JP4401735B2 - Ethanol production method - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス、特に廃建材等の木質系バイオマスを用いて、発酵によりエタノールを製造する製造方法に関するものであり、エタノール発酵工程で使用する微生物の栄養源に関する。 The present invention relates to a production method for producing ethanol by fermentation using biomass, particularly woody biomass such as waste building materials, and relates to a nutrient source for microorganisms used in an ethanol fermentation process.
近年、再生可能資源であるバガスや稲わら、木材チップなどの天然系の資源からエタノールを製造し、エネルギーや化学原料として利用する試みが内外で進められている。この方法は、木質系バイオマスを酸又はアルカリで加水分解して、グルコース等のヘミセルロース由来の糖を含む加水分解液とし、この糖を酵母等の微生物を用いる発酵法によりエタノールに変換するものである。
この木質系バイオマスの原料として廃建材を用いることは、バイオマス資源利用の課題である原料の収集という点において、非常に有望である。
In recent years, domestic and overseas efforts have been made to produce ethanol from natural resources such as bagasse, rice straw, and wood chips, which are renewable resources, and use them as energy and chemical raw materials. In this method, a woody biomass is hydrolyzed with an acid or an alkali to obtain a hydrolyzed solution containing a sugar derived from hemicellulose such as glucose, and this sugar is converted to ethanol by a fermentation method using a microorganism such as yeast. .
Using waste building materials as raw materials for woody biomass is very promising in terms of collecting raw materials, which is an issue of biomass resource utilization.
ところで、木質系バイオマスの発酵工程では、木質系バイオマスを酸又はアルカリで加水分解して得られたグルコース等の糖液の他に、微生物の生育に必須要素である窒素、リンを含んだ栄養源の存在が必要となる。
この栄養源としては、酵母の場合、硫酸アンモニウムが安価な商業生産用の栄養源として一般的に使用されている(例えば特許文献1参照)。また、大腸菌を用いる場合、コーンスティープリカー(以下、「CSL」という。)が使用されている(例えば非特許文献1参照)。CSLとは、トウモロコシからコーンスターチを製造する工程で出る副産物であり、アミノ態窒素、リン、ミネラルなどを含む総合的な栄養源である。
As the nutrient source, in the case of yeast, ammonium sulfate is generally used as an inexpensive nutrient source for commercial production (see, for example, Patent Document 1). When using E. coli, corn steep liquor (hereinafter referred to as “CSL”) is used (see, for example, Non-Patent Document 1). CSL is a byproduct produced in the process of producing corn starch from corn, and is a comprehensive nutrient source including amino nitrogen, phosphorus, minerals and the like.
しかし、トウモロコシの生産量が多い米国などと比べ、日本ではCSL価格が割高であるという問題があった。
そこで、CSLに替わる栄養源として、発明者らは安価な食品系廃棄物を用いることを考えた。このような食品系廃棄物としては、おからやコーヒー粕、茶粕等が挙げられる。日本ではおからは年間75万トン発生しており、飼料、肥料、食品へと再利用されているものの、余剰傾向にある。また、主に清涼飲料水工場から発生するコーヒー粕は、年間60万トンあり、工場内燃料として利用される他は廃棄されている。茶粕は、緑茶粕が年間9千トン、ウーロン茶粕が年間2万4千トン発生しており、これらは主に畜舎の敷料や堆肥原料に使用されている。
これらの食品系廃棄物はCSLより安価であり、無償又は廃棄物として逆に処理費等の引き取り手数料を受領して入手可能な場合がある。そして、これらの食品系廃棄物は、成分として蛋白質、リン、ミネラルを含んでおり、微生物の栄養源として利用できる可能性を持っている。
However, there is a problem that the CSL price is higher in Japan than in the United States where corn production is large.
Therefore, the inventors considered using inexpensive food waste as a nutrient source to replace CSL. Examples of such food waste include okara, coffee candy, and tea candy. In Japan, 750,000 tons of okara is generated annually, and although it is reused for feed, fertilizer, and food, it is in surplus. In addition, 600,000 tons of coffee mash generated mainly from the soft drink factory is discarded every year except for being used as fuel in the factory. As for tea bowls, green tea bowls generate 9,000 tons annually and oolong tea bowls generate 24,000 tons annually, and these are mainly used for livestock bedding and compost raw materials.
