、前記化学的処理が施された原料(原料懸濁液)を洗浄ドレーナーで原料に対して洗浄水を供給すると同時に脱水することにより原料に付着している不純物を除去し、前記不純物を除去した原料を固液分離装置で固形分(原料)と液体分に分離し、前記固液分離装置で分離された固形分（原料）を酵素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酵素糖化処理方法。
【０００７】
（２）前記酵素糖化処理が、糖化酵素と糖類を発酵基質とする発酵微生物を併用してリグノセルロース系原料の酵素糖化反応による処理と生成糖類の発酵微生物による発酵処理とを併用して行って糖類と共に発酵生成物を生成する併行糖化発酵処理である（１）項に記載のリグノセルロース系原料の酵素糖化処理方法。
【０００８】
（３）前記化学的処理の前に機械的処理を行うことを特徴とする（１）項又は（２）項に記載のリグノセルロース系原料の酵素糖化処理方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、化学的処理を施したリグノセルロース原料に含まれる化学薬品、リグニン等の不純物を効率的に洗浄し糖化に適した原料を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の化学的処理を施したリグノセルロース原料を連続的に洗浄する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１２】
＜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、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、バガスなどの農産廃棄物、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。なお、本発明におけるリグノセルロース系原料としては、木材由来の紙、古紙、パルプ、パルプスラッジ等も利用可能である。
【００１３】
前記木質系のリグノセルロース系原料の中でも、林地残材（樹皮、枝葉を含む）、樹皮が好ましい。例えば、製紙原料用として一般に用いられるユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）属又はアカシア（Ａｃａｃｉａ）属等の樹種の樹皮は、製紙原料用の製材工場やチップ工場等から安定して大量に入手可能であるため、特に好適に用いられる。
【００１４】
＜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。機械的処理としては、破砕、裁断、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、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。
【００１５】
前記機械的処理の前工程又は後工程として、異物（石、ゴミ、金属、プラステック等のリグノセルロース以外の異物）を除去するための洗浄工程や洗浄した原料に含まれる水を脱水するための脱水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、原料に洗浄水を供給して原料に混合されている異物を除く方法、あるいは、原料を水中に浸漬し異物を沈降させて取り除く方法等が挙げられる。また、メタルトラップ等の洗浄装置を用いて異物を原料から分離する方法が挙げられる。
原料に異物が含まれていると、破砕や磨砕等の機械的処理に要する消費電力が増加したり、機械的処理で用いるレファイナーのディスク（プレート）等の装置の部品を破損させる可能性がある。また、異物が原因となって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、洗浄工程を導入することが望ましい。
【００１６】
＜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、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムから選ばれる１種以上のアルカリ薬品、又は、亜硫酸ナトリウムと前記アルカリ薬品の中から選ばれる１種以上のアルカリ薬品を含有する溶液に浸漬する化学的処理を含む前処理である。また、オゾン、二酸化塩素などの酸化剤による化学的処理も可能である。
化学的処理は、前記機械的処理と組み合わせてそれらの前処理の後処理として行うことが好適である。
【００１７】
化学的処理で使用する薬品の添加量は、状況に応じて任意に調製可能であるが、薬品コスト低下の面から、またセルロースの溶出・過分解による収率低下防止の面から、リグノセルロース系原料の絶乾１００質量部に対して５０質量部以下であることが望ましい。化学的処理における薬品の水溶液への浸漬時間及び処理温度は、使用する原料や薬品によって任意に設定可能であるが、処理時間２０〜９０分、処理温度８０〜２００℃が好ましい。処理条件を厳しくすることで、原料中のセルロースの液側への溶出又は過分解が起こる場合もあるため、処理時間は７０分以下、処理温度は１８０℃以下であることが好ましい。
【００１８】
化学的処理として、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対して１０〜５０質量％の亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として０．１〜５質量％のアルカリを添加することもできる。リグノセルロースに亜硫酸ナトリウムを前記の添加量で単独で添加して加熱処理すると、加水分解中に酢酸等の有機酸が生成するためｐＨの低下が起こり加水分解液が酸性となる。加水分解液が酸性の条件下で加水分解を継続すると加水分解で生成されたキシロースがフルフラールに変換するという問題が発生する。フルフラールは、エタノール発酵の阻害物質となるため可能な限り生成させないことが望ましい。また、発酵基質であるキシロースの収率が低下するため、結果としてエタノール生産効率が低下する。リグノセルロース原料に前記の添加量で亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤としてアルカリを添加して加熱処理することにより、加水分解中のｐＨが中性〜弱アルカリ性に維持されるため、フルフラールの生成及びキシロースの収率低下を抑制することができる。
【００１９】
前記ｐＨ調整剤として用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられるが、これらの薬品に特に限定されない。
【００２０】
