涉及真空的改進(jìn)的預(yù)水解步驟的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在有酶或無酶存在下將水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)暴露于真空條件下的改進(jìn)的預(yù)水解步驟。在將所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)暴露于真空條件下后，對(duì)所述預(yù)處理的材料進(jìn)行酶法水解。結(jié)果是，相較于沒有暴露于真空條件下的組合物，酶法水解后葡萄糖和通常情況下木糖的產(chǎn)量增加。
【專利說明】涉及真空的改進(jìn)的預(yù)水解步驟

【背景技術(shù)】
[0001]專利US 2009/0053777A1和WO 2009/046538A1都考慮到真空在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的各部分中的使用。
[0002]按照處理步驟的順序，專利US 2009/0053777A1公開了一種預(yù)處理和酶法水解反應(yīng)器，通過將外部來源來接至蓋子中的噴槍連接端口可將真空和壓力施加到所述反應(yīng)器。
[0003]專利US 2009/0053777A1進(jìn)一步公開了一種水平定向的配備有活塞的5.1cm x68.6cm不鎊鋼筒的大型筒式活塞反應(yīng)器(a large barrel piston reactor)。所述68.6cm筒配備有八個(gè)多用端口，該多用端口允許真空施加、氨水注射、蒸汽注射和用于測(cè)量筒內(nèi)溫度的熱電偶的插入。所述反應(yīng)筒直接連接于垂直定向的15.2cm X 61cm不銹鋼的閃蒸罐。預(yù)處理的固體直接向下進(jìn)入閃蒸罐的底部，在那里通過打開所述罐底部的圓頂端法蘭可將所述固體輕易除去。
[0004]當(dāng)將真空施加到反應(yīng)器和閃蒸接收器中以使壓力降低至<10kPa，且在所述反應(yīng)器中注入稀釋的氫氧化銨溶液時(shí)，真空的用途被公開。一旦注入氨水，蒸汽將被注射到反應(yīng)器中以使溫度升至145°C。然后通過啟動(dòng)活塞將所述混合物排進(jìn)預(yù)先加熱的閃蒸罐。將所述閃蒸罐抽真空至閃蒸接收器達(dá)到~59°C。在從閃蒸接收器收獲時(shí)，游離液體與預(yù)處理的固體分離并且不被回加用于糖化作用。
[0005]WO 2009/046538A1,題為 ENZYMATIC TREATMENT UNDER VACUUM OFLIGNOCELLULOSIC MATERI ALS，為自描述性的。所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的酶法水解在真空下進(jìn)行以除去抑制因子來促進(jìn)酶促反應(yīng)。
[0006]這些參考文獻(xiàn)中真空的使用是出于非常具體的原因并在非常具體的條件下。這些參考文獻(xiàn)都沒有公開或致使在本說明書的發(fā)明描述部分描述的工藝和效率無創(chuàng)造性。
[0007]發(fā)明概沭
[0008]本說明書中公開一種涉及真空的改進(jìn)的預(yù)水解步驟，一個(gè)實(shí)施方案包含步驟
[0009]A)將組合物暴露在真空條件下，
[0010]其中所述組合物具有干物質(zhì)含量，和
[0011]所述組合物包含由在預(yù)處理工藝中處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)產(chǎn)生的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，和預(yù)處理工藝后加入到所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中的附加液體，
[0012]其中所述組合物中干物質(zhì)含量的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在I至60重量百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)；
[0013]B)停止將所述組合物暴露在真空條件下，
[0014]C)向所述組合物添加至少一種催化劑，其中所述催化劑能夠水解所述組合物中的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，
[0015]D)進(jìn)行所述組合物中的所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化水解。
[0016]在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物不含游離液體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物含游離液體。
[0017]進(jìn)一步公開了將所述組合物暴露在真空條件下的步驟和進(jìn)行催化水解作用的步驟不在同一個(gè)容器內(nèi)進(jìn)行。
[0018]進(jìn)一步公開了所述真空條件可低于以毫巴(mbar)測(cè)量的選自由950、900、850、800、700、600、500、400、300、250、200、150、100、50、30、20、10、5 和 0.5 毫巴組成的組的絕對(duì)壓強(qiáng)。
[0019]進(jìn)一步公開了所述組合物中干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)可在選自由I至50、I至40、I至36、I至30、I至25、I至20、I至15、I至10和5至40組成的組的范圍內(nèi)。
[0020]還公開了將所述組合物暴露在真空條件下的步驟可包括保持所述組合物暴露在真空條件下的最少時(shí)間為選自由5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘和60分鐘組成的組。
