加工生物质制造技术

将生物质(如，植物生物质、动物生物质和城市废物生物质)进行加工以生产有用的中间体和产品，诸如能量、燃料、食品或材料。例如，描述了可使用原料材料(诸如纤维素材料和/或木质纤维素材料)如通过连续、半连续或非连续的方式酶促糖化来生产中间体或产品的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加工生物质[00(川相关申请 本申请要求2012年7月2日提交的美国临时申请序No. 61/667, 156的优先权，其 全部公开内容在此W引用的方式并入本文。 专利技术背景纤维素材料和木质纤维素材料在许多应用中大量地生产、加工和使用。所述材料 往往使用一次，然后就作为废物丢弃，或简单视为废弃材料，如污物、甘藏渣、银屑W及枯 杆。 概述 本专利技术涉及含有碳水化合物的材料（如，生物质材料或生物质来源的材料）、加工 此类材料的方法W及由此类加工产生的中间体和产品，诸如燃料和/或其它产品。总体上， 生物质包括纤维素、半纤维素W及木质素连同少量蛋白质、可提取物和矿物质。包含在纤维 素和半纤维素级分中的复杂碳水化合物可通过糖化，如使用纤维素分解酶、酸（诸如弱无 机酸或稀无机酸）或酸处理接着纤维素分解酶来加工成糖，并且糖然后可用作最终产品或 中间体，或通过另外的生物加工或化学方法（如，发酵或氨化）转化成各种产品，诸如醇、糖 醇、有机酸W及姪。所产生的产品往往取决于所利用的微生物或化学物质W及加工发生的 条件。 总体上，本专利技术涉及增强如用于W连续、半连续或非连续的方式糖化生物质（如， 纤维素原料或木质纤维素原料）的生物质材料的糖化的方法和系统。如可通过增加总糖产 率来增强糖化。不受任何具体理论束缚，认为本文公开的方法通过更具成本效益并且具有 较小的工艺可变性（如，在工艺过程中具有较小的粘度可变性、温度可变性和/或抑可变 性）了糖化效率同时为灵活的并且允许高通量。[000引总体上，在许多方面，本文描述的专利技术允许更高的糖产率。例如，在一些情况中，可 去除生物质材料中的基本上所有的可用糖。在其它情况下，可从生物质去除大于70%、大 于75%、大于80%、大于85%、大于90%、大于95%或甚至大于99%的可用糖。在其它的 情况下，可去除生物质材料中的约60 %至99 %或约65 %至95 %或约68 %至90 %的糖。 例如，一方面，本专利技术特征在于加工生物质材料的方法，所述方法包括糖化经过糖 化的材料。在糖化之前经过糖化的材料可通过本文描述的任何方法来处理，例如用电子束 福射处理。 另一方面，本专利技术特征在于用于使固体糖化的生物质从液体介质中分离和糖化固 体经糖化的生物质的方法。经糖化的生物质可通过糖化（如，用酶、酸或该些的组合）生物 质来产生。任选地，在糖化过程中可利用一个或多个喷射混合器。液体介质可包括酶、糖、 矿物质、盐、酸、碱和息浮的固体（诸如来源于生物质的细小微粒材料）W及气体。生物质 被液体介质润湿，例如生物质可息浮于液体介质和/或从液体介质沉降。液体可为水性液 体。 在一些实施中，生物质通过包括照射、声处理、氧化、热解、蒸汽爆炸W及该些的组 合的方法来处理。可进行照射W提供约l(Mrad至20(Mrad(例如，约ICMrad至lOCMrad、 约5化ad至5(Mrad)的总剂量，并且可使用多于一个具有例如在照射之间冷却的电子束装 置来进行。 在一些实施中，固体糖化的生物质和液体介质通过选自W下的分离器来分离；离 也机、过滤装置、沉降罐、多孔材料、网状物、滤网、振动筛、多孔板或圆筒、筛分装置W及该 些的任何顺序的组合，并且任选地在分离过程中利用多于一次。 在一些实施中，从固体生物质中糖化基本上所有的可用糖。或任选地，从固体生物 质中糖化至少70 %或95 %的可用糖或糖。例如，糖可包括葡萄糖和木糖。 在一些实施中，所述方法用于从包括纤维素或木质纤维素生物质的生物质中生产 产品（如，糖或糖衍生物）。例如，生物质可包括纸、纸制品、纸废物、木材、碎料板、银屑、农 业废物、污物、青胆饲料、草、稻草、麦杆、稻壳、甘藏渣、棉花、黄麻、大麻、亚麻、竹子、剑麻、 蕉麻、稻草、玉米芯、玉米枯、首宿、干草、挪子毛、海草、藻类W及该些的混合物。 