从糖化浆回收糖的方法及清洗残渣的清洗装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及从糖化浆回收糖的方法及清洗残渣的清洗装置。本发明提供用于从热水处理纤维素系生物质的浆后得到的糖化浆中，快速且容易地回收糖的糖回收方法。又，提供这样的糖回收方法的实施所适用的糖化液浆残渣的清洗装置。将纤维素系生物质的糖化浆供给至具备网状传送带的输送机上，对糖化浆进行脱水的同时，将清洗水散布至被脱水的输送机上的残渣上，使残渣中残存的糖类溶解至清洗液中。残渣的清洗通过使残渣的移动方向和清洗水的移动方向反向地从直列地配置的多个清洗水散布装置向残渣连续地散布清洗水而进行。清洗残渣的清洗水作为与输送机移动方向的相反侧邻接的清洗水散布装置的清洗水而使用。
【专利说明】从糖化浆回收糖的方法及清洗残渣的清洗装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及在超临界状态或亚临界状态加水分解纤维素系生物质(biomass)时，用于从糖化浆中回收糖类的回收方法。又，本发明涉及为了实施这样的糖回收方法所适用的固形物残渣(糖化液浆残渣)的清洗装置。
【背景技术】
[0002]作为生物质能的利用的一个环节，存在试图分解作为植物的主要成分的纤维素或半纤维素而得到乙醇(ethanol)的尝试。随后，计划将得到的乙醇作为燃料主要是部分混入汽车燃料中，或作为汽油的替代燃料而使用。
[0003]植物的主要成分中含有纤维素(是由六个碳元素原子构成的C6单糖的葡萄糖的聚合物)、半纤维素(是由五个碳元素原子构成的C5单糖和C6单糖的聚合物)、木质素和淀粉。乙醇是将像C5单糖那样的C5糖类、像C6单糖那样的C6糖类和像作为它们的复合体的低聚糖那样的糖类作为原料，通过像酵母菌那样的微生物的发酵作用而生成的。 [0004]将像纤维素或半纤维素那样的纤维素系生物质分解为糖类，工业上使用I)通过像硫酸那样的强酸的氧化力加水分解的方法、2)通过酵素分解的方法、3)利用超临界水或亚临界水的氧化力的方法这三种。然而，I)的酸分解法，由于对于酵母菌的发酵添加的酸成为阻碍物质，因此纤维素或半纤维素分解为糖类后，必须在使糖类进行酒精发酵之前进行添加的酸的中和处理，在处理费用这一点上存在难以经济地实用化的问题。2)的酵素分解法，虽然可进行常温定压处理，但找不到有效的酵素，就算被发现也可预见酵素的生产成本会升高，在经济性的层面上在工业规模中实现还尚无头绪。
[0005]作为3)的通过超临界水或亚临界水加水分解纤维素系生物质生成糖类的方法，专利文献I公开了不仅可从木质生物质中高收获率、高效率地得到糖类，还可分离回收含有C5单糖和C6单糖的糖类以及含有C6单糖的糖类的糖类制造方法。专利文献I的糖类制造方法包括:对木质生物质进行加热处理添加了高温高压水的浆的第一浆加热工序(SI);将加热处理后的浆分离为液体成分和固体成分的第一分离工序(S2 );向被分离的固体成分中加水成为浆，加热处理该浆的第二浆加热工序(S3);将加热处理后的浆分离为液体成分和固体成分的第二分离工序(S4);和从被分离的液体成分中去除水而得到糖类的有用成分取得工序(S5)，在有用成分取得工序(S5)中，不仅可得到糖类，还可从在第一分离工序(S2)中被分离的液体成分中去除水而得到糖类。
[0006]专利文献2公开了在使用加压热水加水分解生物质的生物质的加水分解方法中，包括加水分解生物质中的主要是半纤维素的第一工序，和加水分解在该第一工序中得到的残渣中的主要是纤维素的第二工序，在所述第一工序中使用的液体包含所述第二工序完成后进行固液分离而得到的滤液的生物质的加水分解方法。专利文献2还公开了作为所述第一工序的加水分解所用的液体，与所述第二工序完成后通过固液分离得到的滤液一起，在所述第一工序完成后进行固液分离而得到的残渣用水清洗后，回收到的水的一部分用于第一工序、残留的浆用于第二工序。[0007]另一方面，作为用于对浆状或泥状的被脱水处理物进行脱水处理的装置，已知的有带式脱水装置。