前記、リグノセルロース原料（乾燥重量）に対して１０〜５０質量％の亜硫酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として０．１〜５質量％のアルカリを添加して加熱処理を行う場合の加熱処理温度は、８０〜２００℃が好ましく、１２０〜１８０℃がさらに好ましい。また、加熱処理時間は、１０〜３００分で行うことができるが、３０〜１２０分が好ましい。処理条件を厳しくすることで、原料中のセルロースの液側への溶出又は過分解が起こる場合もあるため、処理温度は、１８０℃以下、処理時間は１２０分以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明では、図１に示すように、前記化学的処理を施したリグノセルロース原料を洗浄ドレーナーＳＤの原料供給口１から供給し、洗浄ドレーナーＳＤ内で原料を移動させながら原料に対して洗浄水を供給する。洗浄された原料は洗浄ドレーナーＳＤの原料排出口２から排出される。洗浄に使用された洗浄液は廃液として廃液排出口３から排出されて廃液移送ライン４を経由して廃水タンクＷＴに蓄積される。原料に対する洗浄水の供給量は、原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇが望ましく、原料１ｋｇに対して洗浄水５０〜２００ｋｇがさらに望ましい。洗浄水としては、水、酸性水等、原料に悪影響を及ぼさない水溶液であれば特に制限なく用いることができる。
前記洗浄ドレーナーで洗浄することにより、化学的処理によりリグノセルロースから溶出した不純物（リグニン等）を含む化学薬品を連続的に効率よく除去することができる。
【００２２】
前記洗浄ドレーナーＳＤの原料排出口２から排出された原料は、次に固液分離装置Ｓに移送されて固形分(原料)と液体分に分離される。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、スクリーン等が挙げられる。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。
【００２３】
（磨砕処理）
図１に示すように、固液分離された固形分（原料)をレファイナーＲのディスク（プレート）のクリアランスを０．１〜２．０ｍｍの範囲に設定し磨砕する。レファイナーのディスク（プレート）のクリアランスは、０．１〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。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。
前記固液分離された固形分（原料)をレファイナーＲへ供給する前に原料に水を供給しておく方が原料が移送され易くなるため望ましい。
【００２４】
前記の磨砕処理が施されたリグノセルロース系原料を次の糖化工程又は糖化発酵工程へ移送する前に固液分離装置で脱水しておくことが望ましい。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、スクリーン等が挙げられる。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。
【００２５】
前記の磨砕処理した原料（又は、磨砕処理し固液分離装置で脱水した原料）は、糖化工程あるいは糖化発酵工程へ移送し糖化発酵の原料として用いる。
【００２６】
前記の糖化工程あるいは糖化発酵工程で用いる原料は、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移送することで、好適ｐＨ、好適温度外に酵素が晒されることによる酵素の失活を防ぐことができる。
【００２７】
＜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。
【００２８】
＜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、生成された糖が酵母によりエタノールに発酵される。
【００２９】
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。
【００３０】
併行糖化発酵で使用するセルロース分解酵素は、セロビオヒドロラーゼ活性、エンドグルカナーゼ活性、ベータグルコシダーゼ活性を有する、所謂セルラーゼと総称される酵素である。
各セルロース分解酵素は、夫々の活性を有する酵素を適宜の量で添加しても良いが、市販されているセルラーゼ製剤は、上記の各種のセルラーゼ活性を有すると同時に、ヘミセルラーゼ活性も有しているものが多いので市販のセルラーゼ製剤を用いれば良い。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
発酵用に用いられる微生物としては酵母などが用いられる。酵母としては、サッカロマイセス・セラビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）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酵母を用いることができる。遺伝子組換酵母としては、六炭糖と五炭糖を同時に発酵できる酵母、等を特に制限なく用いることができる。酵母は、培地などと同時に添加しても良い。
【００３５】
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の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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
＜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。
【００４０】
＜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、酵素、リグニン、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】
【００４１】
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。
【００４２】
［実験例１]
［前処理］
チップ状のユーカリ・グロブラスの林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）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に調製し混合した。図１に示すように、前記原料懸濁液を加熱処理装置COで１７０℃で１時間加熱後、原料懸濁液を原料供給口１から洗浄ドレーナーＳＤへ供給し、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水３００ｋｇを供給し原料を洗浄した。洗浄後の廃水は洗浄ドレーナーの脱水液排出口３から排出し、脱水液排出ライン４を経由して廃液タンクＷＴへ移送した。
洗浄ドレーナーＳＤの原料排出口２から排出された原料懸濁液をスクリュープレス（富国工業社製、ＳＨＸ―２００Ｘ１５００Ｌ、メッシュサイズ１．２ｍｍ）で固形分（原料１）と液体分に固液分離した。前記スクリュープレスで分離した固形分に連続的に水を添加しレファイナー（熊谷理器工業製、ＫＲＫ高濃度ディスクレファイナー）でディスクのクリアランスを１．０ｍｍに設定し磨砕した。この磨砕した原料懸濁液をスクリュープレス（富国工業社製、ＳＨＸ―２００Ｘ１５００Ｌ、メッシュサイズ１．２ｍｍ）で固形分（原料１）と液体分に固液分離した。固液分離後の固形分（原料１）を原料として糖化試験を実施し糖収率(対原料)を算出した。また、原料のカッパー価（リグニン含量の指標）をＪＩＳＰ８２１１に準拠の測定法で測定した。結果を表１に示す。
