用于处理木质纤维素材料的方法技术

本发明专利技术涉及处理木质纤维素材料以获得半纤维素糖、纤维素糖、木质素、纤维素和其他高价值产品的方法。还提供了半纤维素糖、纤维素糖、木质素、纤维素和其他高价值产品。

【技术实现步骤摘要】
用于处理木质纤维素材料的方法本申请是分案申请，母案的申请号为201380035764.8(国际申请号PCT/US2013/039585)，申请日为2013年5月3日，专利技术名称为“用于处理木质纤维素材料的方法”。交叉引用根据35USC§119(e)，本申请要求以下申请的权益：2012年5月3日提交的美国临时申请号61/642,338、2012年6月21日提交的美国临时申请号61/662,830、2012年8月27日提交的美国临时申请号61/693,637、2012年7月17日提交的美国临时申请号61/672,719、2012年10月30日提交的美国临时申请号61/720,313、2012年8月6日提交的美国临时申请号61/680,183、2012年8月7日提交的美国临时申请号61/680,661、2012年10月30日提交的美国临时申请号61/720,325、2013年3月14日提交的美国临时申请号61/785,891、2012年8月6日提交的美国临时申请号61/680,181、2012年8月9日提交的美国临时申请号61/681,299、2012年10月18日提交的美国临时申请号61/715,703以及2013年3月14日提交的美国临时申请号61/786,169，各个申请均通过引用整体并入本文。关于联邦政府资助研究的说明本专利技术在能源部授予的第DE-EE0005003号基金的政府支持下完成。政府享有本专利技术的某些权利。援引并入本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其引用程度如同特别地且单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。
本专利技术涉及包含木质素、纤维素和半纤维素聚合物的木质纤维素生物质材料的处理。
技术介绍
木质纤维素生物质材料是生产用于饲料和食品补充剂的氨基酸、用于塑料工业的单体和聚合物的可再生资源，以及用于不同类型的燃料、多元醇糖代用品(木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇等)和可由C5和C6糖合成的多种其他化学品的可再生资源。尽管如此，采用高效而具有成本效益的方法从生物质中提取C5和C6糖仍然是一个挑战。木质纤维素生物质材料是复合材料，其不仅含有木质纤维素聚合物，而且还含有很多种少量的亲脂性或两亲性的化合物，例如，脂肪酸、松香酸、植物甾族化合物(phytosteroid)以及蛋白质和灰分成分。当水解半纤维素聚合物时，糖分子上的酯键也可被水解，从而使未取代的糖分子随同大量的甲醇和乙酸一起释放出来。其他的有机酸，如乳酸、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、甲酸和乙酰丙酸(levullinicacid)，也常见于纤维素水解产物中。除了这些物质之外，木质素聚合物还趋向于在温和的水解条件下释放一些短链水溶性木质素分子。因此，典型的水解产物是多种组分的非常复杂的溶液。这在对糖进行分离和精制以获得有用级别的提取糖方面提出了极大的挑战。
技术实现思路
本专利技术提供了一种精制糖流的方法。该方法包括：(i)使糖流与胺萃取剂(extractant)接触以形成混合物；以及(ii)从该混合物中分离出包含胺萃取剂以及酸或杂质的第一流，以及包含一种或多种糖的第二流。任选地，第一流是有机流，且第二流是水性流。任选地，第一流包含少于0.5％w/w的糖。任选地，第二流包含少于0.5％w/w的酸。任选地，第二流包含少于0.5％w/w的胺。任选地，第二流包含少于0.5％w/w的杂质。任选地，将杂质从糖流萃取至胺萃取剂中。在一些实施方案中，所述方法进一步包括：在步骤(i)之前，使糖流与强酸性阳离子交换剂接触，以去除残余的阳离子。任选地，所述胺萃取剂包含胺和稀释剂。任选地，胺与稀释剂的比例为3：7。任选地，胺与稀释剂的比例为5.5：4.55。任选地，胺与稀释剂的比例为3：7至6：4。任选地，该稀释剂包含醇。任选地，该稀释剂包含C6、C8、C10、C12、C14、C16醇或煤油。任选地，该稀释剂包含己醇。任选地，所述胺是包含至少20个碳原子的胺。任选地，所述胺是三月桂胺。在一些实施方案中，所述方法进一步包括用填充蒸馏柱从第二流中去除稀释剂。任选地，去除第二流中至少95％的稀释剂。在一些实施方案中，所述方法进一步包括：使糖流与强酸性阳离子交换剂接触以去除残余的胺，从而形成已去除胺的水解产物。在一些实施方案中，所述方法进一步包括：使已去除胺的水解产物与弱碱性阴离子交换剂接触，以形成中和的水解产物。在一些实施方案中，所述方法进一步包括使水解产物蒸发以形成浓缩的水解产物。在一些实施方案中，所述方法进一步包括将水解产物分级分离(fractionating)为单体糖流和低聚糖流。在一些实施方案中，所述方法进一步包括对单体糖流进行纯化或浓缩。在一些实施方案中，所述方法进一步包括：在使糖流与胺萃取剂接触以形成第一混合物之前，使糖流中残余的酸将糖流中的至少一些低聚糖水解成单体糖。任选地，所述方法进一步包括：在使糖流中残余的酸将糖流中的至少一些低聚糖水解成单体糖之前，将糖流稀释至更低的糖浓度。任选地，所述方法进一步包括：在使糖流中残余的酸将糖流中的至少一些低聚糖水解成单体糖之前，提高糖流中的酸浓度。任选地，将酸浓度提高至大于0.5％。在一些实施方案中，所述方法进一步包括：在使糖流与胺萃取物(extract)接触之前将低聚糖流与糖流合并；其中糖流中残余的酸将低聚糖流中的至少一些低聚糖水解成单体糖。任选地，所述方法进一步包括：使第一流与碱溶液接触，以形成中和的胺萃取剂。任选地，所述接触在70℃下进行。任选地，所述方法进一步包括：在使第一流与碱溶液接触之前，进一步包括用水性流洗涤第一流，以从第一流中去除糖。任选地，洗涤后的第一流包含少于0.1％重量/重量的糖。任选地，所述方法进一步包括：用水洗涤所述中和的胺萃取剂的至少一部分，并使洗涤后的胺萃取剂再循环。任选地，所述方法进一步包括：通过将洗涤后的中和的胺萃取剂流的一部分与10％的石灰一起加热来处理该部分。任选地，所述接触在80-90℃下进行。本专利技术进一步提供一种从酸性半纤维素糖流中去除酸的方法。该方法包括：(i)使包含酸和一种或多种半纤维素糖的酸性半纤维素糖流与胺萃取剂接触，以形成胺混合物；以及(ii)从胺混合物中分离出包含酸和胺萃取剂的第一流，以及包含半纤维素糖流的第二流。在一些实施方案中，所述方法进一步包括：在步骤(i)之前，使木质纤维素给料(feedstock)与酸性水溶液接触；并从木质纤维素给料中分离出酸性水溶液，从而形成木质纤维素流和酸性半纤维素糖流。任选地，第一流是有机流，且第二流是水性流。任选地，第一流包含少于0.5％w/w的半纤维素糖。任选地，第二流包含少于0.5％w/w的酸。任选地，第二流包含少于0.5％w/w的胺。任选地，第二流包含少于0.5％w/w的杂质。任选地，将杂质从酸性半纤维素糖流萃取至胺萃取剂中。任选地，所述胺萃取剂包含胺和稀释剂。任选地，胺与稀释剂的比例为3：7。任选地，胺与稀释剂的比例为5.5：4.55。任选地，胺与稀释剂的比例为3：7至6：4。任选地，该稀释剂包含醇。任选地，该稀释剂包含C6、C8、C10、C12、C14、C16醇或煤油。任选地，该稀释剂包含己醇。任选地，所述胺是包含至少20个碳原子的胺。任选地，所述胺是三月桂胺。任选地，所述酸性水溶液包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对包含第一级分和第二级分的混合物的液体样品进行分级分离的方法，其包括：(i)使用顺序式模拟移动床层析系统对该液体样品进行分级分离；其中该顺序式模拟移动床层析系统包括以下步骤1‑3：在步骤1中使进料流进入吸附剂并从吸附剂中冲洗出第一萃余液流；在步骤2中使用解吸剂流从吸附剂中冲洗出第二萃余液流；以及在步骤3中将解吸剂再循环回到吸附剂中；(ii)从所述层析系统中回收一个或多个产物流；其中在步骤1和步骤2中均对产物流进行萃取。

