加工生物质材料制造技术

对生物质(例如，植物生物质、动物生物质以及城市废物生物质)进行加工以产生有用的中间体和产物，如能量、燃料、食品或材料。例如，描述了可用于处理原料材料，如纤维素和/或木质纤维素材料的设备、系统和方法。可例如通过利用模拟移动床系统如模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统除去不需要的组分来改质工艺物流。

Processing biomass materials

Processing biomass (e.g., plant biomass, animal biomass, and municipal waste biomass) to produce useful intermediates and products, such as energy, fuel, food, or materials. For example, devices, systems and methods that can be used to process raw materials such as cellulose and / or lignocellulosic materials are described. For example, the process logistics can be modified by using analog moving bed systems such as simulated mobile bed chromatography, improved simulated mobile bed chromatography, sequential simulated mobile bed chromatography and / or related systems to remove components that are not needed.

【技术实现步骤摘要】
加工生物质材料本申请为国际申请号为PCT/US2014/021638，国际申请日为2014年3月7日，专利技术名称为“加工生物质材料”的PCT申请于2015年8月27日进入中国国家阶段后申请号为201480011018.X的中国国家阶段专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求以下临时申请的优先权：2013年3月8日提交的USSN61/774,684；2013年3月8日提交的USSN61/774,773；2013年3月8日提交的USSN61/774,731；2013年3月8日提交的USSN61/774,735；2013年3月8日提交的USSN61/774,740；2013年3月8日提交的USSN61/774,744；2013年3月8日提交的USSN61/774,746；2013年3月8日提交的USSN61/774,750；2013年3月8日提交的USSN61/774,752；2013年3月8日提交的USSN61/774,754；2013年3月8日提交的USSN61/774,775；2013年3月8日提交的USSN61/774,780；2013年3月8日提交的USSN61/774,761；2013年3月8日提交的USSN61/774,723；以及2013年3月15日提交的USSN61/793,336。这些临时申请各自的全部公开内容以引用的方式并入本文。专利技术背景现今可利用许多潜在的木质纤维素原料，包括例如农业残渣、木质生物质、城市废物、油籽/油饼以及海草。目前，这些材料经常未得到充分使用，被用作例如动物饲料、生物堆肥材料、在热电联产设施中燃烧抑或甚至被填埋。木质纤维素生物质包括嵌入半纤维素基质中由木质素围绕着的结晶纤维素原纤维。这样产生了密实基质，所述密实基质难以由酶以及其它化学、生物化学和/或生物方法接近。纤维素生物质材料(例如，已除去木质素的生物质材料)更易于由酶和其它转化方法接近，但是即便如此，天然产生的纤维素材料当与水解酶接触时通常具有低产率(相对于理论产率)。木质纤维素生物质甚至更难以受酶攻击。此外，每种类型的木质纤维素生物质具有其自身特定的纤维素、半纤维素和木质素组成。概述本专利技术涉及用于从糖化生物质材料产生产物并且纯化产物的方法和加工设备。一般来说，所述方法包括例如用电子束处理具有不顺应性的生物质，并且然后将不顺应性降低的材料生物化学地和/或化学地加工成糖的混合物，例如，木糖和葡萄糖和/或其它产物，如醇类例如乙醇或丁醇、糖醇例如木糖醇、D-乳酸、L-乳酸、琥珀酸或丙酮酸。所述方法包括改质或改进工艺物流，例如，通过使用模拟移动床色谱法系统(SMB)(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)将糖或其它产物与糖化和/或发酵生物质分离，所述模拟移动床色谱法系统利用含有树脂的若干个柱(例如,串联)，所述柱能够使各种组分例如糖与其它组分分离。在使工艺物流(例如糖溶液)经受模拟移动床系统之前，还可对生物质液体进行处理以除去经常在原料材料的加工期间产生的其它不想要的组分(例如，杂质)和颜色(例如，有色杂质、有色体)。一方面，本专利技术涉及改质工艺蒸汽的方法，所述方法包括利用模拟移动床色谱法系统(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)从生物质液体中除去不需要的组分。例如，不需要的组分可包括来自由以下组成的组的组分：有色体、可溶性木质素片段、离子化合物和这些的混合物。任选地，糖化生物质液体可源自不顺应性降低的木质纤维素或纤维素材料，如其中通过用电离辐射(例如，呈加速电子的形式)照射处理材料来降低不顺应性。任选地，已利用一种或多种酶和/或一种或多种酸(例如，硫酸)将生物质糖化。生物质液体包括，例如来自糖化生物质的糖溶液和发酵糖溶液，例如，发酵以消耗一种或多种可获得的糖。在一些实现方式中，糖化生物质液体包括生物质(例如，纤维素和/或木质纤维素)所包含的一种或多种糖和/或单糖，如选自由以下组成的组的单糖：葡萄糖、木糖、阿拉伯糖以及这些的混合物。任选地，所述一种或多种单糖以约50g/L与约500g/L之间，如约100g/L至约400g/L之间、约150g/L至约350g/L或约175g/L至约275g/L的总浓度存在。此外，本专利技术可包括多种方法，其中生物质液体以第一浓度进入模拟移动床色谱法系统(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)并且以第二浓度离开模拟移动床色谱法(例如，其中除去不需要的组分)，所述第二浓度是所述进入浓度的约0.1至约0.90倍(例如，如约0.25至约0.8、约0.3至约0.7或约0.40至约0.65倍)。换言之，至少一种组分以它进入SMB系统的浓度的0.1至约0.9倍的浓度离开SMB系统，例如，如果液体中的至少一种组分的初始浓度是100g/mL，则最终浓度可介于约10与90g/L之间。在一些实施方式中，糖化生物质液体包括少于约1％的悬浮固体，如少于约0.75％、少于约0.5％、少于约0.4％、少于约0.3％、少于约0.25％、少于约0.20％、少于约0.15％、少于约0.10％、少于约0.05％、少于约0.025％或甚至少于约0.010％。此外或独立地，任何悬浮固体可具有约0.05微米与约50微米之间，如约0.1微米与约25微米之间、约0.2微米与约10微米、约0.22微米与约5微米或约0.25微米与约1微米之间范围内的粒度。在另一种实施方式中，在利用模拟移动床色谱法(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)以除去不需要的组分之前，糖化生物质液体可通过选自由以下组成的组的纯化方法进行处理：色谱法、过滤、离心、沉淀、蒸馏、络合、去电离以及这些方法的组合。在一些实施方式中，糖化生物质液体包括一种或多种糖和一种或多种发酵产物，如醇，例如乙醇。任选地，所述一种或多种糖包括木糖并且所述一种或多种发酵产物包括乙醇。任选地，所述一种或多种发酵产物通过蒸馏来分离。在一些实现方式中，所述方法还包括在利用模拟移动床色谱法系统(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)之前用脱色剂使糖化生物质液体脱色。例如，脱色剂可选自由以下组成的组：粉末状碳、颗粒状碳、挤压碳、骨炭碳、珠活性碳、苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、磁性树脂、脱色粘土、膨润土、硅镁土、蒙脱石、纤维棒石(hormite)以及这些的组合。任选地，在脱色之后，如通过铂-钴方法所测量，溶液可具有小于约100，如小于约50、小于约40、小于约30、小于约20、小于约10、小于约5并且甚至小于约1的颜色。在其它实施方式中，模拟移动床色谱法(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)系统允许使糖化生物质液体与填充在一个或多个柱中的一种或多种树脂相接触，以便除去不需要的组分。例如，树脂可包括聚苯乙烯树脂。或者或另外地，所述一种或多种树脂还可包括选自由以下组成的组的侧阳离子：Al3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Li+、Na+、K+、Rb+以及这些的组合。任选地，所述一种或多种树脂包括选自由以下组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改质工艺物流的方法，所述方法包括：利用电离辐射处理纤维素或木质纤维素材料，以减小纤维素或木质纤维素材料的不顺应性；将经照射的纤维素或木质纤维素材料糖化，以获得包含木糖和葡萄糖的糖化生物质液体；利用生物体发酵所述糖化生物质液体，所述生物体选择性地发酵葡萄糖以产生包含发酵产物和木糖的发酵组合物，其中所述发酵组合物中木糖的浓度相对于所述糖化生物质液体增加；通过第一分离方法加工所述发酵组合物，以产生第一萃取液物流和第一萃余液物流；以及通过第二分离方法加工所述萃余液物流，以产生第二萃取液物流和第二萃余液物流。