These food wastes are cheaper than CSL, and may be available upon receipt of collection fees such as processing costs as free or waste. These food wastes contain proteins, phosphorus, and minerals as components, and have the potential to be used as a nutrient source for microorganisms.
しかしながら、おから、茶粕等に含まれる窒素の大部分は不溶性の蛋白質形態であり、そのままでは微生物の栄養源として利用され難い。そこで、前処理を行って蛋白質の一部を可溶化し、アミノ態窒素を得る必要がある。食品系廃棄物を前処理して不溶性の蛋白質を可溶化する一般的な方法として、加熱処理、酵素処理などが挙げられるが、酵素処理はコストが高いという問題があり、現状では加熱処理が実用的である。 However, most of the nitrogen contained in okara and tea bowls is in an insoluble protein form, and as such is hardly used as a nutrient source for microorganisms. Therefore, it is necessary to pretreat and solubilize part of the protein to obtain amino nitrogen. Common methods for solubilizing insoluble proteins by pretreatment of food wastes include heat treatment and enzyme treatment, but there are problems with high cost of enzyme treatment, and heat treatment is practical at present. Is.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、木質系バイオマスから得られた糖を微生物によって発酵させてエタノールを製造する製造方法において、発酵工程で使用する微生物の栄養源として、食品系廃棄物を利用する発酵率の高いエタノール製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a production method for producing ethanol by fermenting sugar obtained from woody biomass with microorganisms, as a nutrient source for microorganisms used in the fermentation step, food An object of the present invention is to provide a method for producing ethanol having a high fermentation rate using waste from a system.
本発明は、木質系バイオマスから得られた糖を微生物によって発酵させてエタノールを製造する製造方法において、発酵工程で使用する微生物の栄養源として、おから、茶粕、及びコーヒー粕からなる群から選択される少なくとも1種以上の食品系廃棄物を酸の存在下で加熱処理して得られたものを用いることを特徴とするエタノールの製造方法を提供する。 The present invention relates to a method for producing ethanol by fermenting sugar obtained from woody biomass with microorganisms, as a nutrient source for microorganisms used in the fermentation process, from the group consisting of okara, teacup, and coffee lees There is provided a method for producing ethanol, characterized by using a product obtained by heat-treating at least one selected food waste in the presence of an acid .
本発明のエタノールの製造方法によれば、木質系バイオマスから得られた糖を微生物によって発酵させてエタノールを製造する製造方法において、発酵工程で使用する微生物の栄養源として、食品系廃棄物を利用することができ、かつエタノールの発酵率が高く、製造コストも低減したエタノール製造方法となる。 According to the ethanol production method of the present invention, in the production method for producing ethanol by fermenting sugar obtained from woody biomass with microorganisms, food waste is used as a nutrient source for microorganisms used in the fermentation process. In addition, the ethanol production method has a high ethanol fermentation rate and a reduced production cost.
本実施形態の製造方法は、木質系バイオマスの加水分解、中和、発酵、エタノール分離、エタノール精製の各工程から構成される。 The manufacturing method of this embodiment is comprised from each process of hydrolysis, neutralization, fermentation, ethanol separation, and ethanol purification of woody biomass.
(木質系バイオマス)
原料である木質系バイオマスとしては、木材チップや廃建材などが挙げられる。廃建材としては、廃棄木質建材、廃パレット、廃梱包材等が挙げられる。廃建材は単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、廃建材には、酢酸、フルフラール、レブリン酸、ギ酸等の発酵阻害物質や接着剤、塗料等の不純物が含まれていても差し支えない。
(Woody biomass)
Examples of the woody biomass that is a raw material include wood chips and waste building materials. Examples of the waste building materials include waste wood building materials, waste pallets, waste packaging materials, and the like. Waste building materials may be used alone or in combination of two or more. In addition, the waste building materials may contain impurities such as fermentation inhibitors such as acetic acid, furfural, levulinic acid, formic acid, adhesives, and paints.
