通过不含化学助剂的生物质的蒸汽裂解获得的粉状底物及其用途制造技术

本发明专利技术涉及通过生物质的蒸汽裂化获得的能量底物。更具体地，本发明专利技术涉及干粉形式且不含任何化学添加剂的蒸汽裂解的生物质，其制备方法及其作为绿色化学和生物技术方法如酶解和发酵的底物的用途。和发酵的底物的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过不含化学助剂的生物质的蒸汽裂解获得的粉状底物及其用途
[0001]本专利技术涉及通过生物质的蒸汽裂化获得的能量底物。更具体地，本专利技术涉及干粉形式且不含任何化学添加剂的蒸汽裂解的生物质，其制备方法及其作为绿色化学和生物技术方法如酶解和发酵的底物的用途。


[0002]生物技术方法或绿色化学方法使用源自植物食品原料的碳底物，其集中生产且成本高。底物的LCA(生命周期分析)，以及食物竞争和原材料的价格，是对这些生物来源产品的发展和总体上的生物经济的阻碍。使用“第二代”(2G)木质纤维素生物质(木材、农业废物、农业和农用工业的联产品)将有可能减少环境影响(化石CO2排放、肥料、植物病害控制剂(phytosanitaries))，以及食品领域中的使用竞争和价格竞争。
[0003]自2006年以来，已经启动了许多关于该主题的项目(全球120个)。原理是生物质的水蒸气爆炸。大部分加入化学助剂如硫酸或碱性氨。全部使用“湿”方法，即生物质以40％至70％的水的比率润湿。一旦进行了爆炸，则将材料脱毒或直接使用，加入水解糖聚合物的酶，然后同时或随后加入微生物，以便将释放的糖转化成目标分子。
[0004]蒸汽裂解与水热预处理(也称为水性分馏、溶剂分解、水热裂解或水热处理)的不同之处在于后者在于在高温和高压下使用水以促进木质纤维素底物的崩解和分离。
[0005]因此，用于转化木质纤维素生物质的工业规模方法是罕见的，其具有大规模的技术现实性且经济上可行，并且具有无风险的良好环境记录。如今，乙醇是仅有的一种尝试以木质纤维素为基础的生物技术商品。

技术介绍

[0006]文献WO2013/018034A1涉及生产用于生长蘑菇的底物的方法。底物的生产可以通过使用各种处理方法，特别是蒸汽爆炸的方法进行。在蒸汽爆炸法的使用过程中，木质纤维素材料进行粉碎并随后置于反应器中，该反应器借助蒸汽将生物质加热到160℃至230℃的温度。反应器达到12
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28个大气压的压力，然后立即将该大气压降低至大气压力，产生蒸汽爆炸。
[0007]文献WO2013/105034描述了处理木质纤维素生物质以获得液体组合物的方法。生物质处理的特征在于浸泡步骤以获得固体馏分和液体馏分。随后，分离一部分液体馏分，而另一部分(固体馏分和一部分液体馏分)在固体馏分上经历蒸汽爆炸步骤以再次获得固体和液体馏分。最后，将新获得的液体馏分与在第一步骤中获得的固体馏分混合。
[0008]文献WO2013/152771涉及处理木质纤维素生物质以生产生物燃料如乙醇、丁醇、氢气、甲醇和生物气的方法。该方法使用的技术基于机械蒸汽爆炸的特性通过机械绝热分解并在压力下进行。
[0009]文献FR 2997094A1和WO2014/060673A1分别描述了：由木质纤维素生物质生产乙醇的方法，称为“第二代”；和由木质纤维素生物质生产醇的方法，称为“第二代”。这些方法
包括各种步骤，即：在反应器中通过蒸汽爆炸进行预处理，随后是预处理的底物的酶促水解步骤，然后是溶解的糖的乙醇发酵步骤，然后从发酵流出物中提取乙醇或醇，并且使包含乙醇或醇的内部水性流在预处理反应器上游或在预处理反应器中再循环。
[0010]文献WO2014/204519A1和WO2013/191897A1描述了使用蒸汽爆炸方法处理生物质，作为气化或燃烧之前的预处理。
[0011]最后，文献EP 3054050A描述了木质纤维素原料的连续处理方法，以生产具有65％至85％的第一目标范围内的湿度含量的脱水木质纤维素原料。其描述了一种方法，该方法可以包括在2.8至5.3的烈度因子(severity factor)下的蒸汽爆炸的步骤。
[0012]现有技术的缺点
[0013]大多数方法受到技术和经济问题的阻碍：以使用成本使用化学助剂(酸性或碱性)；考虑到使用生物助剂(酶、微生物)，这些例如用于通过增加烈度的预处理，和用于pH的中和。此外，所述助剂加重了糖的化学分解，导致产率的损失和在生物技术方法或绿色化学中使用的微生物和酶的抑制剂的产生，其需要过量消耗，或从最终产物中分离污染物。此外，即使在不存在助剂的情况下，通过浸渍稀释生物质导致热处理的能量成本增加和较低的底物滴定度，其稀释在纯化过程(如萃取或蒸馏)中是昂贵的。最后，这些方法在专用于购买专业设备(CAPEX)的资本支出(有形和无形)和运行费用(OPEX)方面是昂贵的。
[0014]此外，现有技术提出的解决方案涉及烈度因子不是已建立的参数的情况。然而，烈度因子是重要的，因为其使得可以获得不同的化合物，这取决于其强度。此外，现有技术的解决方案提出了对于初始生物质具有高湿度水平的不连续进行的方法。时至今日，还不存在用于高附加值应用的生物质制备方法，其从工业和经济的角度来看是可行的。