【技术特征摘要】
2012.05.03 US 61/642,338;2012.06.21 US 61/662,830;1.一种对半纤维素糖混合物进行分级分离的方法，其包括：(i)使用顺序式模拟移动床层析序列对半纤维素糖混合物进行分级分离；其中该顺序式模拟移动床层析序列包括：(1)使进料流进入吸附剂，从而从吸附剂中冲洗出第一萃余液流；(2)使用解吸剂流从吸附剂中冲洗出第二萃余液流；以及(3)将解吸剂流再循环回到吸附剂中；以及(ii)从所述顺序式模拟移动床层析序列中回收产物流；其中在(1)和在(2)中均对所述产物流进行萃取，并且其中所述半纤维素糖混合物经此分级分离生成富含木糖的流和已去除木糖的半纤维素糖混合物，其中所述产物流相对于所述进料流而言是富含木糖的。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述顺序式模拟移动床层析序列包含离子交换树脂。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述离子交换树脂是阴离子交换树脂。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述离子交换树脂具有在200-400μm范围内的颗粒大小。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述离子交换树脂具有在280-320μm范围内的颗粒大小。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述已去除木糖的半纤维素糖混合物从...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·詹森，克莱尔·格雷戈勒，菲利普·特拉维萨诺，李·马德森，纳塔·马迪斯，耶尔·哈尔塔尔，莎伊·埃里亚胡，詹姆斯·艾伦·劳森，诺亚·拉皮多特，卢克·布克，阿哈龙·M·埃亚尔，蒂莫西·艾伦·鲍尔，哈吉特·萨德，保罗·麦克威廉姆斯，齐夫弗拉迪米尔·贝尔曼，巴西姆·哈拉克，迈克尔·兹维利，叶连娜·格什斯基，亚当·卡登，
申请(专利权)人：威尔迪亚有限公司，威尔迪亚公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL