以生物质为原料的糖化液制造方法及装置和连续式反应器 |
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| 申请号 | CN201410792327.7 | 申请日 | 2014-12-19 | 公开(公告)号 | CN104745642B | 公开(公告)日 | 2019-06-28 |
| 申请人 | 川崎重工业株式会社; | 发明人 | 楠田浩雅; 和泉宪明; 田尻浩笵; 辻田章次; 津泽正树; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及以 生物 质 为原料的 糖化 液制造方法及装置和连续式反应器。在将 纤维 素系生物质的 浆液 通过连续式反应器连续进行热 水 处理 时，在连续式反应器的前段部上强 力 搅拌，在后段部分上通过推进力弱的搅拌装置进行搅拌，从而在与混合轴垂直的截面上均匀混合，同时在轴方向上维持 活塞 流。对于糖化浆液，优选的是在使用糖化液稀释后，通过 破碎 装置破碎固形物，并且进行闪蒸。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种以生物质作为原料的糖化液制造方法，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 以生物质为原料的糖化液制造方法及装置和连续式反应器技术领域[0001] 本发明涉及将利用于将糖类通过酒精发酵或乳酸发酵等发酵手段进行的如乙醇（生物乙醇）或聚乳酸等的生化物质（biochemical）的制造中的纤维素系生物质，在超临界状态或亚临界状态下进行水解而制造糖化液的方法以及装置。本发明还涉及适用于将纤维素系生物质在超临界状态或亚临界状态下进行水解而制造糖化液的装置中的连续式反应器。 背景技术[0002] 作为生物质能源利用的一个环节，尝试着分解作为植物主成分的纤维素或半纤维素而制造糖化液，并且通过使糖酒精发酵而得到乙醇。其中，规划着将得到的乙醇作为燃料用主要向汽车燃料中混入一部分，或者作为汽油的代替燃料进行利用。 [0004] 植物的主成分中包含纤维素（作为由六个碳构成的C6单糖的葡萄糖的聚合物）、半纤维素（由五个碳构成的C5单糖和C6单糖的聚合物）、木质素、淀粉，而乙醇是将C5单糖、C6单糖、作为它们的复合体的寡糖等的糖类作为原料通过如酵母菌等的微生物的发酵作用而生成。 [0005] 为了将纤维素或半纤维素等的纤维素系生物质分解为糖类，工业上利用1）通过硫酸等强酸的氧化力进行水解的方法、2）通过酶进行分解的方法、3）利用超临界水或亚临界水的氧化力的方法的三种方法。然而，对于1）的酸分解法，所添加的酸成为酵母菌或乳酸菌等的发酵用细菌的阻碍物质，因此在将纤维素或半纤维素分解为糖类后、使糖类发酵之前必须进行所添加的酸的中和处理，因其处理费用的问题而经济性方面难以实用化。对于2）的酶分解法，尽管可以进行常温常压处理，但是没有发现有效的酶，即使被发现也预计酶的生产成本较高，因经济性的原因而在工业规模上仍没有实现的可能。 [0006] 作为通过3）的超临界水或亚临界水水解纤维素系生物质而形成糖类的方法，专利文献1中公开了以将纤维素粉末与240～340℃的加压热水接触而水解为特征的非水溶性多糖类的制造方法。专利文献2公开了将切成细片的生物质在140～230℃且加压至饱和水蒸汽压以上的热水中水解规定时间而分解提取半纤维素，之后在加热至纤维素的分解温度以上的加压热水中水解而分解提取纤维素的方法。专利文献3公开了以使平均聚合度100以上的纤维素与温度250℃以上450℃以下、压力15MPa以上450MPa以下的超临界水或亚临界水接触反应0.01秒以上5秒以下，之后冷却而与温度250℃以上350℃以下、压力15MPa以上450MPa以下的亚临界水接触1秒以上10分钟以下而进行水解为特征的葡萄糖和/或水溶性纤维寡糖的制造方法。 [0007] 专利文献4公开了除了从木质生物质以高收率、高效率得到糖类以外，还能够将包含C5糖类和C6糖类的糖类与包含C6糖类的糖类分离回收的糖类的制造方法。专利文献4的糖类的制造方法的特征是包括：将在木质生物质中加入高温高压水而形成的浆液进行加热处理的第一浆液加热工序（S1）；将经加热处理的浆液分离为液体成分与固体成分的第一分离工序（S2）；在分离的固体成分中加入水而形成浆液，将该浆液进行加热处理的第二浆液加热工序（S3）；将经加热处理的浆液分离为液体成分与固体成分的第二分离工序（S4）；和从分离的液体成分中去除水而得到糖类的有用成分得到工序（S5）；除了在有用成分得到工序（S5）中得到糖类以外，还从在第一分离工序（S2）中分离的液体成分中去除水而得到糖类。 [0008] 专利文献5公开了L-乳酸生产方法，其包括在含有作为基质的、从来自于纤维素和/或半纤维素的纤维二糖、纤维寡糖类、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖组成的群中选择的任意一个的环境（培养基）中，培养可生产L-乳酸的乳酸菌（但是蒙氏肠球菌NITE BP-965除外），得到L-乳酸的工序。 [0009] 专利文献6公开了含液体固形物的处理设备，其是将经过处理装置的处理路径排出的含液体固形物通过管输送至固液分离装置，并且进行固液分离的处理设备，其特征是形成为将通过所述固液分离生成的液体的一部分供给至所述处理装置的处理路径内的结构。在将生物质在高温高压下水解而连续得到糖化液的情况下，通常使用内部具备如螺旋供料器那样的搬运单元的连续式反应器，在专利文献6中使用这样的连续式反应器。 [0010] 专利文献7公开了与专利文献6的处理设备相同的生物质处理装置。专利文献7的生物质处理装置通过向反应器内喷射水或糖化液，以此减少原料的碳化以及由碳化物引起的堵塞。 [0011] 专利文献8公开了为了防止糖化液的过分解，而使从压力容器取出的高温高压浆液闪蒸的纤维素系生物质的糖化分解方法以及糖化分解装置。 [0012] 现有技术文献： [0013] 专利文献： [0014] 专利文献1：日本特开2000-186102号公报； [0015] 专利文献2：日本特开2002-59118号公报； [0016] 专利文献3：日本特开2003-212888号公报； [0017] 专利文献4：日本特开2010-81855号公报； [0018] 专利文献5：日本特开2013-165719号公报； [0019] 专利文献6：日本特开2006-68606号公报； [0020] 专利文献7：日本特开2012-22号公报； [0021] 专利文献8：国际公布第2008/050740号。 发明内容[0022] 发明要解决的问题： [0023] 在通过超临界水或亚临界水水解生物质而形成糖类的情况下，在热水处理的纤维素系生物质浆液中的生物质浓度（固形物浓度）较高时，通过相同能量可加热的生物质量增加，因此能量效率提高。又，在生物质浓度较高时，得到更高浓度的糖化液，因此在浓缩供给至发酵工序的糖化液时的浓缩负荷也减少。通常情况下，生物质浆液的固形物浓度调节为5～10质量%。 [0024] 然而，在为了改善能量效率而提高纤维素系生物质浆液的固形物浓度时，浆液的流动性降低，难以使用配管输送浆液。这将对于使用连续式反应器连续水解生物质浆液造成很大障碍。又，在提高纤维素系生物质浆液的生物质浓度时，还发生间接热交换器中热传导率降低的问题。 [0025] 在使用连续式反应器连续热水处理生物质浆液时，为了与高温蒸汽充分搅拌而充分加热生物质浆液，并且使热水处理时间维持一定，需要使加热的浆液在反应器内部形成活塞流并移动。