專(zhuān)利名稱(chēng)：熱水流通式糖化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱水流通式糖化裝置。本申請(qǐng)基于2010年I月18日在日本申請(qǐng)的專(zhuān)利申請(qǐng)2010-8553號(hào)而主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)將保持在27(T310°C范圍內(nèi)溫度的加壓熱水以滯留時(shí)間為30秒以下的速度通水至填充了纖維素粉末的固定床而水解，從而制造由6 25個(gè)葡萄糖單位構(gòu)成的非水溶性多糖類(lèi)。該技術(shù)的目的是以纖維素粉末為原料而制造非水溶性多糖類(lèi)。 專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利第3128575號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題
上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)，使用了專(zhuān)利文獻(xiàn)I的圖I所示的反應(yīng)裝置。然而，該反應(yīng)裝置(熱水流通式糖化裝置)作為以纖維素粉末為原料的實(shí)驗(yàn)裝置而構(gòu)成，不能作為以生物物質(zhì)為原料的產(chǎn)業(yè)用的處理裝置而實(shí)用。即，為了使現(xiàn)有的熱水流通式糖化裝置適用于以生物物質(zhì)為原料的產(chǎn)業(yè)用的處理裝置，對(duì)于例如生物物質(zhì)(原料)的取入機(jī)構(gòu)和處理后的殘?jiān)鹊娜〕鰴C(jī)構(gòu)等，有必要以能夠更高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的方式使裝置構(gòu)成最佳化。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的是提供一種能夠高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的熱水流通式糖化裝置作為產(chǎn)業(yè)用的處理裝置。用于解決問(wèn)題的手段
在本發(fā)明涉及的熱水流通式糖化裝置中，使加壓熱水通水至收納于反應(yīng)管的原料有機(jī)物而進(jìn)行水解。該熱水流通式糖化裝置，具備原料斗、原料供給管、原料移送部、隔離閥、力口壓熱水供給部以及液回收部，該原料斗收納原料有機(jī)物，該原料供給管收容從原料斗落下的原料有機(jī)物，并且，連通至管狀反應(yīng)槽，該原料移送部從原料供給管的一端向著反應(yīng)管移送原料有機(jī)物，該隔離閥設(shè)置于原料供給管和反應(yīng)管之間，該加壓熱水供給部將加壓熱水供給至反應(yīng)管的一端，該液回收部從反應(yīng)管的另一端將加壓熱水與分解液一起回收。另外，在上述熱水流通式糖化裝置中，還具備殘?jiān)懦霾?，該殘?jiān)懦霾吭O(shè)在反應(yīng)管的與原料供給管相反的一側(cè)，用于將殘?jiān)懦鲋镣獠浚瞎┙o管和原料移送部可以以將原料有機(jī)物壓送至反應(yīng)管的方式構(gòu)成。另外，在上述熱水流通式糖化裝置中，液回收部可以具備用于將反應(yīng)管內(nèi)的壓力保持一定的保壓閥。另外，在上述熱水流通式糖化裝置中，隔離閥可以是形成于閥體的通路與反應(yīng)管的內(nèi)徑相同的球形閥。發(fā)明效果依照本發(fā)明，通過(guò)隔離閥、原料供給管、原料斗以及原料移送部的協(xié)作，從而將原料有機(jī)物自動(dòng)地收容于反應(yīng)管。因此，能夠提供能夠高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的熱水流通式糖化裝置作為產(chǎn)業(yè)用的處理裝置。


圖I是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的裝置構(gòu)成的正面圖。圖2A是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第I說(shuō)明圖。圖2B是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第I說(shuō)明圖。圖2C是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第I說(shuō)明 圖。圖2D是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第I說(shuō)明圖。圖2E是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第I說(shuō)明圖。圖3A是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第2說(shuō)明圖。圖3B是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第2說(shuō)明圖。圖3C是顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動(dòng)作的第2說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式涉及的熱水流通式糖化裝置A，如圖I所示，由反應(yīng)管I、隔離閥2、原料供給管3、原料斗4、原料移送部5、殘?jiān)懦霾?、加壓熱水供給部7、液回收部8以及氣體排出部9構(gòu)成。另外，在該圖中，根據(jù)情況，相對(duì)于實(shí)物而將各部分的相對(duì)的大小變更。熱水流通式糖化裝置A是通過(guò)將規(guī)定溫度(例如15(T300°C左右)且規(guī)定壓力以上(例如規(guī)定壓力的飽和蒸氣壓以上)的加壓熱水通水規(guī)定時(shí)間至收納于反應(yīng)管I的原料有機(jī)物X，從而不連續(xù)地分批地(間歇地)將原料有機(jī)物X水解的裝置。這樣的熱水流通式糖化裝置A，在例如使生物物質(zhì)(除了化石資源的來(lái)自生物的資源)成為聚合度比較低的多糖類(lèi)，并從將多糖類(lèi)進(jìn)一步分解而得到的單糖類(lèi)制造生物酒精的工廠中，作為使生物物質(zhì)成為聚合度比較低的多糖類(lèi)的前段糖化裝置而起作用。另外，在這樣的生物酒精制造工廠中，作為從多糖類(lèi)得到單糖類(lèi)的后段糖化裝置，考慮了例如使固體酸催化劑作用于多糖類(lèi)而進(jìn)行單糖化的固體酸催化劑糖化裝置。本申請(qǐng)人在日本專(zhuān)利申請(qǐng)2009-219362(2009年9月24日申請(qǐng)，發(fā)明名稱(chēng)生物物質(zhì)處理裝置和方法)，提出一種生物物質(zhì)處理裝置和方法，該生物物質(zhì)處理裝置和方法通過(guò)調(diào)節(jié)加壓熱水反應(yīng)裝置(前段糖化裝置)的熱水溫度，從而從生物物質(zhì)(木質(zhì)類(lèi)生物物質(zhì))所含有的多糖類(lèi)(碳水化合物)個(gè)別地取得低聚木糖(xylo-oligosaccharide)和纖維低聚糖(cello-oligosaccharide),通過(guò)由第I催化劑反應(yīng)裝置(后段糖化裝置)處理低聚木糖，從而單糖化至木糖(C5HltlO5:五碳糖)，并且，通過(guò)由第2催化劑反應(yīng)裝置(后段糖化裝置)處理纖維低聚糖，從而單糖化至葡萄糖(C6H12O6 :六碳糖)，通過(guò)進(jìn)而由第I發(fā)酵裝置發(fā)酵處理木糖并且由第2發(fā)酵裝置發(fā)酵處理葡萄糖，從而制造生物酒精(C2H6O)。眾所周知，木質(zhì)類(lèi)生物物質(zhì)以纖維素(多糖類(lèi))、半纖維素(多糖類(lèi))以及木質(zhì)素為主要成分。通過(guò)將加壓熱水作用于這樣的成分的木質(zhì)類(lèi)生物物質(zhì)，從而能夠?qū)⒗w維素和半纖維素分解至聚合度更低的多糖類(lèi)(低聚木糖、纖維低聚糖以及聚合 度比這些稍微更高的各種低聚糖)。本熱水流通式糖化裝置A具有與上述加壓熱水反應(yīng)裝置(前段糖化裝置)相同的基本功能，將粒狀的生物物質(zhì)作為原料而從外部接收，將該原料分解為例如低聚木糖或纖維低聚糖。在本熱水流通式糖化裝置A中，如圖所示，反應(yīng)管I是剖面為圓形的直管狀容器。隔離閥2連接于反應(yīng)管I的一端(左端)，另一端(右端)閉塞。如后所述，通過(guò)將原料有機(jī)物X收容于該反應(yīng)管I內(nèi)且加壓熱水從一端側(cè)(左端)向著另一端側(cè)(右端)流動(dòng)，從而原料有機(jī)物X所含有的纖維素和半纖維素分解為聚合度更低的多糖類(lèi)(低聚木糖、纖維低聚糖以及聚合度比這些稍微更高的各種低聚糖)。隔離閥2是形成于閥體的通路與反應(yīng)管I的內(nèi)徑相同且同軸的球形閥。在該隔離閥2的與反應(yīng)管I相反的一側(cè)，連接有原料供給管3。原料供給管3是內(nèi)徑與反應(yīng)管I的內(nèi)徑和隔離閥2的通路的內(nèi)徑相同且與反應(yīng)管I同軸的直管。即，上述反應(yīng)管I、隔離閥2以及原料供給管3如圖所示地設(shè)置成直線狀且軸線成為水平。原料斗4在原料供給管3的側(cè)部以連通至原料供給管3的方式設(shè)置，收納原料有機(jī)物X。即，原料斗4的下部開(kāi)口與形成于原料供給管3的側(cè)部的開(kāi)口連通，原料供給管3收容從原料斗4落下的原料有機(jī)物X。原料移送部5連接于原料供給管3的一端(左端)，將收容于原料供給管3內(nèi)的原料有機(jī)物X從原料供給管3的一端(左端)向著反應(yīng)管I推出而移送至反應(yīng)管I。該原料移送部5由推壓原料有機(jī)物X的推壓泵5a和油壓驅(qū)動(dòng)推壓泵5a的油壓?jiǎn)卧?b構(gòu)成。如圖所示，殘?jiān)懦霾?，在上述反應(yīng)管I設(shè)置在與原料供給管3相反的一側(cè)的側(cè)部，是用于將殘?jiān)懦鲋镣獠康拈_(kāi)閉門(mén)。加壓熱水供給部7由加壓泵7a和加熱器7b等構(gòu)成，將加壓熱水供給至反應(yīng)管I的一端側(cè)(左端側(cè))。加壓泵7a將從外部供給的水加壓至規(guī)定壓力而供給至加熱器7b。加熱器7b將從上述加壓泵7a供給的加壓水加熱至規(guī)定溫度并將其作為加壓熱水供給至反應(yīng)管I。液回收部8由冷卻器8a和保壓閥Sb等構(gòu)成，從反應(yīng)管I的另一端側(cè)(右端側(cè))將加壓熱水與分解液一起回收。冷卻器8a將從反應(yīng)管I排出的處理液冷卻而供給至保壓閥Sb。保壓閥Sb是用于將反應(yīng)管I內(nèi)的壓力保持在規(guī)定壓力的調(diào)節(jié)閥。氣體排出部9由排氣閥9a等構(gòu)成，將滯留于反應(yīng)管I內(nèi)的氣體排出至外部。該排氣閥9a是開(kāi)閉閥。接著，對(duì)于這樣地構(gòu)成的熱水流通式糖化裝置A的動(dòng)作，參照?qǐng)D2A乃至圖3C詳細(xì)地說(shuō)明。圖2A顯示了在反應(yīng)管I對(duì)原料有機(jī)物X (例如木質(zhì)類(lèi)生物物質(zhì))進(jìn)行加壓熱水處理規(guī)定時(shí)間后的狀態(tài)。該狀態(tài)是加壓熱水供給部7和液回收部8停止工作的狀態(tài)，也是隔離閥2、排氣閥9a以及殘?jiān)懦霾?全部關(guān)閉的狀態(tài)。反應(yīng)管I中的加壓熱水處理，使得構(gòu)成原料有機(jī)物X的各種成分之中的纖維素和半纖維素分解為聚合度更低的多糖類(lèi)(低聚木糖、纖維低聚糖以及聚合度比這些稍微更高的各種低聚糖)，并且與加壓熱水一起被回收至液回收部8。另一方面，構(gòu)成原料有機(jī)物X的各種成分之中的木質(zhì)素等的非分解成分不被加壓熱水分解，而是作為殘?jiān)黊a (固形物)附著在反應(yīng)管I的內(nèi)壁面。在以這樣的狀態(tài)進(jìn)行其次的原料有機(jī)物X的處理的情況下，如圖2B所示，隔離閥2開(kāi)放，進(jìn)而通過(guò)原料移送部5工作，從而使推壓泵5a將原料供給管3內(nèi)的原料有機(jī)物X向著反應(yīng)管I壓送，原料有機(jī)物X順利地通過(guò)隔離閥2。