［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下記の方法で試験管内で糖化試験を行った。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。
【００４３】
［実験例２]
実験例１において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水２００ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料２とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の方法で試験した。結果を表１に示す。
【００４４】
［実験例３]
実験例１において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水１５０ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の方法で試験した。結果を表１に示す。
【００４５】
［実験例４]
実験例１において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水１００ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料４とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の方法で試験した。結果を表１に示す。
【００４６】
［実験例５]
実験例１において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水５０ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料５とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の方法で試験した。結果を表１に示す。
【００４７】
［実験例６]
実験例１において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水１０ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料６とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の方法で試験した。結果を表１に示す。
【００４８】
［実験例７]
実験例１において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料７とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の方法で試験した。実験例７を比較例とした。結果を表１に示す。
【００４９】
［実験例８]
実験例１において、洗浄ドレーナーＳＤで洗浄を行わない試験（洗浄ドレーナーＳＤを省略した試験）を実験例８とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料８とした。実験例８を比較例とした。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１に示すように、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給した試験（実験例１〜６）では、原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給した試験(実験例７)及び洗浄を行わない試験（実験例８）と比較し、糖収率が高く、カッパー価が低かった。
以上の結果から、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給し原料を洗浄することにより、原料に付着している化学的処理で用いた薬液（リグニン等の不純物含有）が効率よく除去された結果、糖化が効率良く進んだもの推定できる。
【００５２】
［実験例９]
実験例１で得られた固形分(原料１)を原料として用いて下記の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表２に示す。
［糖化発酵試験］
液体培地Ａ（ポリペプトン５ｇ／Ｌ、酵母エキス３ｇ／Ｌ、麦芽エキス３ｇ／Ｌ、グルコース３０ｇ／Ｌ、蒸留水に溶解、ｐＨ  ５．６）１００ｍｌと液体培地Ｂ（ポリペプトン１５ｇ／Ｌ、酵母エキス１０ｇ／Ｌ、麦芽エキス１０ｇ／Ｌ：蒸留水に溶解）２０ｍｌを混合した培地で市販酵母（商品名：Ｍａｕｒｉｖｉｎ: Ｍａｕｒｉ Ｙｅａｓｔ Ａｕｓｔｒａｌｉａ Ｐｔｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ）を３０℃、２４時間培養した。培養後の培養液１００ｍｌを遠心分離（５０００ｒｐｍ、２０分間）し、上清を取り除き培養液の容量を１０ｍｌに調製（酵母を集菌）した（濃縮酵母菌体）。
３００ｍｌ容三角フラスコ（滅菌済）に原料の最終濃度が５質量％になるように添加した。次に、濃縮酵母菌体１０ｍｌ、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３０℃で２４時間培養（糖化発酵）した。培養後の培養液を遠心分離（５０００ｒｐｍ、２０分間）し、上清液のエタノール濃度を測定した。
【００５３】
［実験例１０]
実験例２で得られた固形分(原料２)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表２に示す。
【００５４】
［実験例１１]
実験例３で得られた固形分(原料３)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表２に示す。
【００５５】
［実験例１２]
実験例４で得られた固形分(原料４)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表２に示す。
【００５６】
［実験例１３]
実験例５で得られた固形分(原料５)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表２に示す。
【００５７】
［実験例１４]
実験例６で得られた固形分(原料６)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表２に示す。
【００５８】
［実験例１５]
実験例７で得られた固形分(原料７)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。実験例１５を比較例とした。結果を表２に示す。
【００５９】
［実験例１６]
実験例８で得られた固形分(原料８)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。実験例１６を比較例とした。結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
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【００６１】