例如，专利文献3公开了一种滤布带式脱水装置，作为能够以有效且简单的结构实施从被脱水处理物中去除氯成分的清洗处理的滤布带式脱水装置，是可过滤浆状或泥状的被脱水处理物的滤布带被环形卷绕并围绕的滤布带式脱水装置，相对于供给至滤布带上的被脱水处理物，将从滤布带的下表面侧作用吸引负压并对被脱水处理物进行脱水的负压脱水部沿着滤布带的围绕方向设置多段，同时在从滤布带的围绕方向的上游侧开始第二段之后的负压脱水部中的至少一个的负压脱水部的上方或其上游侧上方设置清洗水溢出堤，使滤布带连续地围绕的同时，将从清洗水溢出堤流出的帘状的清洗水供给至滤布带上的被脱水处理物的全体。
[0008]现有技术文献:
专利文献
专利文献1:日本特开2010-81855号公报；
专利文献2:日本特开2010-253348号公报；
专利文献3:日本特开2010-162461号公报。
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题:
热水处理纤维素系生物质的浆后，C5糖类或C6糖类溶解于水中，因此通过脱水处理得到的残渣(脱水滤饼)中，残存有通过热水处理生成的C5糖类或C6糖类的I~5成左右。又，为了提高加水分解的效率而提高纤维素系生物质浆中的生物质浓度的话，热水处理后的残渣内残存的C5糖类量或C6糖类量也增加，并达到生成量的一半以上的情况也是存在的，因此理想的是从脱水滤饼中回收C5糖类或C6糖类。
[0010]清洗脱水滤饼的话，可从清洗水中回收C5糖类或C6糖类。在通常的加水分解法中，热水处理(第一次的热水处理)生物质中的半纤维素而加水分解为C5糖类，对残渣进行脱水处理，将脱水滤饼(固形残渣)再次变成浆，在更严格的条件下进行热水处理(第二次的热水处理)使生物质中的纤维素加水分解为C6糖类，因此通过清洗的脱水滤饼的损失较少的为优选。
[0011]在此，增加脱水滤饼的清洗次数或增加清洗水量的话，来自脱水滤饼的糖回收量及糖回收率也增加。但是，那就会大量产生糖类浓度较低的清洗水，因此用于使清洗水达到适宜于发酵工序的糖类浓度的浓缩工序的负荷也会过大。
[0012]又，清洗脱水滤饼时，混合清洗水和脱水滤饼之后，有必要通过脱水机对脱水滤饼进行脱水，因此进行数次的清洗操作时作业效率低下，糖回收需要较长时间，难以快速地进行糖回收。
[0013]本发明的目的在于提供用于从热水处理纤维素系生物质的浆后得到的糖化浆中，快速且容易地回收糖的糖回收方法。又，本发明的目的在于提供像这样的糖回收方法的实施所适用的糖化浆残渣的清洗装置。
[0014]解决问题的手段:
本发明人等为了解决上述问题而反复专心研究，结果找到了在热水处理纤维素系生物质的浆后得到的糖化浆内添加凝集剂后，配置于像金属筛孔那样的网状的平面上的话，可容易地进行脱水的方法。又，本发明人等找到了借助于将清洗水散布在网状的平面上残存的残渣(被脱水的浆残渣)上，可使残渣中的糖类容易地溶析至清洗水中的方法。最后，本发明人等发现了使用网状传送带的话，在网状传送带上用清洗水多次清洗残渣之后，变得容易进行脱水的方法，至此本发明完成。
[0015]具体而言，本发明涉及具有以下特征的糖回收方法，是具有将在超临界状态或亚临界状态下热水处理纤维素系生物质的浆而得到的含有C5糖类或C6糖类的糖化浆供给至具备网状传送带的输送机上，对糖化浆进行脱水的同时，将清洗水散布至被脱水的输送机上的残渣上，使残渣内残存的C5糖类或C6糖类溶解至清洗液中的清洗工序的从糖化浆回收糖的方法，所述清洗工序通过使残渣的移动方向和清洗水的移动方向反向地从直列地配置的多个清洗水散布装置向残渣散布清洗水而清洗残渣，清洗残渣的清洗水作为与输送机移动方向的相反侧邻接的清洗水散布装置的清洗水而使用。
[0016]将热水处理纤维素系生物质的浆后得到的糖化浆供给至网状传送带上时，水分从网状传送带向下方落下，可使糖化浆快速地脱水。