然后，通過(guò)推壓泵5a將原料有機(jī)物X向著反應(yīng)管I進(jìn)一步推出，從而使原料有機(jī)物X如圖2C所示地從原料供給管3通過(guò)隔離閥 2而侵入反應(yīng)管I。在原料有機(jī)物X這樣地向著反應(yīng)管I侵入時(shí)，由于原料供給管3的內(nèi)徑與反應(yīng)管I的內(nèi)徑相同地形成，因而如圖2C所示，附著在反應(yīng)管I的內(nèi)壁面的殘?jiān)黊a被原料有機(jī)物X推出至反應(yīng)管I的另一端側(cè)(右側(cè))。即，在原料有機(jī)物X向著反應(yīng)管I收納的同時(shí)，反應(yīng)管I的殘?jiān)黊a從反應(yīng)管I的內(nèi)壁面被除去而逐漸地集中在反應(yīng)管I的另一端側(cè)(右側(cè))。然后，在推壓泵5a對(duì)原料有機(jī)物X的壓送完畢的時(shí)刻，如圖2D所示，殘?jiān)黊a位于與設(shè)在反應(yīng)管I的另一端側(cè)(右側(cè))的殘?jiān)懦霾?相對(duì)的位置。這樣，如果原料有機(jī)物X的向著反應(yīng)管I的收納完畢，則如圖2E所示，殘?jiān)懦霾?開(kāi)放，殘?jiān)黊a排出至反應(yīng)管I的外部。然后，如圖3A所示，隔離閥2、殘?jiān)懦霾?以及排氣閥9a全部關(guān)閉，處理的事前準(zhǔn)備全部完畢。接著，如圖3B所示，加壓熱水供給部7和液回收部8開(kāi)始工作而在反應(yīng)管I的一端側(cè)(左側(cè))逐漸供給加壓熱水(高溫高壓水)，并且，從反應(yīng)管I的另一端側(cè)(右偵D逐漸回收處理液，從而分解處理反應(yīng)管I內(nèi)的原料有機(jī)物X。在這樣的原料有機(jī)物X的分解處理中，調(diào)節(jié)保壓閥8b的開(kāi)度，使得反應(yīng)管I內(nèi)的反應(yīng)壓力維持規(guī)定值。然后，如果這樣的對(duì)于原料有機(jī)物X的加壓熱水(高溫高壓水)的流通狀態(tài)，即分解處理，繼續(xù)規(guī)定時(shí)間(處理時(shí)間)，則如圖3C所示，加壓熱水供給部7和液回收部8停止工作，原料有機(jī)物X的分解處理完畢。依照本實(shí)施方式，通過(guò)隔離閥2、原料供給管3、原料斗4以及原料移送部5的協(xié)作，從而將原料有機(jī)物X自動(dòng)地收容于反應(yīng)管I。另外，在原料有機(jī)物X向著反應(yīng)管I被收容時(shí)，附著在反應(yīng)管I的內(nèi)壁面的殘?jiān)黊a自動(dòng)地從內(nèi)壁面被除去，經(jīng)由殘?jiān)懦霾?而排出至外部。因此，能夠提供能夠高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的熱水流通式糖化裝置作為產(chǎn)業(yè)用的處理裝置。另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，例如可考慮如下的變形例。(I)在上述實(shí)施方式中，使用推壓泵5a將原料有機(jī)物X壓送至反應(yīng)管I內(nèi)，但原料移送部5的構(gòu)成并不限定于此。例如，在可以不考慮殘?jiān)黊a的除去的情況下，原料移送部5也可以不壓送原料有機(jī)物X。為了壓送原料有機(jī)物X，比較大的動(dòng)力成為必要，因而在采用不壓送原料有機(jī)物X的構(gòu)成的情況下，能夠節(jié)約原料有機(jī)物X的移送所需要的動(dòng)力。(2)在上述實(shí)施方式中，在反應(yīng)管I的側(cè)部設(shè)置殘?jiān)懦霾?，但本發(fā)明并不限定于此。例如，也可以將殘?jiān)懦霾?設(shè)置于反應(yīng)管I的另一端(右端)。作為殘?jiān)懦霾?的構(gòu)成，優(yōu)選能夠?qū)堅(jiān)黊a更多更可靠地排出至外部的構(gòu)成。(3)在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了反應(yīng)管I為I根的情況，但本發(fā)明并不限定于此。為了處理更多的原料有機(jī)物X，也可以設(shè)置多根反應(yīng)管1，另外在各反應(yīng)管I設(shè)置與上述實(shí)施方式同樣的各構(gòu)成要素。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