在生物质浆液形成为高浓度时，不得不与以往相比提高搅拌强度，但是仅仅提高搅拌强度会破坏活塞流，未反应的生物质浆液或糖类的过分解产物排出至连续式反应器的出口。其结果是，糖化率降低。 [0026] 专利文献6公开的处理设备向反应器出口的浆液混合糖化液，因此可以防止反应器出口的堵塞，但是不具备用于使高浓度的生物质浆液在反应器内形成活塞流的结构。专利文献7公开的处理装置也不具备用于使高浓度的生物质浆液在反应器内形成活塞流的结构。 [0027] 在这里，如果不将从反应器取出的高温高压的生物质浆液立刻冷却至亚临界状态以下的温度，则糖类会过分解为有机酸，导致糖类的收率降低。专利文献8的糖化分解方法以及糖化分解装置是分批式，而本发明人等证实了在提高纤维素系生物质浆液的固形物浓度的情况下，位于闪蒸罐入口处的减压阀容易发生孔眼堵住的情况。因此，提高纤维素系生物质浆液的固形物浓度时，在通过闪蒸冷却高温高压浆液时也会造成问题。专利文献6以及专利文献7中未公开有通过闪蒸进行的高温高压浆液的冷却。 [0028] 本发明是通过连续式反应器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液，以此得到糖化浆液的糖化液制造方法，其目的是提供维持浆液的在垂直于混合轴的截面上的均匀混合、和在轴方向上的活塞流，且在热水处理后使高温高压浆液闪蒸时不容易发生减压阀的孔眼堵住的情况的制造方法。本发明又一目的是提供适合这样的制造方法的实施的糖化液制造装置。 [0029] 解决问题的手段： [0030] 在生物质浆液的糖化反应中需要温度（超临界状态或亚临界状态）以及水分，并且需要将破碎的生物质原料、蒸汽和水分剧烈地进行混合。在提高生物质浆液的固形物浓度的情况下，需要进行更加剧烈的搅拌。 [0031] 本发明人等为了解决上述问题而重复进行了深刻研究之后，注意到在将固形物浓度调节为15质量%以上50质量%以下的纤维素系生物质的浆液在超临界状态或亚临界状态下进行热水处理时，随着糖化反应的进行而生物质的一部分可溶化，浆液的粘度降低。此外，本发明人等注意到将在固形物浓度与以往相比高的糖化浆液中含有的固形物（如连续式反应器内产生的固着物那样的固形物）通过如带切碎器的泵那样的破碎装置细小地进行破碎，以此即使闪蒸糖化浆液，也不容易发生减压阀的孔眼堵住的情况。其结果是，本发明人等完成了本发明。 [0032] 具体而言，本发明涉及以生物质作为原料的糖化液制造方法，具有： [0033] 将纤维素系生物质的浆液在连续式反应器中，在超临界状态或亚临界状态下进行热水处理，以此得到糖化浆液的糖化分解工序； [0034] 将从所述连续式反应器取出的糖化浆液供给至破碎装置，破碎在所述连续式反应器中产生的固形物的破碎工序； [0035] 使从所述破碎装置取出的糖化浆液通过减压阀后在闪蒸罐内闪蒸而进行冷却的闪蒸工序；和 [0036] 将从所述闪蒸罐取出的浆液固液分离为糖化液以及固形物的固液分离工序。 [0037] 本发明还涉及以生物质作为原料的糖化液制造装置，具有： [0038] 将纤维素系生物质的浆液在超临界状态或亚临界状态下进行热水处理的连续式反应器； [0039] 将从所述连续式反应器中取出的糖化浆液中所含有的、在所述连续式反应器中产生的固形物进行破碎的破碎装置； [0040] 使从所述破碎装置取出的糖化浆液通过减压阀后闪蒸的闪蒸罐； [0041] 使从所述闪蒸罐取出的浆液固液分离为糖化液以及固形物的固液分离装置；和[0042] 将从所述连续式反应器取出的糖化浆液供给至所述破碎装置的糖化浆液供给配管。 [0043] 本发明的第一特征是使用由混合纤维素系生物质的浆液以及蒸汽的前段部、和使与蒸汽混合的浆液在与混合轴垂直的截面上均匀混合，同时在轴方向上形成活塞流向出口方向移动的后段部构成的连续式反应器，将纤维素系生物质的浆液在超临界状态或亚临界状态下进行热水处理。 [0044] 在所述破碎工序中，优选的是将在所述固液分离工序中得到的糖化液的一部分添加至糖化浆液中，稀释糖化浆液。 [0045] 糖化液制造装置优选的是还具备将从所述固液分离装置取出的糖化液的一部分供给至所述破碎装置的糖化液供给配管； [0046] 所述破碎装置是使从所述连续式反应器取出的糖化浆液与糖化液混合，并且破碎被稀释的糖化浆液中所含有的固形物的破碎装置。 [0047] 通过糖化液稀释糖化浆液，以此使通过破碎装置进行的固形物的破碎变得容易，并且使在闪蒸时减压阀的孔眼被堵住的情况更加不容易发生。 [0048] 所述连续式反应器优选的是由如下部分构成： [0049] 具备混合纤维素系生物质的浆液以及蒸汽的二轴式螺旋桨、二轴式桨叶、椭圆形翼或捏合器的前段部；和 [0050] 具备使与蒸汽混合的浆液在与混合轴垂直的截面上均匀混合，同时在轴方向上形成活塞流并向出口方向移动的针状叶片或板状叶片的后段部。 [0051] 在前段部中，通过二轴式螺旋桨、二轴式桨叶、椭圆形翼或捏合器使破碎的生物质原料、蒸汽和水分剧烈地混合。在进行水解而浆液的粘度降低的后段部中，如果像前段部那样进行剧烈的混合，则无法维持浆液的活塞流，因此通过针状叶片或板状叶片进行温和的混合。所述前段部设置于所述连续式反应器的靠近入口侧，且设置为所述连续式反应器的长度的1/4～1/2的范围是较实用的。根据该第一特征，在本发明中，可以充分搅拌生物质浆液与蒸汽，并且在反应器后段，在与混合轴垂直的截面上均匀混合的同时在轴方向上维持活塞流。 [0052] 本发明的第二特征是使用在固液分离工序中得到的糖化液的一部分稀释高温高压浆液，从而降低其粘度，并且通过如带有切碎器的泵那样的破碎装置破碎浆液中含有的固形物（如在连续式反应器中产生的固着物那样的固形物）后，供给至闪蒸罐而使高温高压浆液闪蒸并急冷。 [0053] 在将高温高压的糖化浆液供给至闪蒸罐进行闪蒸时，在闪蒸罐入口的减压阀中容易发生固形物堵住孔眼的情况，而在与以往相比提高糖化浆液的固形物浓度时，更加容易发生减压阀被堵住孔眼的情况。因此，将从连续式反应器取出的高温高压浆液和通过冷却糖化浆液后的固液分离工序得到的糖化液的一部分供给至破碎装置，从而稀释糖化浆液而降低粘度。此外，将稀释的糖化浆液通过破碎装置更加细小地进行破碎。其结果是，能够防止因稀释的糖化浆液的闪蒸而导致的减压阀的孔眼被堵住的情况。 [0054] 所述破碎装置优选的是具备： [0055] 配备混合糖化浆液以及糖化液的搅拌装置的混合室； [0056] 用于粉碎在通过糖化液稀释的糖化浆液中含有的固形物的破碎刀；和[0057] 分离固形物的筛； [0058] 所述糖化浆液供给配管和所述糖化液供给配管与所述混合室连接； [0059] 将通过所述筛后的稀释的糖化浆液供给至外部。 [0060] 如果使用这样的结构的破碎装置，则可以通过破碎刀破碎糖化浆液中含有的固形物，从而可以将固形物被破碎至通过筛的程度的糖化浆液供给至闪蒸罐。 [0061] 此外，本发明涉及连续式反应器，是将纤维素系生物质的浆液在超临界状态或亚临界状态下进行热水处理的连续式反应器；由如下部分构成： [0062] 具备混合纤维素系生物质的浆液以及蒸汽的二轴式螺旋桨、二轴式桨叶、椭圆形翼或捏合器的前段部；和 [0063] 具备使与蒸汽混合的浆液在与混合轴垂直的截面上均匀混合，同时在轴方向上形成活塞流并向出口方向移动的针状叶片或板状叶片的后段部。 [0064] 本发明的连续式反应器优选的是具有两个并列的旋转轴。 [0065] 发明效果： [0066] 根据本发明，可以将纤维素系生物质的浆液通过连续式反应器稳定连续地进行热水处理，即使因闪蒸而发生糖化浆液的急冷，也不容易发生减压阀的孔眼堵住情况。在本发明中，可以处理固形物浓度调节为15质量%以上50质量%以下的纤维素系生物质的浆液。