(加水分解工程)
加水分解工程では、従来から公知の酸加水分解法やアルカリ加水分解法を用いることができる。そのなかでも、酸加水分解法が好ましい。酸加水分解法に用いる酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられるが、硫酸を用いるのが好ましい。
(Hydrolysis step)
In the hydrolysis step, conventionally known acid hydrolysis methods and alkali hydrolysis methods can be used. Of these, the acid hydrolysis method is preferred. Examples of the acid used in the acid hydrolysis method include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like, but it is preferable to use sulfuric acid.
(中和工程)
加水分解工程後、酸加水分解法、アルカリ加水分解法を用いた場合には、中和工程が必要である。酸加水分解法で加水分解した後に中和工程で用いるアルカリとしては、Ca(OH)2、NaOHなどが挙げられるが、比較的安価なCa(OH)2を用いるのが好ましい。
(Neutralization process)
If an acid hydrolysis method or an alkali hydrolysis method is used after the hydrolysis step, a neutralization step is necessary. Examples of the alkali used in the neutralization step after hydrolysis by the acid hydrolysis method include Ca (OH) 2 and NaOH, but it is preferable to use relatively inexpensive Ca (OH) 2 .
(発酵工程)
中和工程後、得られた加水分解液は発酵工程に供される。発酵工程では、微生物による発酵によってエタノールが生成される。この時、微生物に必要な栄養源も与える。本発明においては、この栄養源として、食品系廃棄物を加熱処理して得られたものを用いる。食品系廃棄物としては、おから、茶粕、及びコーヒー粕からなる群から選択される少なくとも1種以上が挙げられる。例えば、茶粕としては、緑茶粕、紅茶粕、ウーロン茶粕等が挙げられる。これらの食品系廃棄物は、含有される窒素をアミノ態窒素に変換させるため、加熱処理してから微生物に与えられる。加熱処理の温度は、100℃〜250℃であることが好ましい。
(Fermentation process)
After the neutralization step, the obtained hydrolyzate is subjected to a fermentation step. In the fermentation process, ethanol is produced by fermentation by microorganisms. At this time, it also provides the necessary nutrients for the microorganisms. In this invention, what was obtained by heat-processing food waste is used as this nutrient source. Examples of the food waste include at least one selected from the group consisting of okara, tea bowl, and coffee bowl. For example, examples of the tea bowl include a green tea bowl, a black tea bowl, and an oolong tea bowl. These food wastes are given to microorganisms after heat treatment in order to convert the contained nitrogen into amino nitrogen. It is preferable that the temperature of heat processing is 100 to 250 degreeC.
本発明においては、食品系廃棄物に水を加えて加熱処理する際に、酸を共に加え、酸の存在下で加熱処理を行う。このような酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられるが、硫酸を用いるのが好ましい。硫酸で加熱処理することで、食品系廃棄物を容易に可溶化することができる。硫酸加熱処理の条件は、温度100℃〜250℃、硫酸の濃度は1質量%〜10質量%、加熱時間は10分〜100分間である。そのなかでも、温度120℃〜200℃、硫酸の濃度は3質量%〜6質量%、加熱時間は10分〜60分間であるのが好ましい。温度が100℃より低いと可溶化が十分進行せず、250℃より高いと酸性下では腐食性が強くなり高価な装置を要するからである。
本実施形態では、食品系廃棄物の硫酸加熱処理を別途行って得られたものを、微生物の栄養源として発酵工程に用いているが、例えばバイオマス原料と硫酸と共に食品系廃棄物を加水分解機に投入することによって、既存の設備を利用して、加水分解工程中で食品系廃棄物の硫酸加熱処理を行うことも可能である。
なお、栄養源として使用した後の食品系廃棄物の残渣は、ボイラー燃料として用いることで、設備内で用いるエネルギーとして再利用することができる。
In the present invention, when water is added to the food waste and heat-treated , the acid is added together and the heat treatment is performed in the presence of the acid. Examples of such an acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like, but it is preferable to use sulfuric acid. The food waste can be easily solubilized by heat treatment with sulfuric acid. The conditions for the sulfuric acid heat treatment are a temperature of 100 ° C. to 250 ° C., a sulfuric acid concentration of 1% by mass to 10% by mass, and a heating time of 10 minutes to 100 minutes. Among them, it is preferable that the temperature is 120 ° C. to 200 ° C., the concentration of sulfuric acid is 3% by mass to 6% by mass, and the heating time is 10 minutes to 60 minutes. If the temperature is lower than 100 ° C., the solubilization does not proceed sufficiently.
