专利名称：热水流通式糖化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热水流通式糖化装置。本申请基于2010年I月18日在日本申请的专利申请2010-8553号而主张优先权，在此引用其内容。
背景技术：
在下述专利文献I中，公开了一种技术，该技术通过将保持在27(T310°C范围内温度的加压热水以滞留时间为30秒以下的速度通水至填充了纤维素粉末的固定床而水解，从而制造由6 25个葡萄糖单位构成的非水溶性多糖类。该技术的目的是以纤维素粉末为原料而制造非水溶性多糖类。 专利文献I :日本专利第3128575号公报。
发明内容
发明要解决的问题
上述专利文献I的技术，使用了专利文献I的图I所示的反应装置。然而，该反应装置(热水流通式糖化装置)作为以纤维素粉末为原料的实验装置而构成，不能作为以生物物质为原料的产业用的处理装置而实用。即，为了使现有的热水流通式糖化装置适用于以生物物质为原料的产业用的处理装置，对于例如生物物质(原料)的取入机构和处理后的残渣等的取出机构等，有必要以能够更高效地运转的方式使装置构成最佳化。本发明是鉴于上述情况而完成的，目的是提供一种能够高效地运转的热水流通式糖化装置作为产业用的处理装置。用于解决问题的手段
在本发明涉及的热水流通式糖化装置中，使加压热水通水至收纳于反应管的原料有机物而进行水解。该热水流通式糖化装置，具备原料斗、原料供给管、原料移送部、隔离阀、力口压热水供给部以及液回收部，该原料斗收纳原料有机物，该原料供给管收容从原料斗落下的原料有机物，并且，连通至管状反应槽，该原料移送部从原料供给管的一端向着反应管移送原料有机物，该隔离阀设置于原料供给管和反应管之间，该加压热水供给部将加压热水供给至反应管的一端，该液回收部从反应管的另一端将加压热水与分解液一起回收。另外，在上述热水流通式糖化装置中，还具备残渣排出部，该残渣排出部设在反应管的与原料供给管相反的一侧，用于将残渣排出至外部，原料供给管和原料移送部可以以将原料有机物压送至反应管的方式构成。另外，在上述热水流通式糖化装置中，液回收部可以具备用于将反应管内的压力保持一定的保压阀。另外，在上述热水流通式糖化装置中，隔离阀可以是形成于阀体的通路与反应管的内径相同的球形阀。发明效果依照本发明，通过隔离阀、原料供给管、原料斗以及原料移送部的协作，从而将原料有机物自动地收容于反应管。因此，能够提供能够高效地运转的热水流通式糖化装置作为产业用的处理装置。
图I是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的装置构成的正面图。图2A是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第I说明图。图2B是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第I说明图。图2C是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第I说明 图。图2D是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第I说明图。图2E是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第I说明图。图3A是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第2说明图。图3B是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第2说明图。图3C是显示本发明的一实施方式涉及的热水流通式糖化装置的动作的第2说明图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的一实施方式进行说明。本实施方式涉及的热水流通式糖化装置A，如图I所示，由反应管I、隔离阀2、原料供给管3、原料斗4、原料移送部5、残渣排出部6、加压热水供给部7、液回收部8以及气体排出部9构成。另外，在该图中，根据情况，相对于实物而将各部分的相对的大小变更。热水流通式糖化装置A是通过将规定温度(例如15(T300°C左右)且规定压力以上(例如规定压力的饱和蒸气压以上)的加压热水通水规定时间至收纳于反应管I的原料有机物X，从而不连续地分批地(间歇地)将原料有机物X水解的装置。这样的热水流通式糖化装置A，在例如使生物物质(除了化石资源的来自生物的资源)成为聚合度比较低的多糖类，并从将多糖类进一步分解而得到的单糖类制造生物酒精的工厂中，作为使生物物质成为聚合度比较低的多糖类的前段糖化装置而起作用。另外，在这样的生物酒精制造工厂中，作为从多糖类得到单糖类的后段糖化装置，考虑了例如使固体酸催化剂作用于多糖类而进行单糖化的固体酸催化剂糖化装置。