JP2008142024A - 筍の皮を用いたアルコール製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】筍の皮を原料とするアルコール製造方法を提供する。
【解決手段】筍の皮を用いたアルコール製造方法は、筍の皮に含まれるセルロースと非繊維質とを分離してセルロース含有物を得る第１工程と、セルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得る第２工程と、糖含有物を固液分離して糖化液を得る第３工程と、糖化液をアルコール発酵させてエチルアルコール含有液を生成させる第４工程と、エチルアルコール含有液からエチルアルコールを取り出す第５工程とを有し、第１工程では裁断した筍の皮をアルカリ水溶液中で煮沸して非繊維質を溶出させ、糖化処理はセルロース含有物に酸または酵素のいずれかを加えて行なう。
【選択図】図１
【解決手段】筍の皮を用いたアルコール製造方法は、筍の皮に含まれるセルロースと非繊維質とを分離してセルロース含有物を得る第１工程と、セルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得る第２工程と、糖含有物を固液分離して糖化液を得る第３工程と、糖化液をアルコール発酵させてエチルアルコール含有液を生成させる第４工程と、エチルアルコール含有液からエチルアルコールを取り出す第５工程とを有し、第１工程では裁断した筍の皮をアルカリ水溶液中で煮沸して非繊維質を溶出させ、糖化処理はセルロース含有物に酸または酵素のいずれかを加えて行なう。
【選択図】図１
Description
本発明は、筍の皮を原料とするアルコール製造方法に関する。
筍の皮には防腐効果があることから食品の収納容器として利用されたり（例えば、特許文献１参照）、繊維（セルロース）が多く含まれることからこの繊維を取り出してこれを利用する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
しかしながら、特許文献１、２のように利用される筍の皮は、発生する筍の皮の一部であり、大半は利用されずに廃棄処分されているのが現状となっている。このため、生物資源の有効利用の観点から問題となっている。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、筍の皮を原料とするアルコール製造方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う本発明に係る筍の皮を用いたアルコール製造方法は、筍の皮に含まれるセルロースと非繊維質とを分離してセルロース含有物を得る第１工程と、
前記セルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得る第２工程と、
前記糖含有物を固液分離して糖化液を得る第３工程と、
前記糖化液をアルコール発酵させてエチルアルコール含有液を生成させる第４工程と、
前記エチルアルコール含有液からエチルアルコールを取り出す第５工程とを有する。
前記セルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得る第２工程と、
前記糖含有物を固液分離して糖化液を得る第３工程と、
前記糖化液をアルコール発酵させてエチルアルコール含有液を生成させる第４工程と、
前記エチルアルコール含有液からエチルアルコールを取り出す第５工程とを有する。
本発明に係る筍の皮を用いたアルコール製造方法において、前記第１工程は、裁断した前記筍の皮をアルカリ水溶液中で煮沸して前記非繊維質を溶出させてから水洗することができる。ここで、前記アルカリ水溶液は、水酸化ナトリウム水溶液または炭酸水素ナトリウム水溶液のいずれかとすることができる。
本発明に係る筍の皮を用いたアルコール製造方法において、前記糖化処理は、前記セルロース含有物に酸または酵素のいずれかを加えて行なうことができる。
請求項１〜４記載の筍の皮を用いたアルコール製造方法においては、再生物がエチルアルコールなので、例えば繊維として利用する場合と比較して、広範囲に利用することが可能になる。その結果、従来では廃棄されていた筍の皮の再利用を促進することができる。
特に、請求項２記載の筍の皮を用いたアルコール製造方法においては、筍の皮をアルカリ水溶液中で煮沸することで、セルロース含有物を柔軟にすることができ、セルロース含有物の処理が容易になる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る筍の皮を用いたアルコール製造方法を示す工程説明図である。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る筍の皮を用いたアルコール製造方法を示す工程説明図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る筍の皮を用いたアルコール製造方法は、
筍の皮に含まれるセルロースと非繊維質とを分離してセルロース含有物を得る第１工程と、セルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得る第２工程と、糖含有物を固液分離して糖化液を得る第３工程と、糖化液をアルコール発酵させてエチルアルコール含有液を生成させる第４工程と、エチルアルコール含有液からエチルアルコールを取り出す第５工程とを有する。以下詳細に説明する。
筍の皮に含まれるセルロースと非繊維質とを分離してセルロース含有物を得る第１工程と、セルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得る第２工程と、糖含有物を固液分離して糖化液を得る第３工程と、糖化液をアルコール発酵させてエチルアルコール含有液を生成させる第４工程と、エチルアルコール含有液からエチルアルコールを取り出す第５工程とを有する。以下詳細に説明する。
第１工程では、裁断した筍の皮をアルカリ水溶液中で煮沸して非繊維質を溶出させてから水洗する。
ここで、筍の皮を取る竹材の種類は特に限定されるものではなく、日本に生息する竹材としては、例えば、マダケ、モウソウチク、ハチク、クロチク、ヤダケ、メダケ等がある。そして、筍の皮は竹林から収集するが、食用に供せられる筍の皮の場合は、竹林に加えて青物市場、八百屋等からも収集する。収集した筍の皮は、水洗して表面に付着した土や埃を取り除く。次いで、水洗した筍の皮を処理し易いサイズ（例えば、２〜２５ｃｍ、好ましくは１０〜２０ｃｍ）に裁断し、加熱槽内に投入してアルカリ水溶液を加え煮沸する。
なお、筍の皮を取る他の竹材として、台湾およびタイに生息するマチクやタイワンマダケ、インドネシア、タイ、およびベトナムに生息するデントロカラマスギガンテウス（一般に、ジャイアントバンブーという）、中国に生息するタイサンチク、ビルマ（ミャンマー）およびボルネオに生息するナンヨウシチク等が使用できる。
ここで、筍の皮を取る竹材の種類は特に限定されるものではなく、日本に生息する竹材としては、例えば、マダケ、モウソウチク、ハチク、クロチク、ヤダケ、メダケ等がある。そして、筍の皮は竹林から収集するが、食用に供せられる筍の皮の場合は、竹林に加えて青物市場、八百屋等からも収集する。収集した筍の皮は、水洗して表面に付着した土や埃を取り除く。次いで、水洗した筍の皮を処理し易いサイズ（例えば、２〜２５ｃｍ、好ましくは１０〜２０ｃｍ）に裁断し、加熱槽内に投入してアルカリ水溶液を加え煮沸する。
なお、筍の皮を取る他の竹材として、台湾およびタイに生息するマチクやタイワンマダケ、インドネシア、タイ、およびベトナムに生息するデントロカラマスギガンテウス（一般に、ジャイアントバンブーという）、中国に生息するタイサンチク、ビルマ（ミャンマー）およびボルネオに生息するナンヨウシチク等が使用できる。
アルカリ水溶液には、例えば、濃度が０．２〜２％、好ましくは０．５〜１．５％の水酸化ナトリウム水溶液を使用する。また、煮沸時間は１〜２時間である。水酸化ナトリウム水溶液中で煮沸することで、筍の皮を構成しているセルロース含有物（繊維質）が膨潤してセルロース含有物が柔軟性を得るとともに、筍の皮中の非繊維質は水酸化ナトリウム水溶液中に溶出する。ここで、非繊維質とは、筍の皮中に含まれるタンパク質、脂質、灰分を指す。また、水溶性の繊維質も同時に水酸化ナトリウム水溶液中に溶出する。そして、アルカリ水溶液中からセルロース含有物を取り出し十分な水で非繊維質を含む不純物を洗い流し、不純物が取り除かれたセルロース含有物を得る。
なお、国産の筍の皮を使用する場合、筍の皮が得られる時期が限られているので、回収した筍の皮をセルロース含有物として備蓄すると、年間を通じて安定してエチルアルコールを取り出すことができる。
なお、国産の筍の皮を使用する場合、筍の皮が得られる時期が限られているので、回収した筍の皮をセルロース含有物として備蓄すると、年間を通じて安定してエチルアルコールを取り出すことができる。
第２工程では、得られたセルロース含有物を、例えばミキサーを用いて微粉砕してスラリーとし、これにセルラーゼ（酵素の一例）を加えて撹拌し、セルラーゼによるセルロースの糖化処理（加水分解）を行って糖含有物を得る。ここで、セルラーゼは、少なくともエンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、セロビオハイドロラーゼ、およびグルコシダーゼを含むものであればよく、特に限定されない。また、スラリーに必要に応じて水を補給し、セルロース含有物およびセルラーゼを含むスラリーが撹拌可能な粘度となるようにする。なお、スラリーのｐＨは４〜６、温度は４０〜６０℃が好ましい。
セルロース含有物に含まれるセルロースがセルラーゼの作用によって糖化され、セロビオース、セロトリオース等のオリゴ糖や、グルコース等の溶解性の糖が生成する。これにより、スラリーの粘度が低下し撹拌効率が向上する。従って、スラリー粘度の時間変化を求めることで、糖化反応（セルロースの加水分解反応）の進行程度を把握することができる。ここで、糖化反応の進行程度は、セルラーゼの使用量と糖化処理時間の影響を受け、セルラーゼの使用量が少なすぎるとセルロースの加水分解反応が効率的に進まず、多すぎるとセルラーゼのコストが大きくなり経済性が損なわれる。また、糖化処理時間が短すぎるとセルロースの糖化が十分に行われず、エチルアルコールの収率が低くなる。従って、セルラーゼの使用量は、例えば１０〜５０時間程度の糖化処理時間でセルロースの大部分（例えば、８０％以上）が溶解性の糖に加水分解されるのに必要な量とする。
