本発明による実施例に係るバイオマス原料� ��用いた有機原料であるアルコールの製造シ� ��テムについて、図面を参照して説明する。� ��1は、実施例に係るバイオマス原料を用いた 有機原料の製造システムを示す概念図である 。
 図1に示すように、本実施例に係るバイオマ ス原料を用いたアルコール製造システム10-1� �、バイオマス原料11を例えば粉砕処理する前 処理装置12と、前処理したバイオマス原料(本 実施例では、例えば麦わら等)であるバイオ� �ス粉砕物13を加圧熱水15と対向接触させつつ� ��熱分解し、加圧熱水15中にリグニン成分及� �ヘミセルロース成分を移行し、バイオマス� �体中からリグニン成分及びヘミセルロース� �分を分離してなる水熱分解装置14と、前記水 熱分解装置14から排出されるバイオマス固形� ��17中のセルロースを酵素処理して6炭糖を含� ��糖液に酵素(セルラーゼ)18で酵素分解する第 1の酵素分解装置19-1と、第1の酵素分解装置19- 1で得られた第1の糖液(6炭糖液)20-1を用いて、 発酵処理によりアルコール類(本実施の形態� �はエタノール)を製造する第1のアルコール発 酵装置21-1と、第1のアルコール発酵液22-1を精 製して目的生成物のエタノール23と残渣24と� �分離処理する第1の精製装置25-1とを具備する ものである。また、水熱分解装置14からはリ� ��ニン成分及びヘミセルロース成分が移行さ� ��た加圧熱水を熱水排出液16として排出する� �うにしている。

 ここで、前記水熱分解装置14に供給する� �イオマスとしては、特に限定されるもので� �なく、地球生物圏の物質循環系に組み込ま� �た生物体又は生物体から派生する有機物の� �積をいう(JIS K 3600 1258参照)が、本発明では 特に木質系の例えば広葉樹、草本系等のセル ロース系資源や農業系廃棄物、食品廃棄物等 を用いるのが好ましい。

 また、前記バイオマス原料11としては、粒� �は特に限定されるものではないが、5mm以下� �粉砕することが好ましい。
 本実施例では、前処理装置12として、粉砕� �置を例示するが、本発明はこれに限定され� �ものではなく、前処理装置12として例えば洗 浄装置等を用いることができる。
 なお、バイオマス原料11として、例えば籾� �等の場合には、前処理装置を用いる粉砕は� �要となり、そのまま水熱分解装置14に供給す ることができるものとなる。

 また、水熱分解装置14における、反応温度� �180~240℃の範囲とするのが好ましい。さらに� ��ましくは200~230℃とするのがよい。
 これは、180℃未満の低温では、水熱分解速� ��が小さく、長い分解時間が必要となり、装� ��の大型化につながり、好ましくないからで� ��る。一方240℃を超える温度では、分解速度� ��過大となり、セルロース成分が固体から液� ��側へ移行するのを増大すると共に、ヘミセ� ��ロース系糖類の過分解が促進され、好まし� ��ないからである。
 また、ヘミセルロース成分は約140℃付近か� ��、セルロースは約230℃付近から、リグニン� ��分は140℃付近から溶解するが、セルロース� ��固形分側に残し、且つヘミセルロース成分� ��びリグニン成分が十分な分解速度を持つ180� ��~240℃の範囲とするのがよい。

 また、反応圧力は本体内部が加圧熱水の状� ��となる、各温度の水の飽和蒸気圧に更に0.1~ 0.5MPaの高い圧力とするのが好ましい。
 また、反応時間は20分以下、3分~15分とする� ��が好ましい。これはあまり長く反応を行う� ��過分解物の割合が増大し、好ましくないか� ��である。

 ここで、本発明では、水熱分解装置14の� �体内の加圧熱水15とバイオマス粉砕物13との� ��動は、バイオマス粉砕物13と加圧熱水15とを 対向接触させる、いわゆるカウンターフロー で接触・撹拌・流動するようにすることが好 ましい。

 前記水熱分解装置14では、バイオマス粉� �物13の固形分は図中左側から供給され、一方 加圧熱水15は図中右側から供給され、相互が� ��動することにより、加圧熱水15(熱水、分解� ��が溶解した液)は、固体であるバイオマス粉 砕物13とカウンターフローに固体粒子間に滲� ��ながら移動することとなる。

 その対向接触の際、固体であるバイオマ� ��粉砕物13が加圧熱水15により分解すると、そ の分解物が加圧熱水15側に溶解移行すること� ��なる。

 また、固体と液体との固液比は、液体分が� ��ないほど回収水及び水熱分解のための加温� ��スチーム量を減らすことができるので好ま� ��い。
 ここで、供給するバイオマス原料と加圧熱� ��との重量比は、装置構成により適宜異なる� ��、例えば1:1~1:10、より好ましくは1:1~1:5とす� ��のが好ましい。

 本発明によれば、水熱分解装置14において� �カウンターフローを採用することにより、� �体側の加圧熱水15中にリグニン成分及びヘミ セルロース成分を移行させ、固体側のバイオ マス固形分17にはセルロースがとどまること� ��なり、酵素糖化の第1の酵素分解装置19-1に� �り糖液(6炭糖)20を得ることとなる。
 そして、6炭糖に応じた発酵(最終製品に応� �た発酵:本実施例では第1のアルコール発酵装 置21-1を用いてエタノール23を発酵により求め 、第1のアルコール発酵液22-1を精製する)プロ セスを構築することができる。