附图说明 [0067] 图1示出比较例1的糖化液制造装置的示意图； [0068] 图2示出实施例的糖化液制造装置的示意图； [0069] 图3示出连续式反应器的另一示例； [0070] 图4示出破碎装置的一个示例的示意图； [0071] 图5示出比较例2的糖化液制造装置的示意图； [0072] 符号说明： [0073] 1、21 连续式反应器； [0074] 2 连续式反应器的入口（投入口）； [0075] 3、33 旋转轴； [0076] 4 搅拌装置（螺旋桨）； [0077] 5 连续式反应器的出口（取出口）； [0078] 6、10、26 路径； [0079] 7 减压阀； [0080] 8 闪蒸罐； [0081] 9 闪蒸路径； [0082] 11 固液分离装置； [0083] 22 搅拌装置（针状叶片）； [0084] 23 破碎装置； [0085] 24 筛； [0086] 25 破碎刀； [0087] 27 糖化液供给配管； [0088] 28 糖化浆液供给配管； [0089] 31 混合室； [0090] 32 搅拌装置； [0091] 34 糖化浆液入口； [0092] 35 糖化液入口； [0093] 36 破碎装置的出口； [0094] 37 旋转轴支持构件； [0095] 41 间接加热型壳管式反应器； [0096] 42 原料浆液加热管； [0097] 43 间接加热型壳管式反应器的入口（投入口）； [0098] 44 间接加热型壳管式反应器的出口（取出口）； [0099] 45 蒸汽入口； [0100] 46 冷凝水出口； [0101] 51 前段部； [0102] 52 前段部的出口； [0103] 53 移送路径； [0104] 54 后段部的入口； [0105] 55 后段部； [0106] 56 连续式反应器； [0107] 57 旋转轴； 具体实施方式[0109] 关于本发明的实施形态，适当地参照附图进行说明。本发明不限于以下的记载。 [0110] [比较例1/预备试验] [0111] 将稻草作为纤维素系生物质使用。首先，将稻草通过粉碎机粉碎成平均粒径100～200μm。在粉碎的稻草中加入水并混合，配制成固形物浓度为7质量%的生物质的原料浆液。 将该原料浆液使用高压泵供给至间接加热型壳管式反应器41（本公司制造）的入口43中。间接加热型壳管式反应器41内部调节为温度180℃、压力2MPa。图1示出比较例1的糖化液制造装置的示意图。在间接加热型壳管式反应器41的内部设置有浆液加热管42，但是未设置有搅拌装置。从间接加热型壳管式反应器41的出口44取出的糖化浆液经过路径6、减压阀7供给至闪蒸罐8。 [0112] 在试验开始后，从经过24小时后起反应器内的压力损失逐渐增加，在经过72小时后继续运行变得困难。在该时刻中止运行，进行打开检查时，反应器内部被附着物堵塞。在使原料浆液的固形物浓度为3质量%时也得到大致相同的结果。 [0113] 由此判断为在反应器内部需要设置用于去除附着物的搅拌单元（搅拌机），在反应器出口侧或其下游侧需要设置破碎从反应器剥离的附着物（原料浆液中含有的固形物烤焦而固化的固化体）的破碎机。判断为在与以往相比提高原料浆液的固形物浓度时，更加需要上述结构。 [0114] [实施例] [0115] 使用与预备试验相同的稻草，配制固形物浓度为30质量%的原料浆液。使用该原料浆液，通过图2所示的糖化液制造装置制造糖化液。原料浆液被供给至连续式反应器21的入口2。还向连续式反应器21的入口2供给蒸汽，这是为了加热原料浆液而使用的。 [0116] 连续式反应器21内部具备两种搅拌装置，其旋转轴3通过马达M1驱动。前段部的搅拌装置4是螺旋桨（screw）、桨叶（paddle）、椭圆形翼或捏合器（kneader）。后段部的搅拌装置22是针状叶片或板状叶片。