[0017]使被脱水的糖化浆的固形物残渣通过网状传送带移动，但清洗水反向流动地依次从多台清洗水散布装置散布，以此通过清洗水清洗固形物残渣，可有效地从固形物残渣中回收糖类。散布的清洗水从网状传送带向下方落下，因此如果其通过泵从而供给至与固形物残渣的移动方向(输送机搬运方向)反向邻接的清洗水散布装置的话，可通过少量的清洗水使来自固形物残渣的糖类的回收量增加。另外，通过增加网状传送带上的固形物残渣的厚度，可提高清洗效果。
[0018]优选的是在所述清洗工序之前，还具有向糖化浆内添加凝集剂的添加工序。
[0019]向热水处理纤维素系生物质的浆后得到的糖化浆内添加凝集剂，以此糖化浆中的固形物形成絮状体。随后，如果将糖化浆供给至网状传送带上的话，可使糖化浆快速地脱水。
[0020]优选的是所述网状传送带的筛孔在0.5mm以上2.0mm以下。
[0021]如果筛孔小于0.5mm,则从糖化浆中脱水的水分无法从网状传送带上快速地落下，因此存在脱水不充分的担忧。另一方面，筛孔超过2.0mm的话，存在固形物残渣的一部分与清洗水一起从网状传送带上脱落的担忧。
[0022]优选的是所述清洗水散布装置在5个以上20个以下。
[0023]清洗水散布装置的个数在4个以下，存在来自固形物残渣的糖回收不充分的情况。另一方面，设置21个以上的清洗水散布装置，存在经济层面上的问题。就实用而言，更优选的是5个以上10个以下。
[0024]优选的是在所述添加工序中，相对于糖化浆的固形物添加0.1质量％以上2质量％以下的阳离子性凝集剂、阴离子性凝集剂、非离子性凝集剂或两性凝集剂的任意一种或两种以上的组合。
[0025]糖化浆内添加的凝集剂如果相对于糖化浆的固形物不足0.1质量％，则凝集效果不充分，糖化浆中的固形物难以形成絮状体。另一方面，凝集剂超过糖化浆的固形物的2质量％的话，存在凝集剂的添加成本提高从而运行成本也增加的问题。当糖化浆中的固形物的粒径较大时，即使不使用凝集剂也可实施本发明的糖回收方法。
[0026]本发明还涉及具有以下特征的清洗装置，是将在超临界状态或亚临界状态下热水处理纤维素系生物质的浆而得到的含有C5糖类或C6糖类的糖化浆中的固形物残渣进行清洗的清洗装置，所述清洗装置具备:具备网状传送带的输送机；在网状传送带上直列地设置的多个散布装置；和分别在所述散布装置的正下方的设置于网状传送带下方的多个蓄水槽；是将糖化浆供给至网状传送带上，在糖化浆脱水后，从残渣散布装置向网状传送带上的残渣散布清洗水，以此清洗残渣的清洗装置；一个所述蓄水槽通过配管连接于与输送机移动方向反向邻接的一个散布装置；所述蓄水槽贮存从设置于正上方的散布装置散布的水，贮存的水通过泵和配管被与输送机移动方向反向邻接的散布装置依次反复使用，从而连续地清洗残渣。
[0027]优选的是所述多个散布装置在5个以上20个以下。
[0028]本发明还涉及具有以下特征的清洗装置，是将在超临界状态或亚临界状态下热水处理纤维素系生物质的浆而得到的含有C5糖类或C6糖类的糖化浆中的固形物残渣进行清洗的清洗装置，所述清洗装置具备:具备网状传送带的输送机；多个蓄水槽；和清洗水散布装置；是将糖化浆供给至网状传送带上，在糖化浆脱水后，向网状传送带上的残渣散布清洗水，以此清洗残渣的清洗装置；多个所述蓄水槽以使与输送机移动方向反向邻接的蓄水槽的一部分在下侧而高度不同地依次堆积；所述网状传送带通过所有的蓄水槽的上方地从处于最低位置的蓄水槽向处于最高位置的蓄水槽转动；多个所述蓄水槽贮存从设置于处于最高位置的蓄水槽的上方的所述清洗水散布装置向网状传送带上散布的清洗水，贮存的清洗水被依次反复散布至与输送机移动方向反向邻接的蓄水槽的上方的网状传送带上，以此连续地清洗残渣。
[0029]优选的是所 述多个蓄水槽在5个以上20个以下。
[0030]发明效果:
根据本发明的从糖化浆回收糖的方法，与糖化浆通过脱水机进行脱水，通过清洗水清洗脱水滤饼的现有的糖回收方法相比较，可通过少量的清洗水高效地回收糖，减轻后段的浓缩工序的负荷。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是示出表示利用本发明的从糖化浆回收糖的方法的、将生物质作为原料的乙醇制造方法的一个示例的概略流程图；