[0021 ] 還公開了所述暴露在真空條件可在由選自由15至55°C、15至50°C、15至45°C、15至35°C和15至30°C組成的組的溫度范圍組成的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
[0022]進(jìn)一步公開了所述組合物和/或所述附加液體可不含能夠水解所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化劑。還公開了所述催化劑可包含酶和所述催化水解作用可為酶法水解。
[0023]進(jìn)一步公開了所述附加液體可包含C5糖(C5’ s)，其是從水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中分離的，作為所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預(yù)處理的一部分。
[0024]還公開了所述附加液體也可包括由相似組成的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的酶法水解制備的水解產(chǎn)物。
[0025]進(jìn)一步公開了將所述組合物暴露在真空條件下的步驟可用里面有螺桿的圓筒(又稱擠出機(jī))進(jìn)行。
[0026]還公開了所述催化水解作用的進(jìn)行不在任何真空條件下完成。
[0027]還公開了所述工藝可以是連續(xù)的和所述組合物不含氨和所述預(yù)處理工藝可不含氨。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1對(duì)比了在酶法水解前已暴露在真空條件下的組合物和在酶法水解前沒有暴露在真空條件下的相同組合物的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)在指定酶濃度下的酶法水解隨時(shí)間產(chǎn)生的木糖和葡萄糖量，所述組合物包含水不溶性預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。
[0029]圖2對(duì)比了在酶法水解前已暴露在真空條件下的組合物和在酶法水解前沒有暴露在真空條件下的相同組合物的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)在指定酶濃度下的酶法水解隨時(shí)間產(chǎn)生的木糖和葡萄糖量，所述組合物包含水不溶性預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。
[0030]圖3對(duì)比了在酶法水解前已暴露在真空條件下的組合物和在酶法水解前沒有暴露在真空條件下的相同組合物的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)在指定酶濃度下的酶法水解隨時(shí)間產(chǎn)生的木糖和葡萄糖量，所述組合物包含水不溶性預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。
[0031]圖4對(duì)比了在酶法水解前、無酶存在下暴露在真空條件下的組合物和在酶法水解前、酶存在下暴露在真空條件下的相同組合物的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)在指定酶濃度下的酶法水解隨時(shí)間產(chǎn)生的木糖和葡萄糖量，所述組合物包含水不溶性預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。
[0032]圖5對(duì)比了在酶法水解前、無酶存在下暴露在真空條件下的組合物和在酶法水解前沒有暴露在真空條件下的相同組合物的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)在指定酶濃度下的酶法水解隨時(shí)間產(chǎn)生的木糖和葡萄糖的相對(duì)量，所述組合物包含水不溶性預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。
[0033]發(fā)明詳沭
[0034]此說明書公開了一種工藝，該工藝通過將真空短時(shí)間施加到含有水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的組合物，來增加從水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中的葡萄糖的回收。如下面所公開的，包含所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的所述組合物可進(jìn)一步包括附加液體(也稱為附加的第一液體)，游離液體，或不含游離液體。
[0035]在實(shí)驗(yàn)部分發(fā)現(xiàn)和討論的是，當(dāng)水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)暴露在一種液體(如水)下的真空條件時(shí),所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)溶脹并擴(kuò)大至自身原始體積的約140%，且然后，一旦所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)所夾帶的氣體被釋放，它將塌陷回去至自身原體積的約80%。盡管液體下的真空是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，然而將含有所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)但不含游離液體或附加液體的所述組合物暴露在真空條件下是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。
[0036]與先前技術(shù)相反，所述實(shí)驗(yàn)確立了催化劑(如用作酶法水解的酶)在進(jìn)一步滲入所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的真空步驟中并不是必要的。所述酶或其他水解作用催化劑如酸或堿可在真空被打破后加入。所述糖類的產(chǎn)量是相同的，無論真空是在水下還是在具有酶的水下進(jìn)行的。