在图2中旋转轴画出一个，但是实际上旋转轴在水平方向上并列设置两个，各自配备搅拌装置4以及搅拌装置22。即，搅拌装置4以及搅拌装置22在图2中为二轴式。 [0117] 从连续式反应器21的入口2投入的原料浆液通过前段部的搅拌装置4与蒸汽剧烈混合，在被加热至规定温度并且被加压的同时向出口5方向（在图2中右侧）移动。变成高温高压的原料浆液在向后段部移动的期间，所含有的纤维素或半纤维素的一部分水解而分解为糖，粘度也降低（糖化浆液）。在试图将糖化浆液通过搅拌装置4搬运至出口5时，尽管搅拌装置4附近的糖化浆液向出口5前进，但是远离搅拌装置4的连续式反应器21内壁附近的糖化浆液会后退，其结果是，导致糖化浆液的活塞流崩溃。 [0118] 在活塞流崩溃的情况下，搅拌装置4附近的糖化浆液其热水处理时间比规定时间短，纤维素或半纤维素向糖类的水解并不充分。另一方面，反应容器内壁附近的糖化液浆液其热水处理时间比规定时间长，导致通过纤维素或半纤维素的水解得到的糖类变化为如有机酸那样的过分解物。 [0119] 因此，在连续式反应器21中设置有作为后段部的搅拌装置22的针状叶片或板状叶片。针状叶片或板状叶片与螺旋桨、桨叶、椭圆形翼或捏合器相比，搅拌物的推进力小，因此即使为了通过前段部的搅拌机4剧烈地混合原料浆液与蒸汽，而通过马达M1增大旋转轴的转速，糖化浆液的活塞流也不容易崩溃。其结果是，容易控制在后段部中进行搬运的糖化浆液的热水处理时间，获得能够改善糖化收率的效果。后段部的搅拌装置22的周速优选的是调节为0.5m/秒以上。 [0120] 从连续式反应器21的出口5取出的高温高压的糖化浆液大多含有从反应器剥离的附着物。此外，原料浆液的固形物浓度越高，固形物浓度以及粘度越高。因此，在试图将其直接供给至闪蒸罐8而进行闪蒸时，在减压阀7（通常是角阀）中附着物和/或固形物容易堵住孔眼。因此，本发明中优选的是在糖化浆液中混合通过后段的糖化浆液的固液分离得到的糖化液的一部分而进行稀释，使粘度进一步降低后，使用破碎装置23细细地破碎稀释的糖化浆液中所含的固形物。 [0121] 图3示出连续式反应器的结构的另一示例。在增大连续式反应器的所需容量时，优选的是形成为前段部51与后段部55相分离的结构。在图3中，具备搅拌装置4的前段部51、和具备搅拌装置22的后段部55成为独立的壳体，由两者构成连续式反应器56。搅拌装置4的旋转轴3由马达M1a驱动，搅拌装置22的旋转轴57由马达M1b驱动。 [0122] 前段部51以及后段部55的功能与图2所示的连续式反应器21的前段部以及后段部相同。从前段部51的入口2投入的原料浆液通过搅拌装置4与蒸汽剧烈混合，在被加热至规定温度并且被加压的同时向出口52移动。达到高温高压的原料浆液经过移送路径53供给至后段部55的入口54。移送路径53是密闭系统。 [0123] 在连续式反应器56中，优选的是使后段部55的内容积比前段部51的内容积大。后段部55的搅拌机22可以是二轴式，也可以是一轴式。 [0124] 图4示出破碎装置23的一个示例的示意图。破碎装置23具有混合室31、破碎刀25和筛24。在混合室31内具备搅拌装置32。搅拌装置32的旋转轴33由马达M2驱动。破碎刀25也与旋转轴33连接。糖化浆液入口34与糖化浆液供给配管28连接，并且被供给从连续式反应器21的出口5取出的糖化浆液。糖化液入口35与糖化液供给配管27连接，并且被供给从后述的固液分离装置得到的糖化液的一部分。也可以使糖化浆液入口34与糖化液入口35一体化。 [0125] 将供给至混合室31的糖化浆液与糖化液通过搅拌装置32进行搅拌，从而使糖化浆液被稀释。搅拌装置32优选的是螺旋桨或桨叶。使稀释的糖化浆液在通过破碎刀25粉碎固形物的同时在混合室31与筛24之间循环。破碎刀25优选的是刀状或石磨状。通过使破碎刀25与筛24之间的间隙达到0.05～0.5mm，以此使筛24兼有作为固定刀的作用。 [0127] 取出至路径26的稀释糖化浆液经由减压阀7供给至闪蒸罐8。在这里，稀释糖化浆液在闪蒸罐内闪蒸，并且急冷至不发生糖类的过分解的温度。在本发明中，优选的是利用糖化液稀释闪蒸的糖化浆液以使其糖类浓度不降低，且将所含的固形物通过破碎装置23进行粉碎。利用糖化液稀释糖化浆液，以此即使原料浆液的固形物浓度与以往相比高，减压阀7中也不易发生固形物堵住孔眼的情况。 [0128] 对于闪蒸蒸汽，从闪蒸路径9取出，并且根据需要进行热回收。对于冷却的糖化浆液，从路径10被取出，经过路径10供给至固液分离装置11。固液分离装置11的具体示例是滗析器（decanter）、鼓式过滤机（drum filter）、带式过滤器、圆盘过滤器或压滤机。对于糖化液，根据需要供给至反渗透膜装置或蒸馏装置等浓缩装置，在提高糖浓度后，供给至进行如酒精发酵或乳酸发酵等的发酵工序的发酵装置。 [0129] 在这里，从固液分离装置11取出的糖化液的一部分如上所述经过糖化液供给配管27供给至破碎装置23的糖化液入口35。通过将糖化液作为糖化浆液的稀释液使用，以此即使稀释糖化浆液也不会使糖浓度降低，能够抑制浓缩装置（浓缩工序）中的负荷增大。在运行开始时，不存在能够使用于糖化浆液的稀释中的糖化液，在该情况下优选的是将适合发酵工序的糖类的水溶液作为稀释液使用而并非使用水。 [0130] 将配制的原料浆液与蒸汽（200℃、1.45MPa）供给至连续式反应器（总容积200L、有效容积90L）（供给量为235kg/小时），使反应器内维持165℃、0.9MPa。连续式反应器的前段部的搅拌装置具有46片浆叶，后段部的搅拌装置具有80片针状叶片。搅拌装置的周速度为0.7m/秒。使与蒸汽混合后的原料浆液的固形物浓度达到25质量%。在该条件下，即使不将水或糖化液喷雾至连续式反应器内，也可以使原料浆液（糖化浆液）的在垂直于混合轴的截面上的均匀混合以及轴方向上的活塞流稳定24小时以上，未发现原料浆液的碳化、以及因碳化物引起的堵塞。糖化率为计划值的70%。 [0131] 将从连续式反应器取出的糖化浆液供给至混合室的容积为3L、破碎刀为带有四个刀片的叶轮、搅拌装置为桨叶、筛的网眼的开孔径为3mm的破碎装置中（供给量为1175kg/小时），并且相对于糖化浆液以5倍的比例混合了糖化液。使马达M2的转速达到100rpm。将从该破碎装置取出的稀释糖化浆液经过减压阀（角阀、配管连接25A）供给至内容积为1.8m3的闪蒸罐，使其进行闪蒸。在该条件下，即使经过24小时，也未发现减压阀的堵塞。 [0132] [比较例2] [0133] 图5所示的糖化液制造装置的连续式反应器1是具备作为搅拌装置的二轴式螺旋桨的一般的反应器，旋转轴3由马达M驱动。连续式反应器1的尺寸与实施例中所使用的连续式反应器21相同。 [0134] 实施了不供给蒸汽，而在常温下将原料浆液的模拟液与着色液供给至连续式反应器1中并进行混合的示踪试验，其结果是，证实了变成通过搅拌装置4形成的完全混合槽串联状态，活塞流崩溃。 [0135] [比较例3] [0136] 除了不使用破碎装置23且不通过糖化液稀释糖化浆液以外，全部与实施例相同地进行操作。在正常运行中，间歇地投入葡萄糖，并且进行了连续式反应器21内部的流动解析，其结果是，作为完全混合槽串联模型可以维持相当于四个槽的活塞流。糖化率达到计划值的70%。 [0137] 然而，在连续运行24小时以上的情况下，减压阀7频繁闭塞，在实际应用上产生较大的不便。 [0138] 工业应用性： [0139] 本发明的以生物质作为原料的糖化液制造方法、糖化液制造装置以及连续式反应器作为水解纤维素系生物质而制造糖化液的方法以及装置，在生物质能源领域以及生物化学领域有用。 |
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