图2是示出表示第一实施形态的残渣清洗装置的一个示例的结构图；
图3是示出说明根据第一实施形态的残渣清洗装置的残渣的清洗方法的概念图；
图4是示出表示第二实施形态的残渣清洗装置的一个示例的结构图；
符号说明:
1压力容器；
2闪蒸罐；
3混合槽；
4凝集剂箱；
5残渣清洗装置(第一实施形态)；
6浓缩装置；
7发酵罐；
【权利要求】
1.一种从糖化浆回收糖的方法，其特征在于， 是具有将在超临界状态或亚临界状态下热水处理纤维素系生物质的浆而得到的含有C5糖类或C6糖类的糖化浆供给至具备网状传送带的输送机上，对糖化浆进行脱水的同时，将清洗水散布至被脱水的输送机上的残渣上，使残渣内残存的C5糖类或C6糖类溶解至清洗液中的清洗工序的从糖化浆回收糖的方法； 所述清洗工序通过使残渣的移动方向和清洗水的移动方向反向地从直列地配置的多个清洗水散布装置向残洛散布清洗水而清洗残洛; 清洗残渣的清洗水作为与输送机移动方向的相反侧邻接的清洗水散布装置的清洗水而使用。
2.根据权利要求1所述的从糖化浆回收糖的方法，其特征在于，在所述清洗工序之前，还具有向糖化浆内添加凝集剂的添加工序。
3.根据权利要求1或2所述的从糖化浆回收糖的方法，其特征在于，所述网状传送带的筛孔在0.5mm以上2.0mm以下。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的从糖化浆回收糖的方法，其特征在于，所述清洗水散布装置在5个以上20个以下。
5.根据权利要求2所述的从糖化浆回收糖的方法，其特征在于，在所述添加工序中，相对于糖化浆的固形物添加0.1质量％以上2质量％以下的阳离子性凝集剂、阴离子性凝集剂、非离子性凝集剂或两性凝集剂的任意一种或两种以上的组合。
6.一种清洗装置，其特征在于，是将在超临界状态或亚临界状态下热水处理纤维素系生物质的浆而得到的含有C5糖类或C6糖类的糖化浆中的固形物残渣进行清洗的清洗装置， 所述清洗装置，具备: 具备网状传送带的输送机； 在网状传送带上直列地设置的多个散布装置；和 分别在所述散布装置的正下方的设置于网状传送带下方的多个蓄水槽； 是将糖化浆供给至网状传送带上，在糖化浆脱水后，从残渣散布装置向网状传送带上的残渣散布清洗水，以此清洗残渣的清洗装置； 一个所述蓄水槽通过配管连接于与输送机移动方向反向邻接的一个散布装置； 所述蓄水槽贮存从设置于正上方的散布装置散布的水，贮存的水通过泵和配管被与输送机移动方向反向邻接的散布装置依次反复使用，从而连续地清洗残渣。
7.根据权利要求6所述的清洗装置，其特征在于，所述多个散布装置在5个以上20个以下。
8.一种清洗装置，其特征在于，是将在超临界状态或亚临界状态下热水处理纤维素系生物质的浆而得到的含有C5糖类或C6糖类的糖化浆中的固形物残渣进行清洗的清洗装置， 所述清洗装置，具备: 具备网状传送带的输送机； 多个蓄水槽；和 清洗水散布装置；是将糖化浆供给至网状传送带上，在糖化浆脱水后，向网状传送带上的残渣散布清洗水，以此清洗残渣的清洗装置； 多个所述蓄水槽以使与输送机移动方向反向邻接的蓄水槽的一部分在下侧而高度不同地依次堆积； 所述网状传送带通过所有的蓄水槽的上方地从处于最低位置的蓄水槽向处于最高位置的蓄水槽转动； 多个所述蓄水槽贮存从设置于处于最高位置的蓄水槽的上方的所述清洗水散布装置向网状传送带上散布的清洗水，贮存的清洗水被依次反复散布至与输送机移动方向反向邻接的蓄水槽的上方的网状传送带上，以此连续地清洗残渣。
9.根据权利要求8所述的清洗装置，其特征在于，所述多个蓄水槽在5个以上20个以下。
【文档编号】B08B3/04GK103898248SQ201310715648
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】辻田章次, 和泉宪明, 田尻浩笵, 楠田浩雅, 津泽正树 申请人:川崎重工业株式会社