水解经预处理的密化生物质颗粒的方法及其相关系统技术方案

本发明专利技术提供了一种对纤维素生物质颗粒进行预处理和密化的方法，从而被预处理和密化的纤维素生物质颗粒，相对于松散水解纤维素生物质纤维来说，能够以较高的固体载荷比率被水解。所得到的高浓度含糖物流能够容易地转化为生物燃料或整套的其他有用的生物产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种对纤维素生物质颗粒进行预处理和密化的方法，从而被预处理和密化的纤维素生物质颗粒，相对于松散水解纤维素生物质纤维来说，能够以较高的固体载荷比率被水解。所得到的高浓度含糖物流能够容易地转化为生物燃料或整套的其他有用的生物产品。【专利说明】水解经预处理的密化生物质颗粒的方法及其相关系统 本申请要求优先权基于2012年4月27日提交的美国专利申请13/458,830,该申 请为部分继续申请基于2011年8月17日提交的美国专利申请13/202,011，该申请是根据 35U. S. C. 371的美国国家阶段申请基于2010年8月24日提交并于2011年3月10日用英 文以TO2011/028543公开的国际申请PCT/US2010/046525,该申请根据35U. S. C. 119(e)要 求2009年8月24提交的美国临时申请61/236, 403的权利。上述所有文献的全部内容均 在此通过引用纳入本文。 政府权利声明 本专利技术得到美国能源部 Energy Sungrant Research Pro ject Award 项目 DE-FG36-08-G088073的政府资助。美国政府对本专利技术拥有相应的权利。 专利技术背景 尝试生产基于纤维素的乙醇的现有技术成本高昂并且涉及大量步骤。
技术实现思路
在一种实施方式中，所提供的产品包含至少一种水解密化生物质颗粒，其不含添 加的粘合剂而含有多种木质素涂覆的植物生物质纤维，其中，所述至少一种水解密化生物 质颗粒具有与含有粘合剂的水解密化生物质颗粒基本上相当的本质密度，并且具有基本上 光滑、非怪异的外表面。在一种实施方式中，所述新型产品包含微量的氨。在一种实施方式 中，所述产品包含一种或多种水解密化生物质颗粒，每种颗粒都不含添加的粘合剂而含有 一定量木质素涂覆的植物生物质纤维足以形成水解密化生物质颗粒，其具有与含有粘合剂 的水解密化生物质颗粒基本上相当的本质密度。 在一种实施方式中，与含有粘合剂的水解密化生物质颗粒相比，至少一种不含添 加的粘合剂的水解密化生物质具有增强的抗变形性，增强的硬度，增强的抗降解性，改进的 保存期限，或上述性能的组合。在一种实施方式中，所述新型产品，与含有粘合剂的水解密 化生物质颗粒相比，更能抵抗压力从而不易碎裂。 在一种实施方式中，与相同给定重量的含有粘合剂的水解密化生物质颗粒相比， 所述新型产品更为坚硬，例如硬度提高至少21 %，同时硬度上的变异性降低至少21 %。 本文所述新型产品可以制备成任何合适的形状和尺寸，包括例如大体上的矩形或 者大体上的圆柱形。 在一种实施方式中，水解密化颗粒中所述多种木质素涂覆的植物生物质纤维的每 种都完全地涂覆有木质素。在一种实施方式中，所述多种木质素涂覆的生物质纤维的至少 一些还涂覆有半纤维素。在一种实施方式中，水解密化颗粒中所述多种木质素涂覆的植物 生物质纤维中的大部分还涂覆有半纤维素。在一种实施方式中，水解密化颗粒中所述多种 木质素涂覆的植物生物质纤维基本上全部还涂覆有半纤维素，从而半纤维素和木质素出现 在表面成为"包裹"而不是作为分隔的组分。 为了生产本文所描述的所述新型产品，可以采用任何合适的植物生物质，包括，但 不限于，玉米秸杆、柳枝稷、松树和/或草原索草。 在一种实施方式中，所述的新型产品，与包含粘合剂的水解密化生物质颗粒相比， 具有改进的保存期限，增强的抗降解性、增强的流动性和较大的堆密度。 在一种实施方式中，所提供的包装产品包括容器和置于容器中的一定量的不含添 加的粘合剂的水解密化生物质颗粒，其中，与同量的含有粘合剂的水解密化生物质颗粒相 t匕，所述一定量的水解密化生物质颗粒具有较大的堆密度。所述容器可为刚性的容器或者 柔性的袋子。 