增强的可溶性C5糖产率制造技术

本发明专利技术披露了用于增加从木质纤维素生物质产生的可溶性C5糖的水平的多种方法，这些方法包括酸化分级的木质纤维素生物质以防止包括C5低聚糖和木糖以及阿拉伯糖单体在内的可溶性C5糖再缩合成不溶性的、较高分子量的C5低聚糖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增强的可溶性C5糖产率 相关申请的交叉引用本申请要求2011年5月4日提交的美国申请号61/482，437的权益，将其完整披露内容通过引用结合。
本专利技术总体上涉及从木质纤维素生物质增加可发酵C5糖产率的方法。更具体地，它涉及使用使单体形成最大化并且使降解产物的形成最小化的步骤，从木质纤维素生物质增加可发酵C5糖产率的方法。
技术介绍
存在使木质纤维素生物质转化成可发酵C5糖的方法。这些方法中的几种首先产生C5糖的低聚物，所述的低聚物随后经水解以形成C5糖单体的可发酵流。现有方法中存在问题尤其包括可溶性的、较高分子量的低聚物再缩合复原成不溶性低聚物。为对付这个问题，可以进行驱动生物质水解成单体的方法。然而，这些更严格的条件经常导致降解产物，如抑制发酵的酸。另外，也存在分离难题。因此，开发避免这种折衷、以使单体形成最大化并且使降解产物的形成最小化的方法将是有益的。本专利技术的方法和组合物针对这些目的，以及其他重要目的。 专利技术概述在一个实施例中，本专利技术针对增加从木质纤维素生物质产生的可溶性C5糖的水平的多种方法，这些方法包括: 提供一种分级的木质纤维素生物质，该生物质包含: 一种固态级分，该固态级分包含: 任选地，不溶性C5低聚糖； 纤维素；和 木质素；以及 处于第一温度和第一压力下的一种第一液态级分，该第一液态级分包含: 选自下组的可溶性C5糖，该组由以下各项组成:c5低聚糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、及其混合物； 其中所述可溶性C5糖以第一水平存在； 酸化所述分级的木质纤维素生物质以形成在第二水平并在第二温度下包含所述可溶性C5糖的第二液态级分； 其中所述第二水平高于所述第一水平； 任选地，将所述固态级分与所述第二液态级分分离；并且 任选地，水解所述第二液态级分以形成选自下组的C5糖，该组由以下各项组成:具有更少单体单元的C5低聚糖、C5单糖、及其混合物。 在另一个实施例中，本专利技术针对增加从木质纤维素生物质产生的可溶性C5糖的水平的多种方法，这些方法包括: 提供一种分级的木质纤维素生物质，该生物质包含: 一种固态级分，该固态级分包含: 任选地，不溶性C5低聚糖； 纤维素；和 木质素；以及 处于第一温度和第一压力下的一种第一液态级分，该第一液态级分包含: 选自下组的可溶性C5糖，该组由以下各项组成:c5低聚糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、及其混合物； 其中所述可溶性C5糖以第一水平存在； 任选地，在第二压力下将所述固态级分与所述第一液态级分分离； 其中所述第一压力和所述第二压力是基本上相同的； 使所述第一液态级分与固态酸催化剂接触以形成在第二水平并在第二温度下包含所述可溶性C5糖的第二液态级分； 其中所述第二水平大于所述第一水平； 任选地，水解所述第二液态级分以形成选自下组的C5糖，该组由以下各项组成:具有更少单体单元的C5低聚糖、C5单糖、及其混合物。在另外的其他实施例中，本专利技术针对增加从木质纤维素生物质产生的发酵性产物或催化性产物的水平的多种方法，这些方法包括: 提供一种分级的木质纤维素生物质，该生物质包含: 一种固态级分，该固态级分包含: 任选地，不溶性C5低聚糖； 纤维素；和 木质素；以及 处于第一温度和第一压力下的一种第一液态级分，该第一液态级分包含: 选自下组的可溶性C5糖，该组由以下各项组成:c5低聚糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、及其混合物； 其中所述可溶性C5糖以第一水平存在； 酸化所述分级的木质纤维素生物质以形成在第二水平并在第二温度下包含所述可溶性C5糖的第二液态级分； 其中所述第二水平大于所述第一水平； 任选地，将所述固态级分与所述第二液态级分分离； 水解所述第二液态级分以形成具有更少单体单元的C5低聚糖、c5单糖及、其混合物；并且发酵、催化、或发酵并催化所述C5糖以形成所述发酵性产物、所述催化性产物、或其组合。在另外的其他实施例中，本专利技术针对由本专利技术的方法产生的产物。在另外的其他实施例中，本专利技术针对多种组合物，这些组合物包含: 能够加以膜分离、优选地具有约2个单体单元至约15个单体单元的可溶性C5低聚糖；和 水；其中所述组合物具有约1.5至约6.0的pH ;并且 其中所述可溶性C5低聚糖具有约2个单体单元至约15个单体单元。 