| 研究課題/領域番号 |
61550717
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
沢田 逹郎 金沢大, 工学部, 教授 (80019728)
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| 研究分担者 |
中村 嘉利 金沢大学, 工学部, 助手 (20172455)
丁子 哲治 金沢大学, 工学部, 助手 (80092790)
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| キーワード | 爆砕 / バイオマス / 酵素糖化 / 発酵 / 加水分解 |
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| 研究概要 |
本研究は、操作が容易で後処理の必要のない水蒸気の蒸煮と爆砕からなる前処理操作によって木質物質を分離・低分子化し、酵素および発酵操作などによってエネルギー化するまでの一連の操作のプロセス工学的研究を目的としている。本年度は、種々の水蒸気圧、蒸煮時間等の操作条件の下での爆砕効果とその特性、低分子化された物質の糖化・発酵に関する基礎的研究を行なった。爆砕生成物の粒径分布や低分子化されて容易に抽出されたセルロース、ヘミセルロース、リグニンなどの成分量を爆砕の操作条件に対応づけて材質、形状等に及ぼす爆砕の効果を検討した。蒸煮と爆砕操作は広葉樹に限らず針葉樹についても構成物質の低分子化とその成分の分離に非常に有効であることがわかった。爆砕生成物のセルロース分解酵素による糖化と醗酵によるアルコールなどの可燃性物質の生成は爆砕条件によって大きく変化した。から松では水蒸気圧力4.51MPa、蒸煮時間5minで最大糖化率が得られ、乾燥木材重量当り約40%の還元糖が得られた。一方、ユーカリでは3.53MPa、3minで最大糖化率に達っし、乾燥木材重量当り約60%の還元糖が得られた。アルコールの生成量についてもユーカリの方がから松の約1.5倍であった。次に、蒸気発生、加水分解、保温、生成物回収、凝縮、放熱などの一連の操作における必要熱量、放熱量、生成物の燃料化による熱量を計算し、熱収支を明らかにした。必要熱量を最小にして爆砕効果を高めるための操作条件を推算した結果、高圧短時間の爆砕操作が樹種にかかわらず効果的であることがわかった。
一方、多段系爆砕操作と爆砕生成物の糖化と発酵を同時に行なう同時糖化発酵は、エネルギー生産のための有効な方法であると考えられる。次年度はこれらの一連の操作の合理化をプロセスシステム工学的に検討する計画である。
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