 本発明によれば、対向接触させる水熱分� ��装置を用いることにより、目的成分である� ��ルロース(酵素糖化により6炭糖液となる)を� ��成する反応以外の副反応物(リグニン成分、 ヘミセルロース成分)を加圧熱水中に移行さ� �ることにより、セルロース主体のバイオマ� �固形分を得ることができる。その結果、セ� �ロースを効率よく糖化させて、該糖液を基� �として、各種有機原料(例えばアルコール類) を効率よく製造することができる。

 また、対向接触させることにより、熱水に� ��溶化され易い成分から順次排出されると共� ��、バイオマスの投入部から熱水投入部まで� ��度勾配が生じる為、ヘミセルロース成分の� ��分解が抑制され、結果的に5炭糖成分が効率 よく回収することができる。
 さらに、対向接触させることで、熱回収が� ��きシステム効率から好ましいものとなる。

 本実施例では、発酵処理により求めるも� ��として、アルコール類のエタノールを例示� ��たが、本発明はこれに限定されるものでは� ��く、アルコール類以外の、化成品原料とな� ��石油代替品類又は食品・飼料原料となるア� ��ノ酸類を発酵装置により得ることができる� ��

 ここで、糖液を基点とした化成品として� ��、例えばLPG、自動用燃料、航空機用ジェッ� ��燃料、灯油、ディーゼル油、各種重油、燃� ��ガス、ナフサ、ナフサ分解物であるエチレ� ��グリコール、エタノールアミン、アルコー� ��エトキシレート、塩ビポリマー、アルキル� ��ルミニウム、PVA、酢酸ビニルエマルジョン� ��ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピ� ��ン、ポリカーボネート、MMA樹脂、ナイロン� ��ポリエステル等を挙げることができる。よ� ��て、枯渇燃料である原油由来の化成品の代� ��品及びその代替品製造原料としてバイオマ� ��由来の糖液を効率的に利用することができ� ��。

 本発明による実施例に係るバイオマス原料� ��用いた有機原料であるアルコールの製造シ� ��テムについて、図面を参照して説明する。� ��2は、実施例に係るバイオマス原料を用いた 有機原料の製造システムを示す概念図である 。
 図2に示すように、本実施例に係るバイオマ ス原料を用いたアルコールの製造システム10- 2は、図1に示すシステム10-1において、水熱分 解装置14から排出される熱水排出液16中に移� �されたヘミセルロース成分を酵素処理して5� ��糖を含む糖液20-2に酵素分解する第2の酵素� �解装置19-2を設けてなるものである。
 なお、酵素分解装置、アルコール発酵装置� ��精製装置は、それぞれ別途2機(第1の酵素分� ��装置19-1、第2の酵素分解装置19-2、第1のアル コール発酵装置21-1、第2のアルコール発酵装� ��21-2、第1の精製装置25-1、第2の精製装置25-2)� ��置している。そして、第1の糖液(6炭糖)20-1� �第2の糖液(5炭糖)20-2に応じた酵素分解工程、 アルコール発酵工程及び精製工程を行うよう にして、エタノール23を得るようにしている� ��

 そして、本実施例では、前記第2の酵素分 解装置19-2で得られた第2の糖液(5炭糖)20-2を用 いて、発酵処理によりエタノール23を製造す� ��ことができる。

 なお、熱水排出液は必ずしも別系統にお� ��て処理するものではなく、例えば酵素分解� ��置以降の工程を共通化したり、アルコール� ��酵装置以降の工程を共通化したり、あるい� ��精製装置以降を共通化する等適宜変更を行� ��ことができる。

 本発明によれば、水熱分解装置14におい� �、カウンターフローを採用することにより� �固体側のバイオマス固形分17では、セルロー スがとどまることとなり、酵素糖化の第1の� �素分解装置19-1により第1の糖液(6炭糖)20-1を� �ると共に、液体側の加圧熱水15では、その加 圧熱水に可溶したヘミセルロース成分を熱水 排出液16として分離し、別途酵素糖化の第2の 酵素分解装置19-2により第2の糖液(5炭糖)20-2を 得るので、両者を効率よく分離して各々糖化 することが可能となる。そして、6炭糖、5炭� ��に応じた発酵(最終製品に応じた発酵:例:エ� ��ノール発酵)プロセスを構築することができ る。

 このように、水熱分解装置14におけるカ� �ンターフローを採用することによって6炭糖� ��得る酵素糖化反応において阻害物質となる� ��反応成分や加圧熱水に可溶なリグニン成分� ��加圧熱水15側に移行させるため、セルロー� �主体のバイオマス固形分17となり、その後の 糖化反応における6炭糖の糖化反応収率が向� �する。

 一方、分離された熱水排出液16に含まれる� �ミセルロース成分は、その後第2の酵素分解� ��置19-2において糖化され、5炭糖を含む糖液� �得ることができる。
 そして、6炭糖、5炭糖の各々に適した酵母� �を用いることでエタノールを効率的に個別� �発酵により求めることができるものとなる� �

 このように、従来の技術では、副反応生� ��物が、酵素糖化阻害を引起し糖収率が減少� ��る現象が起きていたが、本発明によれば、� ��イオマス原料からセルロース主体の成分と� ��ミセルロース成分を加圧熱水に移行させて� ��者を分離し、各々に適した効率的な糖液(6� �糖液、5炭糖液)の製造を行うと共に、該糖液 を基点として、各種有機原料(例えばアルコ� �ル類、石油代替品類、又はアミノ酸類等)を� ��率よく製造することができるバイオマス原� ��を用いた有機原料の製造システム及び方法� ��提供することが可能となる。