【技术特征摘要】
2013.03.08 US 61/774,773;2013.03.08 US 61/774,731;1.一种改质工艺物流的方法，所述方法包括：利用电离辐射处理纤维素或木质纤维素材料，以减小纤维素或木质纤维素材料的不顺应性；将经照射的纤维素或木质纤维素材料糖化，以获得包含木糖和葡萄糖的糖化生物质液体；利用生物体发酵所述糖化生物质液体，所述生物体选择性地发酵葡萄糖以产生包含发酵产物和木糖的发酵组合物，其中所述发酵组合物中木糖的浓度相对于所述糖化生物质液体增加；通过第一分离方法加工所述发酵组合物，以产生第一萃取液物流和第一萃余液物流；以及通过第二分离方法加工所述萃余液物流，以产生第二萃取液物流和第二萃余液物流。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一分离方法和所述第二分离方法中的至少一个包括模拟移动床色谱法系统。3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一分离方法和所述第二分离方法中的每一个包括模拟移动床色谱法系统。4.如权利要求1所述的方法，其中所述纤维素或木质纤维素材料已利用一种或多种酶进行了糖化。5.如权利要求1所述的方法，其中所述电离辐射呈加速电子形式。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一萃余液溶液包括所述发酵产物、离子和有色体。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一萃取液包括木糖。8.如权利要求1所述的方法，其中所述第二萃取液包括所述发酵产物。9.如权利要求8所述的方法，其中所述发酵产物包括醇或酸。10.如权利要求9所述的方法，其中所述发酵产物包括乙醇或丁醇。11.如权利要求9所述的方法，其中所述发酵产物包括丁酸、D-乳酸或L-乳酸。12.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质液体包括少于0.1％的悬浮固体。13.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·梅多夫，T·C·马斯特曼，J·J·巴克斯特，
申请(专利权)人：希乐克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US