本申请人在日本专利申请2009-219362(2009年9月24日申请，发明名称生物物质处理装置和方法)，提出一种生物物质处理装置和方法，该生物物质处理装置和方法通过调节加压热水反应装置(前段糖化装置)的热水温度，从而从生物物质(木质类生物物质)所含有的多糖类(碳水化合物)个别地取得低聚木糖(xylo-oligosaccharide)和纤维低聚糖(cello-oligosaccharide),通过由第I催化剂反应装置(后段糖化装置)处理低聚木糖，从而单糖化至木糖(C5HltlO5:五碳糖)，并且，通过由第2催化剂反应装置(后段糖化装置)处理纤维低聚糖，从而单糖化至葡萄糖(C6H12O6 :六碳糖)，通过进而由第I发酵装置发酵处理木糖并且由第2发酵装置发酵处理葡萄糖，从而制造生物酒精(C2H6O)。众所周知，木质类生物物质以纤维素(多糖类)、半纤维素(多糖类)以及木质素为主要成分。通过将加压热水作用于这样的成分的木质类生物物质，从而能够将纤维素和半纤维素分解至聚合度更低的多糖类(低聚木糖、纤维低聚糖以及聚合 度比这些稍微更高的各种低聚糖)。本热水流通式糖化装置A具有与上述加压热水反应装置(前段糖化装置)相同的基本功能，将粒状的生物物质作为原料而从外部接收，将该原料分解为例如低聚木糖或纤维低聚糖。在本热水流通式糖化装置A中，如图所示，反应管I是剖面为圆形的直管状容器。隔离阀2连接于反应管I的一端(左端)，另一端(右端)闭塞。如后所述，通过将原料有机物X收容于该反应管I内且加压热水从一端侧(左端)向着另一端侧(右端)流动，从而原料有机物X所含有的纤维素和半纤维素分解为聚合度更低的多糖类(低聚木糖、纤维低聚糖以及聚合度比这些稍微更高的各种低聚糖)。隔离阀2是形成于阀体的通路与反应管I的内径相同且同轴的球形阀。在该隔离阀2的与反应管I相反的一侧，连接有原料供给管3。原料供给管3是内径与反应管I的内径和隔离阀2的通路的内径相同且与反应管I同轴的直管。即，上述反应管I、隔离阀2以及原料供给管3如图所示地设置成直线状且轴线成为水平。原料斗4在原料供给管3的侧部以连通至原料供给管3的方式设置，收纳原料有机物X。即，原料斗4的下部开口与形成于原料供给管3的侧部的开口连通，原料供给管3收容从原料斗4落下的原料有机物X。原料移送部5连接于原料供给管3的一端(左端)，将收容于原料供给管3内的原料有机物X从原料供给管3的一端(左端)向着反应管I推出而移送至反应管I。该原料移送部5由推压原料有机物X的推压泵5a和油压驱动推压泵5a的油压单元5b构成。如图所示，残渣排出部6，在上述反应管I设置在与原料供给管3相反的一侧的侧部，是用于将残渣排出至外部的开闭门。加压热水供给部7由加压泵7a和加热器7b等构成，将加压热水供给至反应管I的一端侧(左端侧)。加压泵7a将从外部供给的水加压至规定压力而供给至加热器7b。加热器7b将从上述加压泵7a供给的加压水加热至规定温度并将其作为加压热水供给至反应管I。液回收部8由冷却器8a和保压阀Sb等构成，从反应管I的另一端侧(右端侧)将加压热水与分解液一起回收。冷却器8a将从反应管I排出的处理液冷却而供给至保压阀Sb。保压阀Sb是用于将反应管I内的压力保持在规定压力的调节阀。气体排出部9由排气阀9a等构成，将滞留于反应管I内的气体排出至外部。该排气阀9a是开闭阀。接着，对于这样地构成的热水流通式糖化装置A的动作，参照图2A乃至图3C详细地说明。图2A显示了在反应管I对原料有机物X (例如木质类生物物质)进行加压热水处理规定时间后的状态。该状态是加压热水供给部7和液回收部8停止工作的状态，也是隔离阀2、排气阀9a以及残渣排出部6全部关闭的状态。反应管I中的加压热水处理，使得构成原料有机物X的各种成分之中的纤维素和半纤维素分解为聚合度更低的多糖类(低聚木糖、纤维低聚糖以及聚合度比这些稍微更高的各种低聚糖)，并且与加压热水一起被回收至液回收部8。另一方面，构成原料有机物X的各种成分之中的木质素等的非分解成分不被加压热水分解，而是作为残渣Xa (固形物)附着在反应管I的内壁面。在以这样的状态进行其次的原料有机物X的处理的情况下，如图2B所示，隔离阀2开放，进而通过原料移送部5工作，从而使推压泵5a将原料供给管3内的原料有机物X向着反应管I压送，原料有机物X顺利地通过隔离阀2。然后，通过推压泵5a将原料有机物X向着反应管I进一步推出，从而使原料有机物X如图2C所示地从原料供给管3通过隔离阀 2而侵入反应管I。在原料有机物X这样地向着反应管I侵入时，由于原料供给管3的内径与反应管I的内径相同地形成，因而如图2C所示，附着在反应管I的内壁面的残渣Xa被原料有机物X推出至反应管I的另一端侧(右侧)。即，在原料有机物X向着反应管I收纳的同时，反应管I的残渣Xa从反应管I的内壁面被除去而逐渐地集中在反应管I的另一端侧(右侧)。然后，在推压泵5a对原料有机物X的压送完毕的时刻，如图2D所示，残渣Xa位于与设在反应管I的另一端侧(右侧)的残渣排出部6相对的位置。这样，如果原料有机物X的向着反应管I的收纳完毕，则如图2E所示，残渣排出部6开放，残渣Xa排出至反应管I的外部。然后，如图3A所示，隔离阀2、残渣排出部6以及排气阀9a全部关闭，处理的事前准备全部完毕。接着，如图3B所示，加压热水供给部7和液回收部8开始工作而在反应管I的一端侧(左侧)逐渐供给加压热水(高温高压水)，并且，从反应管I的另一端侧(右侦D逐渐回收处理液，从而分解处理反应管I内的原料有机物X。在这样的原料有机物X的分解处理中，调节保压阀8b的开度，使得反应管I内的反应压力维持规定值。然后，如果这样的对于原料有机物X的加压热水(高温高压水)的流通状态，即分解处理，继续规定时间(处理时间)，则如图3C所示，加压热水供给部7和液回收部8停止工作，原料有机物X的分解处理完毕。依照本实施方式，通过隔离阀2、原料供给管3、原料斗4以及原料移送部5的协作，从而将原料有机物X自动地收容于反应管I。另外，在原料有机物X向着反应管I被收容时，附着在反应管I的内壁面的残渣Xa自动地从内壁面被除去，经由残渣排出部6而排出至外部。因此，能够提供能够高效地运转的热水流通式糖化装置作为产业用的处理装置。另外，本发明并不限定于上述实施方式，例如可考虑如下的变形例。(I)在上述实施方式中，使用推压泵5a将原料有机物X压送至反应管I内，但原料移送部5的构成并不限定于此。例如，在可以不考虑残渣Xa的除去的情况下，原料移送部5也可以不压送原料有机物X。为了压送原料有机物X，比较大的动力成为必要，因而在采用不压送原料有机物X的构成的情况下，能够节约原料有机物X的移送所需要的动力。(2)在上述实施方式中，在反应管I的侧部设置残渣排出部6，但本发明并不限定于此。例如，也可以将残渣排出部6设置于反应管I的另一端(右端)。作为残渣排出部6的构成，优选能够将残渣Xa更多更可靠地排出至外部的构成。(3)在上述实施方式中，说明了反应管I为I根的情况，但本发明并不限定于此。为了处理更多的原料有机物X，也可以设置多根反应管1，另外在各反应管I设置与上述实施方式同样的各构成要素。产业上的利用可能性
依照本发明，能够提供能够高效地运转的热水流通式糖化装置作为产业用的处理装置。符号说明
A :热水流通式糖化装置
1:反应管
2:隔离阀
3:原料供给管
4:原料斗
5:原料移送部
6:残渣排出部 7:加压热水供给部
8:液回收部
9:气体排出部
权利要求
1.一种热水流通式糖化装置，使加压热水通水至收纳于反应管的原料有机物而进行水解，具备 原料斗，收纳原料有机物； 原料供给管，收容从原料斗落下的原料有机物，并且，连通至管状反应槽； 原料移送部，从原料供给管的一端向着反应管移送原料有机物； 隔离阀，设置于原料供给管和反应管之间； 加压热水供给部，将加压热水供给至反应管的一端；以及 液回收部，从反应管的另一端将加压热水与分解液一起回收。
2.根据权利要求I所述的热水流通式糖化装置，其特征在于，还具备残渣排出部，该残渣排出部在反应管设置于与原料供给管相反的一侧，用于将残渣排出至外部， 原料供给管和原料移送部以将原料有机物压送至反应管的方式构成。
3.根据权利要求I所述的热水流通式糖化装置，其特征在于，液回收部具备用于将反应管内的压力保持一定的保压阀。
4.根据权利要求2所述的热水流通式糖化装置，其特征在于，液回收部具备用于将反应管内的压力保持一定的保压阀。
5.根据权利要求f4的任一项所述的热水流通式糖化装置，其特征在于，隔离阀是形成于阀体的通路与反应管的内径相同的球形阀。
全文摘要
本发明为一种热水流通式糖化装置(A)，该热水流通式糖化装置(A)使加压热水通水至收纳于反应管(1)的原料有机物(X)而进行水解，并具备原料斗(4)、原料供给管(3)、原料移送部(5)、隔离阀(2)、残渣排出部(6)、加压热水供给部(7)以及液回收部(8)，该原料斗(4)收纳原料有机物(X)，该原料供给管(3)收容从原料斗(4)落下的原料有机物(X)，并且，连通至反应槽(1)，该原料移送部(5)从原料供给管(3)的一端向着反应管(1)推出原料有机物(X)并移送至反应管(1)，该隔离阀(2)设置于原料供给管(3)和反应管(1)之间，该残渣排出部(6)在反应管(1)设置于与原料供给管(3)相反的一侧，用于将残渣(Xa)排出至外部，该加压热水供给部(7)将加压热水供给至反应管(1)的一端，该液回收部(8)从反应管(1)的另一端将加压热水与分解液一起回收。依照本发明，能够提供能够高效地运转的热水流通式糖化装置作为产业用的处理装置。
文档编号C13K1/02GK102712957SQ20118000630
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者佐藤健治, 冈辰哉, 北野诚, 成相健太郎 申请人:株式会社 Ihi