[發明專利]由廢棄物制備乙醇的方法

有效

• 申請號: 201210021845.X
• 申請日: 2012-01-31
• 公開（公告）號: CN102653776A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 林俊介;增成伸介;吉良典子;中森研一;富山茂男;世良豐;木田建次
• 申請（專利權）人: 日立造船株式會社;國立大學法人熊本大學
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 謝順星

技術領域

本發明涉及一種通過同步糖化發酵反應由廢棄物中的紙類制備乙醇的方法。

背景技術

據日本環境部統計，近年來，被焚燒處理的一般廢棄物，按重量計算約一半為紙、布類，其中大部分為紙類。這些紙類作為不適合再循環的紙類，不經由一般的再循環途徑進行處理，但其中還混雜著一部分未經再循環就扔掉的紙。作為不適合再循環的紙類，包括被污染的紙、雜紙或其他與塑料等一起加工的紙等。

已有研究指出，提取這些紙類作為生物質資源進行利用(專利文獻1)，并研究出將其制成漿狀進行回收。

紙類主要是由來源于植物的纖維素構成的，因此是生物質的一種。其與其他生物質的區別為在造紙工序中進行脫木質素處理，纖維素成分的純度比較高，因此，可以說在用酶進行糖化處理時，與其他生物質相比其處理更容易。

另外，在以含有許多纖維素的生物質為原料制備乙醇的方法中，當選擇包括用酶進行糖化的方法時，可認為通過同步糖化發酵方法進行反應是有益的，所述同步糖化發酵能夠抑制酶反應的生成物所產生的競爭性抑制造成的影響。所述方法是在一個反應槽內，同時進行原料的酶解糖化和用作為發酵用微生物的酵母等引發的糖的合成代謝(生成乙醇)。目前，因糖化酶的成本高，因此為了以更少的酶用量進行反應，同步糖化發酵方法是有益的，但是為了有效地進行酶解糖化，反應需要進行幾天時間。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-159953號公報。

發明內容

在此，以從一般廢棄物中提取的紙漿為原料，使其同步糖化發酵制備乙醇時，在幾天的反應中，可能會產生雜菌影響。

在用其他處理方法，例如用加壓加熱下水解、用硫酸等酸水解或兩者同時進行的方法制得糖液時，由于經過了極不適于雜菌生存的狀態，因此在后續的發酵中很難因雜菌產生影響。并且以糖液為原料進行發酵時，停滯時間為幾小時，最長也就十幾小時，因此即使存在雜菌，在同時考慮其他微生物的增殖速度時，其造成的影響也因與所用的發酵用微生物間的量比關系，幾乎不受影響。

另一方面，當紙類與一般廢棄物同時運輸并與其他垃圾類相接觸時，以紙漿回收該紙類時已經存在許多雜菌，并且同步糖化發酵需要反應幾天，雜菌的存在將會造成很大影響，因此需要尋求一種為了使用該原料制備乙醇而抑制雜菌的方法。

本發明是考慮上述情況而完成的，其目的是提供一種由一般廢棄物制備乙醇的方法，當使用從一般廢棄物中提取出的紙漿進行同步糖化發酵反應時，該方法能夠抑制雜菌帶來的不良影響。

為了解決上述技術問題，本發明人反復進行了深入研究，結果發現對含有紙漿的原料進行低溫熱處理，并且在同步糖化發酵反應時使用抗生素，能夠獲得與無雜菌存在下相同的乙醇生產效率。

即，本發明的由廢棄物制備乙醇的方法，其以含有廢紙的廢棄物中的紙類作為紙漿原料回收，對該紙漿原料施加60℃以上且不足100℃的低溫熱處理，將該低溫熱處理產物降溫至適合發酵所用的發酵微生物可生長的溫度范圍，然后，同步糖化發酵使酶及發酵用微生物同時對該低溫熱處理產物發生作用，進行同步糖化發酵反應，從而制備乙醇，在該方法中，在進行同步糖化發酵反應時，添加抗生素。

在此，廢棄物中，作為廢棄物處理法的對象，可分為一般廢棄物和工業廢棄物，作為一般廢棄物可以例舉從一般家庭排出的家庭垃圾、從寫字樓等排出的辦公垃圾等。

紙類是指廢棄物中所含的紙，紙漿是指用水對這些廢棄物中的紙類進行解離(制漿)處理制得解離液后對解離液進行物理脫水處理后得到的產物，再循環的廢紙或造紙工序中產生的造紙污泥均可適用本發明的處理方法，因此只要是來源于紙的原料即可，無特殊限定。

相對于一般的滅菌處理可進行蒸汽滅菌的100℃以上，所謂低溫熱處理是源于低溫下的熱處理，在本發明中為60℃以上并且不足100℃，并且優選70℃以上。

在從廢棄物中提取紙用作原料的一系列處理工序中，可以在作為主要工序的制漿時進行該低溫熱處理，或者，也可以對制漿后的漿液、脫水后的紙漿進行該低溫熱處理，并且，也可以通過其多個工序進行熱處理。

熱處理中的熱分布最好均一，為此可以伴有機械攪拌。

熱處理的時間優選為到達上述規定溫度后兩小時以上，進一步優選為4小時以上。另一方面，雖然依賴于設施，但從其處理效率的問題考慮，優選每天進行一般廢棄物的收集。只要有效果，本發明中的低溫熱處理的處理時間的上限沒有限定，但是根據上述情況考慮，最好在24小時以內。