技术实现思路

[0015]本专利技术提供了不含添加的酸或碱性化合物的碳底物，其是“即用型(ready
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to
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use)”的，用于在生物技术方法、化学方法或绿色化学方法中实施。该底物通过干燥木质纤维素生物质的连续蒸汽裂解方法制备，并且不添加任何化学助剂。
[0016]目的还在于通过从生产中除去中间产物(粉末或“粒料(granulettes)”，即平均压缩密度的丸粒)来降低生产成本，例如与初级使用(黑色粒料)并行，并且将其用作水解底物(用于绿色化学的糖)或用于水解和发酵的底物(用于生物技术的糖)。
[0017]因此，本专利技术涉及通过不含任何化学助剂的木质纤维素生物质的连续蒸汽裂解而获得的化学反应的粉状碳底物，包含这种底物的组合物及其用途。
[0018]本专利技术的优点
[0019]该方法对于诸如能量的商品是经济上可行的，并且因此对于较高附加值的产品则更是切实可行的。获得的碳基底是稳定的。
[0020]经济方面是必要的，连续且干燥的操作使得可以减小待设备件的尺寸(连续流)和其待处理的体积(干流)，并因此减小CAPEX；技术化学助剂的缺乏限制了由于劣化造成的损失，并且在购买成本和中和费用方面以及在待处理的污染方面(OPEX)的成本较低；这也保护设备免受腐蚀(CAPEX)。进入的生物质仅经历热和机械改性，因此未进行佐剂化。因此，其保持了它的“天然”初级质量；此外，与在热处理中使用湿化学方法(40％至70％的湿度)时相比，生产较为廉价。最后，其源于可行且稳健安装的工业方法，这允许以能够规模经济的
体积获得通过蒸汽裂化制备的生物质，并因此使OPEX和CAPEX减少。
[0021]用于生产本专利技术的粉状底物的方法的另一个优点是其不产生流出物，因为其不包括任何化学处理(特别是酸性的)。底物是稳定的，这允许其储存和运输。尽管没有酸性或碱性预处理，但其可被酶促水解50％至70％。最后，该产品是廉价的，不需要使用水或流出物，其源自于廉价的商品，并且可用于生产高附加值产品。
[0022]根据本专利技术的粉状碳底物有利地用于生产糖和副产品，如木质素。
[0023]粉末形式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.化学或生物化学反应的粉状碳底物，其中，应用3至5的烈度因子，在没有任何化学助剂的情况下，通过木质纤维素生物质在5％至27％的湿度水平下的连续蒸汽裂解获得所述粉状碳底物。2.“即用型”干燥组合物，其包含如权利要求1所述的粉状底物和至少一种酶。3.“即用型”干燥组合物，其包含如权利要求1所述的粉状底物和至少一种微生物。4.“即用型”干燥组合物，其包含如权利要求1所述的粉状底物，以及至少一种酶和至少一种微生物。5.如权利要求2至4中任一项所述的组合物，其中所述微生物是微生物生物质。6.如权利要求2至4中任一项所述的组合物，其中所述微生物是微藻。7.如权利要求1所述的底物作为化学反应的载体的用途。8.如权利要求1所述的底物作为微生物培养的生产载体的用途。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：JB，
申请(专利权)人：欧洲生物质能公司，
类型：发明
国别省市：