In the present embodiment, a product obtained by separately performing a sulfuric acid heat treatment of food waste is used in the fermentation process as a nutrient source for microorganisms. For example, a food waste with a biomass raw material and sulfuric acid is hydrolyzed. It is also possible to heat the sulfuric acid heat treatment of the food waste during the hydrolysis process using existing equipment.
In addition, the residue of the food waste after using it as a nutrient source can be reused as energy used in equipment by using it as boiler fuel.
本発明で用いる微生物としては、細菌及び酵母からなる群から選択される少なくとも1種以上の微生物であることが好ましい。このような細菌としては、遺伝子組換え大腸菌が挙げられる。ここで、遺伝子組換え大腸菌とは、エタノール等への変換に必要な酵素遺伝子を有していない大腸菌に、遺伝子工学技術によりこれら遺伝子を導入し、エタノール等への発酵を可能にしたものをいう。また、酵母としては、公知の酵母を用いることができるが、具体例として、サッカロミセス セルビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)などが挙げられる。 The microorganism used in the present invention is preferably at least one microorganism selected from the group consisting of bacteria and yeast. Such bacteria include genetically modified E. coli. Here, genetically modified E. coli refers to those that have been introduced into E. coli that does not have the enzyme gene required for conversion to ethanol, etc., by genetic engineering technology, allowing fermentation to ethanol, etc. . Known yeasts can be used as the yeast, and specific examples include Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe.
(エタノール分離工程・精製工程)
前記発酵工程後得られた発酵液は、発酵により生成したエタノールを分離する分離工程に供される。エタノールを分離する方法は、蒸留、浸透気化膜等の公知の方法が用いられるが、そのなかでも蒸留が好ましい。
次いで、分離したエタノールは精製工程に供される。エタノール精製法としては、公知の方法、例えば蒸留等を用いることができる。
(Ethanol separation process / purification process)
The fermentation liquor obtained after the fermentation process is subjected to a separation process for separating ethanol produced by fermentation. As a method for separating ethanol, known methods such as distillation and pervaporation membrane are used, and distillation is preferable among them.
The separated ethanol is then subjected to a purification process. As the ethanol purification method, a known method such as distillation can be used.
以下、実験例及び実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
[実験例1−4、比較試験]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples and examples.
[Experimental example 1-4, comparative test]
おから(豆腐店より購入、含水率76質量%)に水又は硫酸を加えて加熱処理し、濾過した後、濾液中に溶出した可溶性アミノ態の総窒素濃度(g/L)を液体クロマトグラフィー(使用機種:D−7000型(日立製作所製)、カラム:HPX−87P(BIO−RAD製))を用いて調べた。
実験例1:おから100gに水200mLを加えて120℃で60分間加熱処理した。
実験例2:おから100gに2質量%硫酸200mLを加えて120℃で60分間加熱処理した。
実験例3:おから100gに5質量%硫酸200mLを加えて120℃で60分間加熱処理した。
実験例4:おから100gに10質量%硫酸200mLを加えて120℃で60分間加熱処理した。
比較試験:おから100gに水200mLを加えた。
実験条件と結果を表1に示す。
Water or sulfuric acid is added to okara (purchased from a tofu store, water content 76% by mass), heat-treated, filtered, and the total nitrogen concentration (g / L) of soluble amino eluted in the filtrate is liquid chromatographed. (Use model: D-7000 type (manufactured by Hitachi, Ltd.), column: HPX-87P (manufactured by BIO-RAD)).
Experimental Example 1: 200 ml of water was added to 100 g of okara and heat-treated at 120 ° C. for 60 minutes.
Experimental Example 2: 200 mL of 2% by mass sulfuric acid was added to 100 g of okara and heat-treated at 120 ° C. for 60 minutes.
Experimental Example 3: 200 g of 5 mass% sulfuric acid was added to 100 g of okara and heat-treated at 120 ° C for 60 minutes.
Experimental Example 4: 200 mL of 10 mass% sulfuric acid was added to 100 g of okara and heat-treated at 120 ° C for 60 minutes.
Comparative test: 200 mL of water was added to 100 g of okara.
Table 1 shows the experimental conditions and results.