附图简述将附图纳入以提供对本专利技术的进一步的理解并且将附图并入本说明书中并构成其部分，这些【附图说明】本专利技术的实施例并且与说明书一起发挥解释本专利技术原理的作用。在这些附图中:图1是显示本专利技术一个实施例的、从第一液态级分中分离固态级分后酸化步骤的示意图。图2是显示本专利技术一个实施例的、使用固态酸催化剂的酸化步骤的示意图。图3是显示本专利技术一个实施例的、使用固定酶的酸化步骤的示意图。图4是显示本专利技术一个实施例的、从第一级分中分离固态级分之前酸化步骤的示意图。 专利技术详述如上文及本披露中自始至终使用的，除非另外说明，否则以下术语应当理解成具有以下意思。除非上下文清楚地指明，否则如在此使用的，单数形式“a (—个)”、“an (—种)”和“the (这种)”包括复数称谓。尽管本专利技术能够以多种形式体现，但是下文对几个实施例进行描述，同时理解应将本披露视为本专利技术的示例并且不意在将本专利技术限于所示的具体实施例。仅出于方便提供标题并且这些标题不得以任何方式解释为限制本专利技术。任何标题下所示的实施例可以与任何其他标题下所示的实施例组合。除非另外明确地指出，在本申请中所示的各种定量值中使用的数值称作近似值，如同所述范围内的最小值和最大值均前缀有词汇“约”。以这种方式，来自所述值的轻微变型可以用来实现与所述值基本上相同的结果。另外，范围的披露意图作为包括所述最小值和最大值之间每个值的连续范围以及可以由这类值形成的任何范围。在此还披露了可以通过将所述数值除以任何其他所述数值而形成的任何和全部比率(和任何这类比率的范围)。因而，所述技术人员将理解许多这类比率、范围和比率范围可以毫无疑义地源自本文中提供的数值并且在全部情况下，这类比率、范围和比率范围代表本专利技术的多种实施例。超临界流体是在其临界温度以上的温度下并处于其临界压力以上压力下的流体。超临界流体在其“临界点”(液相和蒸气相(气)相可以彼此平衡存在的最高温度和压力点)或以上存在。在临界压力和临界温度以上，液相和气相之间的区别消失。超临界流体大致拥有气体的渗透特性，同时具有液体的溶剂特性。因此，超临界流体提取具有高渗透能力和良好溶剂化的益处。报道的临界温度和临界压力包括:对于纯水，约374.2摄氏度的临界温度和约221巴的临界压力；对于二氧化碳，约31摄氏度的临界温度和约72.9个大气压(约1072psig)的临界压力。近临界水具有在约300摄氏度或以上以及低于水临界温度(374.2°C)的温度，和高到足以确保全部流体处于液相的压力。亚临界水具有小于约300摄氏度的温度和高到足以确保全部流体处于液相的压力。亚临界水温度可以是大于约250摄氏度和小于约300摄氏度，并且在许多情况下，亚临界水具有在约250摄氏度和约280摄氏度之间的温度。术语“加压热水”在本文中可互换地用于水，所述水处于或高于其临界状态，或本文定义为近临界或亚临界，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】2011.05.04 US 61/482,4371.一种增加从木质纤维素生物质产生的可溶性C5糖的水平的方法，该方法包括: 提供一种分级的木质纤维素生物质，该生物质包含: 一种固态级分，该固态级分包含: 任选地，不溶性C5低聚糖； 纤维素；和 木质素；以及 处于第一温度和第一压力下的一种第一液态级分，该第一液态级分包含: 选自下组的可溶性C5糖，该组由以下各项组成:c5低聚糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、及其混合物； 其中所述可溶性C5糖以第一水平存在； 酸化所述分级的木质纤维素生物质以形成在第二水平并在第二温度下包含可溶性C5糖的第二液态级分； 其中所述第二水平高于所述第一水平； 任选地，将所述固态级分与所述第二液态级分分离；并且 任选地，水解所述第二液态级分以形成选自下组的C5糖，该组由以下各项组成:具有更少单体单元的C5低聚糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、及其混合物。2.根据权利要求1所述的方法， 其中所述酸化包括向所述分级的木质纤维素生物质中添加至少一种含水酸，该含水酸选自下组，该组由以下各项组成:有机酸、无机酸、及其混合物。3.根据权利要求2所述的方法， 其中所述无机酸是硫酸、氢氯酸、磷酸、硝酸、或其组合。4.根据权利要求3所述的方法， 其中基于所述第一液态级分的重量，所述无机酸以约0.05重量％至约2.0重量％的水平存在。5.根据权利要求1所述的方法， 其中所述酸化包括使所述分级的木质纤维素生物质与原位形成酸的气体化合物接触。6.根据权利要求5所述的方法， 其中所述气体化合物是S02、CO2, NO2, HX，其中X是Cl、Br、F、或1、或其组合。7.根据权利要求1所述的方法， 其中所述酸化包括使所述分级的木质纤维素生物质与固态酸催化剂接触。8.根据权利要求7所述的方法， 其中所述固态酸催化剂是沸石、阴离子交换树脂、或其组合。9.根据权利要求1所述的方法， 其中所述方法是连续的。10.根据权利要求1所述的方法， 其中所述可溶性C5糖的所述第二水平大于所述可溶性C5糖的所述第一水平。11.根据权利要求1所述的方法， 其中第二液态级分中的所述可溶性C5糖具有比所述第一液态级分中的所述可溶性C5糖的平均分子量低的平均分子量。12.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第一液态级分中的所述C5低聚糖具有约2个单体单元至约25个单体单元；并且 其中所述第二液态级分中的所述C5低聚糖具有约2个单体单元至约15个单体单元。13.根据权利要求1所述的方法， 其中通过使所述木质纤维素生物质与包含加压热水和任选地二氧化碳的第一反应流体接触，形成所述分级的木质纤维素生物质； 其中当所述木质纤维素生物质包括软木时，所述第一反应流体进一步包含酸； 其中在足以维持所述第一反应流体处于液体形式的压力下，所述第一反应流体处在至少100摄氏度的温度处。14.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第一温度和所述第二温度是基本上相同的。15.根据权利要求14所述的方法， 其中所述第一温度和所述第二温度两者均不大于约240摄氏度。16.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第二温度小于所 述第一温度。17.根据权利要求16所述的方法， 其中所述第一温度和所述第二温度两者均不大于约240摄氏度。18.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 将所述固态级分与所述第二液态级分分离之前，降低所述第一液态级分的所述第一压力。19.根据权利要求1所述的方法， 其中所述水解所述第二液态级分以形成C5糖包括使所述C5低聚糖与稀酸接触足以将所述C5低聚糖水解成具有更少单体单元的C5低聚糖、C5单糖、及其混合物的时间。20.根据权利要求1所述的方法， 其中所述水解所述第二液态级分以形成C5糖包括酶促水解。21.根据权利要求1所述的方法， 其中所述木糖的产率是至少68%的理论产率。22.根据权利要求1所述的方法， 其中所述可溶性C5糖的产率是至少68%的理论产率。23.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 从所述可溶性C5糖产生所述乙酸和糠醛中的至少一种。24.一种产物，由根据权利要求1所述的方法产生。25.一种组合物，包含: 能够进行膜分离的可溶性C5低聚糖；和 水； 其中所述组合物具有约1.5至约6.0的pH ;并且 其中所述可溶性C5低聚糖具有约2个单体单元至约15个单体单元。26.—种增加从木质纤维素生物质产生的可溶性C5糖的水平的方法，该方法包括:提供一种分级的木质纤维素生物质，该生物质包含: 一种固态级分，该固态级分包含: 任选地，不溶性C5低聚糖； 纤维素；和 木质素；以及 处于第一温度和第一压力下的一种第一液态级分，该第一液态级分包含: 选自下组的可溶性C5糖，该组由以下各项组成:c5低聚糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、及其混合物； 其中所述可溶性C5糖以第 一水平存在； 任选地，在第二压力下将所述固态级分与所述第一液态级分分离； 其中所述第一压力和所述第二压力是基本上相同的； 使所述第一液态级分与固态酸催化剂接触以形成在第二水平并在第二温度下包含所述可溶性C5糖的第二液态级分； 其中所述第二水平大于所述第一水平；并且 任选地，水解所述第二液态级分以形成选自下组的C5糖，该组由以下各项组成:具有更少单体单元的C5低聚糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、及其混合物。27.根据权利要求26所述的方法， 其中所述固态酸催化剂是沸石、阴离子交换树脂、或其组合。28.根据权利要求26所述的方法， 其中所述方法是连续的。29.根据权利要求26所述的方法， 其中所述可溶性C5糖的所述第二水平大于所述可溶性C5糖的所述第一水平。30.根据权利要求26所述的方法， 其中第二液态级分中的所述可溶性C5糖具有比所述第一液态级分中的所述可溶性C5糖的平均分子量低的平均分子量。31.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·R·吉布斯，
申请(专利权)人：瑞恩麦特克斯股份有限公司，
类型：
国别省市：