另一方面，本专利技术方法可包括；在液体中糖化固体生物质；使固体糖化的生物质 从液体中分离；使液体从分离的糖化生物质中去除W及将液体和糖化剂添加至分离的糖化 生物质（如，W便糖化分离的糖化生物质）。任选地，所述方法包括使固体的糖化重复H次 或更多次。在糖化过程中，可使用混合器诸如一个或多个喷射混合器来混合生物质材料和 液体。任选地，可通过允许固体沉降，例如通过关闭混合和等待材料沉降来实现分离，然后 可倾析液体和/或使液体从固体中去除（如，通过从罐/容器的顶部粟出液体）。任选地和 /或另外地，可通过另一种方法例如连续离也机来分离固体。当使用连续离也机时，罐中的 混合可在材料送至连续离也机时继续进行，因为材料不需要在容器/罐中沉降。 另一方面，本专利技术特征在于加工纤维素材料的方法，所述方法包括在第一糖化罐 和第二糖化罐中糖化生物质材料。在一些情况下，第一糖化罐与第二糖化罐流体连通。第 二糖化罐的内容物具有比第一糖化罐的内容物高的糖浓度，例如第一糖化罐中的糖浓度可 为小于约Ig/L(如，小于5g/L、小于约lOg/L、小于约50g/L、小于约lOOg/L、小于约200g/L、 小于约300g/L、小于约500g/L)并且第二糖化罐中的糖浓度可为至少Ig/L(如，至少5g/L、 至少lOg/L、至少50g/L、至少lOOg/L、至少200g/L、至少300g/L、至少500g/L)。任选地，第 一糖化罐与第二糖化罐处于连续流体连通。可在糖化过程中将酶（诸如将生物质消化成糖 的酶）添加至第一糖化罐，并且可在糖化过程中将生物质添加至第二罐。 在本专利技术的另一个方面中，可通过第一糖化罐与第二糖化罐之间的流体流动路径 来提供两个罐之间的流体连通。可沿着流体流动路径放置第一分离器并且在第一分离器上 收集碳水化合物水平低于原料生物质材料的用过的生物质如用于能量生产，同时剩下的第 一上清液糖溶液流过分离器进入第二罐。可沿着流体流动路径放置第二分离器并且在第二 上清液糖溶液穿过第二分离器之后将其收集，并且将由第二分离器滤掉的生物质添加至第 一糖化罐。分离器可为网状物、筛网、振动筛、滤网、离也机、过滤器、沉降罐或其组合。 任选地，第一糖化罐和第二糖化罐中的温度为大于约45C(如，大于约55°C、45°C 至 65°C、5(TC至 60°C)。 生物质可包括纤维素材料或木质纤维素材料，例如纸、纸制品、纸废物、木材、碎料 板、银屑、农业废物、污物、青胆饲料、草、稻草、麦杆、稻壳、甘藏渣、棉花、黄麻、大麻、亚麻、 竹子、剑麻、蕉麻、稻草、玉米芯、玉米枯、首宿、干草、挪子毛、海草、藻类或其混合物。 在本方法的一些实施中，例如通过粉碎（如，切割、研磨、湿磨、冷冻研磨、键磨、挤 压、碼磨、剪切W及刹碎）来机械处理生物质材料。机械处理可减小原料的堆密度和/或增 大原料的表面积。在一些实施方案中，在机械处理之后材料的堆密度为小于0. 75g/cm3(小 于0. 70g/cm3、小于0. 65g/cm3、小于 0. 60g/cm3、小于 0. 55g/cm3、小于 0. 50g/cm3、小于0. 45g/ cm3、小于 0. 40g/cm3、小于 0. 45g/cm3、小于 0. 40g/cm3、小于 0. 35g/cm3、小于 0. 30g/cm3、小于 0. 25g/cm3、小于 0. 20g/cm3、小于 0. 15g/cm3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：从液体介质中分离固体糖化的生物质，和糖化所述固体糖化的生物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.02 US 61/667,1561. 一种方法，其包括： 从液体介质中分离固体糖化的生物质，和 糖化所述固体糖化的生物质。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述液体介质包含酶和糖。3. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述固体糖化的生物质被所述液体介质湿润。4. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述固体糖化的生物质和液体介质通 过在液体中糖化固体生物质来产生。5. 如权利要求4所述的方法，其中所述生物质已通过选自照射、声处理、氧化、热解、蒸 汽爆炸以及其组合的方法来处理。6. 如权利要求4所述的方法，其中所述生物质已通过照射来处理。7. 如权利要求6所述的方法，其中所述生物质接收约lOMrad与200Mrad之间的总剂 量。8. 如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述固体糖化的生物质和液体介质通 过选自离心机、过滤装置、沉降罐、多孔材料、网状物、滤网、振动筛、多孔板或圆筒、筛分装 置以及这些的组合的分离器来分离。9. 如权利要求4至8中任一项所述的方法，其中从所述固体生物质中糖化至少70%的 一种或多种可用糖。10. 如权利要求4至9中任一项所述的方法，其中从所述固体生物质中糖化至少95% 的一种或多种可用糖。11. 如权利要求4至10中任一项所述的方法，其中所述生物质为纤维素生物质或木质 纤维素生物质。12. 如权利要求11所述的方法，其中所述生物质选自纸、纸制品、纸废物、木材、碎料 板、锯屑、农业废物、污物、青贮饲料、草、稻草、麦杆、稻壳、甘蔗渣、棉花、黄麻、大麻、亚麻、 竹子、剑麻、蕉麻、稻草、玉米芯、玉米秸、苜宿、干草、椰子毛、海草、藻类及其混合物。13. 如权利要求4至12中任一项所述的方法，其中使用至少一种喷射混合器来完成糖 化。14. 一种方法，其包括： 在液体中糖化固体生物质； 从所述液体中分离固体糖化的生物质； 从所述分离的糖化生物质中去除所述液体，和 将液体和糖化剂添加至分离的糖化生物质。15. 如权利要求14所述的方法，其中完成糖化所述生物质材料同时使用混合器将所述 固体生物质材料混合在液体中。16. 如权利要求15所述的方法，其中使用至少一种喷射混合器完成混合。17. 如权利要求15或16所述的方法，其中在关掉所述混合器之后完成分离。18. 如权利要求15至17中任一项所述的方法，其中通过使得所述固体糖化的生物质沉 降和从所述固体倾析所述液体来完成分离。19. 如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中通过使用连续离心机来完成分离。20. -种加工纤维素材料的方法，所述方法包括：在第一糖化罐和第二糖化罐中糖化 生物质材料，所述第一糖化罐与所述第二糖化罐流体连通并且所述第二糖化罐的内容物具 有比所述第一糖化罐的内容物高的糖浓度。21. 如权利要求20所述的方法，其中所述第一糖化罐与所述第二糖化罐处于连续流体 连通。22. 如权利要求20或21所述的方法，其进一步包括在糖化过程中将酶诸如将生物质消 化成糖的酶添加至所述第一糖化罐。23. 如权利要求20至22中任一项所述的方法，其中在糖化过程中将所述生物质添加至 所述第二罐。24. 如权利要求20至23中任一项所述的方法，其中通过所述第一糖化罐与所述第二糖 化罐之间的流体流动路径来提供所述流体连通。25. 如权利要求24所述的方法，其中沿着所述流体流动路径放置第一分离器。26. 如权利要求25所述的方法，其中沿着所述流体流动路径放置第二分离器。27. 如权利要求25所述的方法，其中在所述第一分离器上收集具有比所述生物质材料 低的碳水化合物水平的用过的生物质如用于能量产生，而剩下的第一上清液糖溶液流过所 述分离器进入所述第二罐中。28. 如权利要求26所述的方法，其中在第二上清液糖溶液穿过所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·梅多夫，T·C·马斯特曼，R·拉维妮，J·K·黄，K·克里西，
申请(专利权)人：希乐克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US