在一种实施方式中，提供的一种整合的工艺过程，包括：对一定量的植物生物质纤 维进行氨处理，其中各种纤维中包含的至少部分的木质素迁移到所述纤维的外表面用以生 成一定量发粘的（即触摸带粘性的）生物质纤维；以及将所述一定量的发粘生物质纤维进 行密化处理以产生一种或多种水解密化生物质颗粒，其中所述一定量的发粘的生物质纤维 在未加粘合剂的情况下被密化。在一种实施方式中，所述氨处理至少致使各种纤维中包含 的至少部分的木质素迁移到所述各种纤维的外表面。在一种实施方式中，所述氨处理是氨 纤维膨胀（AFEX?)处理，例如气态AFEX?处理。 在一种实施方式中，所述整合的工艺过程进一步包括水解步骤，其中所述水解密 化纤维素颗粒被水解，采用高的固体载荷，即高于12%。采用高的固体载荷致使纤维素糖物 流足够的集中从而让释放的糖类通过发酵（例如，按重量至少大约6%至大约8%的可发酵 的糖类）转化成为生物燃料或者成为整套的其他的有用生物产品。在一种实施方式中，所 述转化包括发酵。 本专利技术还提供了制备纤维素糖物流和/或转化的纤维素生物质的各种系统。 在一种实施方式中，提供了一种生物燃料，包含给定重量的至少一种水解密化生 物质颗粒，其不含添加的粘合剂而含有一定量的多种木质素涂覆的植物生物质纤维，其中 至少一种水解密化生物质颗粒具有与相同给定重量的含有粘合剂的水解密化生物质颗粒 相比基本上相当的本质密度，并且具有大体上光滑、非怪异的外表面。例如，生物燃料可以 用于燃烧生物质的炉灶或锅炉。 在一种实施方式中，提供了一种动物饲料，包含至少给定量的一种水解密化生物 质颗粒，其不含添加的粘合剂而含有多种木质素涂覆的植物生物质纤维，其中，所述至少一 种水解密化生物质颗粒具有与含有粘合剂的水解密化生物质颗粒基本上相当的本质密度， 并且具有基本上光滑、非怪异的外表面，其中所述动物饲料，相对于包含带有粘合剂的水解 密化生物质颗粒的动物饲料，具有改进的消化性。 在一种实施方式中，提供了一种固体材料，包含至少给定量的一种水解密化生物 质颗粒，其不含添加的粘合剂而含有多种木质素涂覆的植物生物质纤维，其中，所述至少一 种水解密化生物质颗粒具有与含有粘合剂的水解密化生物质颗粒基本上相当的本质密度， 并且具有基本上光滑、非怪异的外表面，其中，所述固体材料可以用于建筑，例如，用于纤维 板或挤压纤维建筑材料。 所获得的所述密化生物质颗粒具有多种用途，包括但不限于，生产动物饲料，经过 化学催化或化学转换作用的整套的其他生物产品，其他的生化用途，生物燃料（包括用于 发电，例如，燃烧于锅炉、燃用生物质的炉灶等等），作为固体材料的成分（例如纤维板和挤 压的建筑材料等等）。 【专利附图】【附图说明】 图1中的图像显示根据不同的实施方式的AFEX?预处理的玉米秸杆（AFEX?-CS)， AFEX?预处理的柳枝稷（AFEX?-SG)，AFEX?-CS团块和AFEX?-SG团块。 图2中的图像显示根据不同的实施方式的含有粘合剂的非AFEX?_CS团块和 AFEX?-CS 团块。 图3A-3E的图像是根据不同实施方式在不同时间取自三个生物质样品，包括 AFEX?-CS，AFEX?-CS 团块和浸泡的 AFEX?-CS 团块。 图4的图表显示了根据不同实施方式关于图3C-3E的生物质样品在6小时、24小 时和72小时葡聚糖相对于生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：水解一种或多种水解密化生物质颗粒以生产可转化的含糖物流，其中所述密化生物质颗粒由下述步骤制备：将一定量的植物生物质纤维进行预处理，致使包含在各种纤维中的至少部分的木质素和/或半纤维素迁移到所述纤维的外表面以产生一定量的经过预处理的发粘植物生物质纤维；以及密化所述一定量的经过预处理的发粘植物生物质纤维以产生所述一种或多种水解密化生物质颗粒，其中所述生物质纤维的密化不使用添加的粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·巴尔斯，法札内·塔莫里，蒂莫西·J·坎贝尔，布鲁斯·E·戴尔，
申请(专利权)人：密歇根生物技术研究院，密歇根州立大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US