依照本發(fā)明，能夠提供能夠高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的熱水流通式糖化裝置作為產(chǎn)業(yè)用的處理裝置。符號(hào)說(shuō)明
A :熱水流通式糖化裝置
1:反應(yīng)管
2:隔離閥
3:原料供給管
4:原料斗
5:原料移送部
6:殘?jiān)懦霾? 7:加壓熱水供給部
8:液回收部
9:氣體排出部
權(quán)利要求
1.一種熱水流通式糖化裝置，使加壓熱水通水至收納于反應(yīng)管的原料有機(jī)物而進(jìn)行水解，具備 原料斗，收納原料有機(jī)物； 原料供給管，收容從原料斗落下的原料有機(jī)物，并且，連通至管狀反應(yīng)槽； 原料移送部，從原料供給管的一端向著反應(yīng)管移送原料有機(jī)物； 隔離閥，設(shè)置于原料供給管和反應(yīng)管之間； 加壓熱水供給部，將加壓熱水供給至反應(yīng)管的一端；以及 液回收部，從反應(yīng)管的另一端將加壓熱水與分解液一起回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，還具備殘?jiān)懦霾浚摎堅(jiān)懦霾吭诜磻?yīng)管設(shè)置于與原料供給管相反的一側(cè)，用于將殘?jiān)懦鲋镣獠浚? 原料供給管和原料移送部以將原料有機(jī)物壓送至反應(yīng)管的方式構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，液回收部具備用于將反應(yīng)管內(nèi)的壓力保持一定的保壓閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，液回收部具備用于將反應(yīng)管內(nèi)的壓力保持一定的保壓閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4的任一項(xiàng)所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，隔離閥是形成于閥體的通路與反應(yīng)管的內(nèi)徑相同的球形閥。
全文摘要
本發(fā)明為一種熱水流通式糖化裝置(A)，該熱水流通式糖化裝置(A)使加壓熱水通水至收納于反應(yīng)管(1)的原料有機(jī)物(X)而進(jìn)行水解，并具備原料斗(4)、原料供給管(3)、原料移送部(5)、隔離閥(2)、殘?jiān)懦霾?6)、加壓熱水供給部(7)以及液回收部(8)，該原料斗(4)收納原料有機(jī)物(X)，該原料供給管(3)收容從原料斗(4)落下的原料有機(jī)物(X)，并且，連通至反應(yīng)槽(1)，該原料移送部(5)從原料供給管(3)的一端向著反應(yīng)管(1)推出原料有機(jī)物(X)并移送至反應(yīng)管(1)，該隔離閥(2)設(shè)置于原料供給管(3)和反應(yīng)管(1)之間，該殘?jiān)懦霾?6)在反應(yīng)管(1)設(shè)置于與原料供給管(3)相反的一側(cè)，用于將殘?jiān)?Xa)排出至外部，該加壓熱水供給部(7)將加壓熱水供給至反應(yīng)管(1)的一端，該液回收部(8)從反應(yīng)管(1)的另一端將加壓熱水與分解液一起回收。依照本發(fā)明，能夠提供能夠高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的熱水流通式糖化裝置作為產(chǎn)業(yè)用的處理裝置。
文檔編號(hào)C13K1/02GK102712957SQ20118000630
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者佐藤健治, 岡辰哉, 北野誠(chéng), 成相健太郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社 Ihi