ここで、セルラーゼの使用量は以下の試験に基づいて決定した。すなわち、濾紙（ワットマンＮｏ．１、ワットマン社製）５０ｍｇを基質とし、これに所定量のセルラーゼを含有するセルラーゼ液０．５ミリリットルとクエン酸緩衝液（ｐＨ４．８）１．０ミリリットルを加えて５０℃で１時間酵素反応を行った際に、１分間に１マイクロモルのグルコースに相当する還元糖を生成させるのに必要なセルラーゼ量を求めてこれを１単位とし、１０〜５０時間程度の糖化処理時間でセルロースの例えば８０％以上が溶解性の糖に加水分解されるのに必要なセルラーゼの単位数を求めた。その結果、セルラーゼの使用量は、セルロース含有物１ｇに対して３〜１００単位となるように設定することが好ましく、１０〜３０単位に設定するのがより好ましい。
第３工程では、得られた糖含有物を固液分離して糖化液を得る。固液分離には、例えば、ろ過、遠心分離、フィルタープレス等を使用する。ここで、糖含有物には、セロビオース、セロトリオース等のオリゴ糖、グルコース、その他の溶解性の糖の他に、セルロース含有物に由来する無機イオン（例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン）や、リグニンやヘミセルロース等の不溶性物、およびセルラーゼ等が含まれる。従って、糖化液には、セロビオース、セロトリオース等のオリゴ糖、グルコース、その他の溶解性の糖、無機イオン、およびセルラーゼ等が含まれる。
なお、分離された固形分は、焼却処理してもよいが、固形分の一部または全部を再び第２工程に戻すこともできる。固形分を第２工程に戻すことで、溶解性の糖に分解されなかったセルロースを再び加水分解することになり、結果的にセルロースの糖化処理時間が延長されることになる。このため、セルロースの加水分解率が高くなる。
第４工程では、得られた糖化液にグルコースを基質としてアルコール発酵を行う微生物を加えてエチルアルコール含有液を生成させる。ここで、糖化液中には、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、セロビオハイドロラーゼ、およびグルコシダーゼ等のセルラーゼが残留しているので、糖化液中のオリゴ類やグルコース以外の溶解性の糖は加水分解してグルコースに変化する反応も進行し、生成したグルコースは微生物によりアルコールに転換する。ここで、微生物にはグルコースをアルコール発酵させるものであれば限定はされないが、酒精酵母、ビール酵母、ワイン酵母等の従来から発酵分野で用いられている酵母が使用できる。
第５工程では、得られたエチルアルコール含有液を、例えば加熱してエチルアルコールを蒸発させ、エチルアルコールの蒸気を回収し冷却することで９５％濃度のエチルアルコール（含水アルコール）を取り出す。なお、含水アルコールの脱水処理を行なうことで、アルコール濃度９９％以上のエチルアルコールが得られる。
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、第１工程で使用するアルカリ水溶液には、水酸化ナトリウム水溶液を使用したが、炭酸水素ナトリウム水溶液を使用することもできる。
また、第２工程では、酵素を用いてセルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得たが、酵素の代りに酸、例えば希硫酸を作用させることでセルロース含有物の糖化処理を行なうこともできる。
例えば、第１工程で使用するアルカリ水溶液には、水酸化ナトリウム水溶液を使用したが、炭酸水素ナトリウム水溶液を使用することもできる。
また、第２工程では、酵素を用いてセルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得たが、酵素の代りに酸、例えば希硫酸を作用させることでセルロース含有物の糖化処理を行なうこともできる。
また、第１工程で得られたセルロース含有物をミキサーに入れ、必要に応じて水を添加しセルロースの繊維を解きほぐして解繊物を形成し、得られた解繊物を型に入れて水切りし、更に乾燥させることで固形物を得ることができる。得られた固形物は筍の皮を構成していた繊維が交錯した状態になっており、固形物を形成する際に固形物の密度を高めることで、固形物の強度を大きくすることができる。このため、固形物を板状、筒状、箱状、棒状等の種々の形状に成形することで、筍の皮から各種部材を形成するための素材や容器を製造することができる。
Claims (4)
- 筍の皮に含まれるセルロースと非繊維質とを分離してセルロース含有物を得る第１工程と、
前記セルロース含有物を糖化処理して糖含有物を得る第２工程と、
前記糖含有物を固液分離して糖化液を得る第３工程と、
前記糖化液をアルコール発酵させてエチルアルコール含有液を生成させる第４工程と、
前記エチルアルコール含有液からエチルアルコールを取り出す第５工程とを有することを特徴とする筍の皮を用いたアルコール製造方法。 - 請求項１記載の筍の皮を用いたアルコール製造方法において、前記第１工程は、裁断した前記筍の皮をアルカリ水溶液中で煮沸して前記非繊維質を溶出させてから水洗することを特徴とする筍の皮を用いたアルコール製造方法。
- 請求項２記載の筍の皮を用いたアルコール製造方法において、前記アルカリ水溶液は、水酸化ナトリウム水溶液または炭酸水素ナトリウム水溶液のいずれかであることを特徴とする筍の皮を用いたアルコール製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の筍の皮を用いたアルコール製造方法において、前記糖化処理は、前記セルロース含有物に酸または酵素のいずれかを加えて行なうことを特徴とする筍の皮を用いたアルコール製造方法。
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