表２に示すように、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給した試験（実験例９〜１４）では、原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給した試験(実験例１５)及び洗浄を行わない試験（実験例１６）と比較し、エタノール濃度が高かった。
以上の結果から、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給し原料を洗浄することによりエタノール生産性を高めることができる。
【００６２】
［実験例１７]
［前処理］
チップ状のユーカリ・グロブラスの林地残材（樹皮７０％、枝葉３０％）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）に対して水酸化カルシウム２００ｇを添加後、水を添加し水溶液の容量を１０Lに調製し混合した。図１に示すように、前記原料懸濁液を加熱処理装置COで１７０℃で１時間加熱後、原料懸濁液を原料供給口１から洗浄ドレーナーＳＤへ供給し、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水３００ｋｇを供給し原料を洗浄した。以下の操作は全て実験例１と同様の方法で実施した。スクリュープレスで固液分離した固形分を原料１７とした。結果を表３に示す。
【００６３】
［実験例１８]
実験例１７において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水２００ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料１８とした。それ以外の操作は全て実験例１７と同様の方法で試験した。結果を表３に示す。
【００６４】
［実験例１９]
実験例１７において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水１５０ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料１９とした。それ以外の操作は全て実験例１７と同様の方法で試験した。結果を表３に示す。
【００６５】
［実験例２０]
実験例１７において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水１００ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料２０とした。それ以外の操作は全て実験例１７と同様の方法で試験した。結果を表３に示す。
【００６６】
［実験例２１]
実験例１７において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水５０ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料２１とした。それ以外の操作は全て実験例１７と同様の方法で試験した。結果を表３に示す。
【００６７】
［実験例２２]
実験例１７において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水１０ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料２２とした。それ以外の操作は全て実験例１７と同様の方法で試験した。結果を表３に示す。
【００６８】
［実験例２３]
実験例１７において、洗浄ドレーナーＳＤで原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給し原料を洗浄した。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料２３とした。それ以外の操作は全て実験例１７と同様の方法で試験した。実験例２３を比較例とした。結果を表３に示す。
【００６９】
［実験例２４]
実験例１７において、洗浄ドレーナーＳＤで洗浄を行わない試験（洗浄ドレーナーＳＤを省略した試験）を実験例２４とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料２４とした。実験例２４を比較例とした。結果を表３に示す。
【００７０】
【表３】
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【００７１】
表３に示すように、化学的処理で水酸化カルシウムを用いた場合においても洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給した試験（実験例１７〜２２）では、原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給した試験(実験例２３)及び洗浄を行わない試験（実験例２４）と比較し、糖収率が高く、カッパー価が低かった。
【００７２】
［実験例２５]
実験例１７で得られた固形分(原料１７)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表４に示す。
【００７３】
［実験例２６]
実験例１８で得られた固形分(原料１８)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表４に示す。
【００７４】
［実験例２７]
実験例１９で得られた固形分(原料１９)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表４に示す。
【００７５】
［実験例２８]
実験例２０で得られた固形分(原料２０)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表４に示す。
【００７６】
［実験例２９]
実験例２１で得られた固形分(原料２１)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表４に示す。
【００７７】
［実験例３０]
実験例２２で得られた固形分(原料２２)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表４に示す。
【００７８】
［実験例３１]
実験例２３で得られた固形分(原料２３)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。実験例３１を比較例とした。結果を表４に示す。
【００７９】
［実験例３２]
実験例２４で得られた固形分(原料２４)を原料として用いて試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。実験例３２を比較例とした。結果を表４に示す。
【００８０】
【表４】
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【００８１】
表４に示すように、化学的処理で水酸化カルシウムを用いた場合においても、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給した試験（実験例２５〜３０）では、原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給した試験(実験例３１)及び洗浄を行わない試験（実験例３２）と比較し、エタノール濃度が高かった。
【００８２】
［実験例３３]
実験例１において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例３３とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３３とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００８３】
［実験例３４]
実験例２において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例３４とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３４とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００８４】
［実験例３５]
実験例３において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例３５とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３５とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００８５】
［実験例３６]
実験例４において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例３６とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３６とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００８６】
［実験例３７]
実験例５において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例３７とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３７とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００８７】
［実験例３８]
実験例６において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例３８とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３８とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００８８】
［実験例３９]
実験例７において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例３９とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料３９とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００８９】
［実験例４０]
実験例８において、一軸破砕機で破砕しない試験を実験例４０とした。レファイナーで磨砕後、スクリュープレスで分離した固形分を原料４０とした。それ以外の操作は全て実験例１と同様の操作で実施した。結果を表５に示す。
【００９０】
【表５】
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【００９１】
表５に示すように、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給した試験（実験例３３〜３８）では、原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給した試験(実験例３９)及び洗浄を行わない試験（実験例４０）と比較し、糖収率が高く、カッパー価が低かった。
以上の結果から、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給し原料を洗浄することにより、原料に付着している化学的処理で用いた薬液（リグニン等の不純物含有）が効率よく除去された結果、糖化が効率良く進んだもの推定できる。
【００９２】
［実験例４１]
実験例３３で得られた固形分(原料３３)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【００９３】
［実験例４２]
実験例３４で得られた固形分(原料３４)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【００９４】
［実験例４３]
実験例３５で得られた固形分(原料３５)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【００９５】
［実験例４４]
実験例３６で得られた固形分(原料３６)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【００９６】
［実験例４５]
実験例３７で得られた固形分(原料３７)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【００９７】
［実験例４６]
実験例３８で得られた固形分(原料３８)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【００９８】
［実験例４７]
実験例３９で得られた固形分(原料３９)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【００９９】
［実験例４８]
実験例４０で得られた固形分(原料４０)を原料として用いて実験例９と同様の方法で試験管内で糖化発酵試験を行いエタノール生産量を測定した。結果を表６に示す。
【０１００】
【表６】
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【０１０１】
表６に示すように、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給した試験（実験例４１〜４６）では、原料１ｋｇに対して洗浄水２ｋｇを供給した試験(実験例４７)及び洗浄を行わない試験（実験例４８）と比較し、エタノール濃度が高かった。
以上の結果から、洗浄ドレーナーで原料１ｋｇに対して洗浄水１０〜３００ｋｇを供給し原料を洗浄することによりエタノール生産性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明により、エタノール発酵の原料となる糖類を効率的に生産することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０３】
１：原料供給口
２：原料排出口
３：脱水液排出口
４：脱水液排出ライン
Ｉ：破砕処理装置
ＣＯ：加熱処理装置
Ｒ：レファイナー
Ｓ：固液分離装置
ＷＴ：廃液タンク
【図１】
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