実験例1と比較試験とを比べると、おからに水を加えて加熱することで、加熱しない比較試験の4倍近い総窒素濃度が得られた。
また、実験例1と実験例2−4とを比べると、硫酸を加えることで、得られる総窒素濃度は1.3−1.6倍まで増加した。
これらの実験例から、加熱処理は、食品系廃棄物の微生物栄養源への変換処理として有効なことが確認された。
Comparing Experimental Example 1 and the comparative test, by adding water to okara and heating it, a total nitrogen concentration nearly four times that of the comparative test without heating was obtained.
Moreover, when Experimental Example 1 and Experimental Example 2-4 were compared, the total nitrogen concentration obtained increased to 1.3-1.6 times by adding sulfuric acid.
From these experimental examples, it was confirmed that the heat treatment is effective as a conversion treatment of food waste to a microbial nutrient source.
[実施例1]
本発明における食品系廃棄物を加熱処理して得られたものを実際に微生物の栄養源として用い、エタノール発酵を行って、エタノールの発酵率を調べた。
300mLフラスコに糖質としてグルコース45g/Lとキシロース45g/Lとを50mL添加し、下記の試料番号「1−A」〜「1−C」の栄養源を加え、これに遺伝子組換え大腸菌(ATCC 11303)を接種して、35℃、100rpmで50時間エタノール発酵を行った。
[Example 1]
What was obtained by heat-processing the food-type waste in this invention was actually used as a nutrient source of microorganisms, ethanol fermentation was performed, and the fermentation rate of ethanol was investigated.
To a 300 mL flask, 50 mL of glucose 45 g / L and xylose 45 g / L were added as carbohydrates, and nutrient sources of the following sample numbers “1-A” to “1-C” were added. 11303) was inoculated and ethanol fermentation was performed at 35 ° C. and 100 rpm for 50 hours.
栄養源として、おから100gに水200mLを加えて120℃で60分間加熱処理したものを用い、培地に添加させる量を変化させた(試料番号「1−A」〜「1−C」)。
試料番号「1−A」:添加量 1.7質量%
試料番号「1−B」:添加量 3.3質量%
試料番号「1−C」:添加量 6.7質量%
As a nutrient source, 200 g of water was added to 100 g of okara and heat-treated at 120 ° C. for 60 minutes, and the amount added to the medium was changed (sample numbers “1-A” to “1-C”).
Sample number “1-A”: addition amount 1.7% by mass
Sample number “1-B”: addition amount 3.3 mass%
Sample number “1-C”: addition amount 6.7% by mass
発酵終了後、溶液中のエタノール濃度(g/L)を下記の条件のガスクロマトグラフィーにより測定した。
使用機種:GC353B(ジーエルサイエンス製)
カラム:CP−WAX52CB(VARIAN製)
また、測定したエタノール濃度(g/L)から、以下の式(I)によりエタノール発酵率(%)を求めた。
エタノール発酵率(%)=(エタノール濃度)/(添加した糖質合計濃度)/0.51×100 (I)
なお、式(I)において、0.51は係数で、糖質が発酵反応により完全にエタノールと二酸化炭素に変化する際における生成するエタノールの糖質に対する質量比である。
実験条件を表2に、結果を図1に示す。
After completion of the fermentation, the ethanol concentration (g / L) in the solution was measured by gas chromatography under the following conditions.
Model used: GC353B (manufactured by GL Sciences)
Column: CP-WAX52CB (manufactured by VARIAN)
Moreover, ethanol fermentation rate (%) was calculated | required by the following formula | equation (I) from the measured ethanol concentration (g / L).
Ethanol fermentation rate (%) = (ethanol concentration) / (total added carbohydrate concentration) /0.51×100 (I)
In the formula (I), 0.51 is a coefficient, which is a mass ratio of ethanol to saccharide produced when the saccharide is completely changed into ethanol and carbon dioxide by fermentation reaction.
The experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[実施例2−4]
栄養源として、おから100gに濃度を変えた硫酸200mLを加えて120℃で60分間加熱処理して得られたもの(試料番号「2−A」〜「4−C」)を使用し、培地に添加させる量を変化させた以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図1に示す。
[Example 2-4]
As a nutrient source, a medium obtained by adding 200 mL of sulfuric acid having a changed concentration to 100 g of okara and heat-treating at 120 ° C. for 60 minutes (sample numbers “2-A” to “4-C”) is used. Fermentation was carried out in the same manner as in Example 1 except that the amount to be added was changed to obtain the ethanol fermentation rate (%). Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[実施例5−7]
栄養源として、乾燥した緑茶粕(含水率 5質量%)100gに水又は濃度を変えた硫酸200mLを加えて120℃で60分間加熱処理して得られたもの(試料番号「5−B」〜「7−C」)を使用し、培地に添加させる量を変化させた以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図2に示す。
[Example 5-7]
As a nutrient source, 100 g of dried green tea bowl (water content 5% by mass) was added with 200 mL of water or sulfuric acid having a different concentration, and heat-treated at 120 ° C. for 60 minutes (sample number “5-B” to “7-C”) was used and fermentation was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount added to the medium was changed, and the ethanol fermentation rate (%) was determined. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[実施例8−9]
栄養源として、乾燥したウーロン茶粕(含水率 4質量%)100gに水又は濃度を変えた硫酸200mLを加えて120℃で60分間加熱処理して得られたもの(試料番号「8−B」〜「9−C」)を使用し、培地に添加させる量を変化させた以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図2に示す。
[Example 8-9]
As a nutrient source, 100 g of dried oolong teacup (
[実施例10−11]
栄養源として、乾燥したコーヒー粕(含水率 5質量%)100gに水又は濃度を変えた硫酸200mLを加えて120℃で60分間加熱処理して得られたもの(試料番号「10−B」〜「11−C」)を使用し、培地に添加させる量を変化させた以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図2に示す。
[Example 10-11]
As a nutrient source, 100 g of dried coffee cake (water content 5 mass%) was added with 200 mL of water or sulfuric acid having a different concentration, and heat-treated at 120 ° C. for 60 minutes (sample number “10-B” to “11-C”) was used and fermentation was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount added to the medium was changed, and the ethanol fermentation rate (%) was determined. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[比較例1]
栄養源として、CSL3.5質量%(試料番号「100」)を使用した以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図1に示す。
[Comparative Example 1]
Fermentation was performed in the same manner as in Example 1 except that CSL 3.5% by mass (sample number “100”) was used as a nutrient source, and an ethanol fermentation rate (%) was obtained. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[比較例2]
栄養源として、加熱処理しないおからを、培地に添加させる量を変化させた(試料番号「200−A」〜「200−C」)以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図1に示す。
[Comparative Example 2]
As a nutrient source, fermentation was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of okara that was not heat-treated was added to the medium (sample numbers “200-A” to “200-C”). The fermentation rate (%) was determined. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[比較例3]
栄養源として、加熱処理しない緑茶粕を、培地に添加させる量を変化させた(試料番号「300−B」〜「300−C」)以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図2に示す。
[Comparative Example 3]
As a nutrient source, fermentation was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of green tea cake that was not heat-treated was added to the culture medium (sample numbers “300-B” to “300-C”). The fermentation rate (%) was determined. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[比較例4]
栄養源として、加熱処理しないウーロン茶粕を、培地に添加させる量を変化させた(試料番号「400−B」〜「400−C」)以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図2に示す。
[Comparative Example 4]
As a nutrient source, fermentation was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of oolong teacup not subjected to heat treatment was added to the medium (sample numbers “400-B” to “400-C”). The fermentation rate (%) was determined. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[比較例5]
栄養源として、加熱処理しないコーヒー粕を、培地に添加させる量を変化させた(試料番号「500−B」〜「500−C」)以外は、実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図2に示す。
[Comparative Example 5]
As a nutrient source, fermentation was conducted in the same manner as in Example 1 except that the amount of coffee mash that was not heat-treated was added to the culture medium (sample numbers “500-B” to “500-C”). The fermentation rate (%) was determined. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
[比較例6]
栄養源を培地に添加しないで(試料番号「600」」)、それ以外は実施例1と同様にして発酵を行い、エタノール発酵率(%)を求めた。詳しい実験条件を表2に、結果を図2に示す。
[Comparative Example 6]
Fermentation was performed in the same manner as in Example 1 except that no nutrient source was added to the medium (sample number “600”), and the ethanol fermentation rate (%) was determined. Detailed experimental conditions are shown in Table 2, and the results are shown in FIG.
実施例1−4と比較例2とを比較すると、比較例2の加熱未処理のおからは、添加量が6.7質量%(試料番号「200−C」)でもエタノール発酵率は10%以下であったのに対し、おからを加熱処理した実施例1では、発酵率は30%以上まで向上した(試料番号「1−C」)。さらに、硫酸を加えた実施例2−4では、発酵率は50%(試料番号「2−C」)、60%(試料番号「3−C」)、40%(試料番号「4−C」)まで向上した。
これらのことから、おからを加熱処理することによって、エタノール発酵工程における微生物の栄養源に利用することができ、高い発酵率でエタノールを製造できることが確認された。
When Example 1-4 and Comparative Example 2 are compared, even if the addition amount is 6.7% by mass (sample number “200-C”), the ethanol fermentation rate is 10%. In contrast to the following, in Example 1 in which okara was heat-treated, the fermentation rate was improved to 30% or more (sample number “1-C”). Furthermore, in Example 2-4 to which sulfuric acid was added, the fermentation rate was 50% (sample number “2-C”), 60% (sample number “3-C”), 40% (sample number “4-C”). ) Improved.
From these facts, it was confirmed that by heating okara, it can be used as a nutrient source for microorganisms in the ethanol fermentation process, and ethanol can be produced at a high fermentation rate.
実施例5−11と比較例3−5とを比較すると、比較例3−5の加熱未処理の緑茶粕、ウーロン茶粕、コーヒー粕は、添加量が6.7質量%(試料番号「300−C」、「400−C」、「500−C」)でもエタノール発酵率は10%以下であったのに対し、加熱処理した実施例5、8、10では、発酵率は各々45%(試料番号「5−C」)、35%(試料番号「8−C」)、15%(試料番号「10−C」)まで向上した。さらに、硫酸を加えた実施例6、7、9、11では、発酵率は各々80%(試料番号「6−C」)、70%(試料番号「7−C」)、90%(試料番号「9−C」)、70%(試料番号「11−C」)まで向上した。実施例6、7、9、11の発酵率は、比較例1のCSLの発酵率90%と同程度の高い値であった。また、栄養源を添加しなかった比較例6の発酵率は5%にも達しなかった。
これらのことから、緑茶粕、ウーロン茶粕、コーヒー粕を加熱処理することによって、エタノール発酵工程における微生物の栄養源に利用することができ、高い発酵率でエタノールを製造できることが確認された。
Comparing Example 5-11 with Comparative Example 3-5, the amount of addition of 6.7% by mass (sample number “300- C ”,“ 400-C ”,“ 500-C ”), the ethanol fermentation rate was 10% or less, whereas in Examples 5, 8, and 10 that were heat-treated, the fermentation rate was 45% (sample). No. “5-C”), 35% (Sample No. “8-C”), and 15% (Sample No. “10-C”). Furthermore, in Examples 6, 7, 9, and 11 to which sulfuric acid was added, the fermentation rates were 80% (sample number “6-C”), 70% (sample number “7-C”), and 90% (sample number), respectively. “9-C”), 70% (sample number “11-C”). The fermentation rates of Examples 6, 7, 9, and 11 were as high as the 90% fermentation rate of the CSL of Comparative Example 1. Moreover, the fermentation rate of the comparative example 6 which did not add a nutrient source did not reach 5%.
From these, it was confirmed that heat treatment of green tea bowl, oolong tea bowl, and coffee bowl can be used as a nutrient source for microorganisms in the ethanol fermentation process, and ethanol can be produced at a high fermentation rate.
Claims (4)
発酵工程で使用する微生物の栄養源として、
おから、茶粕、及びコーヒー粕からなる群から選択される少なくとも1種以上の食品系廃棄物を酸の存在下で加熱処理して得られたものを用いることを特徴とするエタノールの製造方法。 In the production method of producing ethanol by fermenting sugar obtained from woody biomass with microorganisms,
As a nutrient source of microorganisms used in the fermentation process,
A method for producing ethanol, comprising using at least one food waste selected from the group consisting of okara, tea bowl, and coffee koji in the presence of an acid. .
The method for producing ethanol according to any one of claims 1 to 3, wherein the microorganism is at least one microorganism selected from the group consisting of bacteria and yeast.
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