[0037]所述實(shí)驗(yàn)也確立了所述真空步驟優(yōu)選在液體下或在液體中進(jìn)行，所述液體優(yōu)選水。對(duì)不加入液體或不存在游離液體的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)具有比將真空施加到有大量液體存在的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)低得多的糖產(chǎn)量。盡管優(yōu)選在液體存在下或在液體下將所述組合物暴露在真空條件，但是沒有液體的所述組合物的暴露仍比完全不將所述組合物暴露在真空中要好。
[0038] 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也確立了，如果在催化水解(如酶法水解)前施加真空(即使只施加了10分鐘)，那么可避免在真空下進(jìn)行催化水解(如酶法水解)的步驟。
[0039]鑒于實(shí)驗(yàn)中已確定的知識(shí)，所述工藝因而包含，首先，將組合物暴露在真空條件下。適合的組合物包含水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。成為水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)意味著至少生物質(zhì)的一部分是水不溶性的和用作衍生所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的原始的天然存在的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)已經(jīng)過處理(預(yù)處理)以改變其在自然界中發(fā)現(xiàn)的物理或化學(xué)性質(zhì)。
[0040]生成水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的第一步是使用木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。優(yōu)選的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)可描述如下:除了淀粉之外，植物生物質(zhì)中的三個(gè)主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其通常以通用術(shù)語稱為木質(zhì)纖維素。含多糖的生物質(zhì)作為通用術(shù)語包括淀粉和木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)兩者。因此，原料的一些類型可以是植物生物質(zhì)，含多糖的生物質(zhì)和木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的含多糖的生物質(zhì)包括含聚合糖類(如以淀粉以及精制淀粉的形式)、纖維素和半纖維素的任何材料。
[0042]用于衍生要求保護(hù)的本發(fā)明的天然存在的生物質(zhì)的相關(guān)類型可包括來源于農(nóng)作物的生物質(zhì)，選自由淀粉包含谷物、精制淀粉，玉米秸，甘蔗渣，秸桿如來自于稻、小麥、黑麥、燕麥、大麥、油菜、高粱，軟木材如歐洲赤松(Pinussylvestris)、福射松(Pinusradiate),硬木材如柳屬類(Salix spp.)、桉屬類(Eucalyptus spp.),塊莖如甜菜、土豆，谷類來自如稻、小麥、黑麥、燕麥、大麥、油菜、高粱和玉米，廢紙，來自生物氣處理的纖維組分，肥料，來自油棕加工的殘留物，城市固體廢棄物等等組成的組。雖然實(shí)驗(yàn)限于上述枚舉列表中的幾個(gè)實(shí)例，但本發(fā)明被認(rèn)為適用于所有木質(zhì)素，因?yàn)樗雒枋鲋饕轻槍?duì)木質(zhì)素的獨(dú)特特征和表面面積。
[0043]在所述工藝中使用的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料優(yōu)選來自于通常被稱為禾本植物(grasses)的科。專有名稱是開花植物中百合綱(單子葉植物)中被稱為禾本科(Poaceae)或禾本科(Gramineae)的科。該科的植物通常被稱為禾本植物，或者，為了將它們與其他禾草類(graminoids)區(qū)分開,稱為真禾本植物(true grasses)。也包括竹子。約有600個(gè)屬和約9，000-10，000或更多種類的禾本植物(世界草類丘園索引(Kew Index of WorldGrass Species))。
[0044]禾本科(Poaceae )包括在世界各地種植的主食類谷物和糧食作物、草坪草和飼草，和竹子。禾本科通常具有稱為桿(culm)的中空莖，其在稱為節(jié)(node)(沿著葉子長出的桿的多個(gè)點(diǎn))的間隔處閉塞(實(shí)心)。禾本植物的葉子通常是交替的(alternate)、對(duì)生的(在一個(gè)平面上)或很少為螺旋的，和平行脈的。每片葉子分化成環(huán)繞該莖持續(xù)一段距離的下部葉鞘和邊緣通常完整的葉片。許多禾本植物的葉片被二氧化硅植物巖(silicaphytoliths)硬化，這有助于阻止食草動(dòng)物。在一些禾本植物(如劍狀葉草)中，這使得禾本植物葉片的邊緣足夠銳利以割傷人類皮膚。被稱作葉舌的膜狀的附屬物或毛狀物的邊緣(fringe of hairs),位于葉鞘和葉片的連接處，以阻止水或昆蟲透入到所述葉鞘中。
[0045]禾本科葉片在葉片的基部長出，并不是從細(xì)長的莖尖生長。這種低生長點(diǎn)是為適應(yīng)放牧動(dòng)物而進(jìn)化的，并使得禾本植物能夠被定期啃食或割除而不會(huì)對(duì)植物造成嚴(yán)重?fù)p害。
[0046]禾本科的花的特征為按照小穗狀花序排布，每個(gè)小穗具有一個(gè)或多個(gè)小花(這些小穗狀花序進(jìn)一步分為圓錐花序或穗狀花序)。小穗由基部的兩個(gè)(或有時(shí)更少)苞葉(bract),稱為穎片(glume),隨后的一個(gè)或多個(gè)小花構(gòu)成。小花由稱為外稃(lemma)(外部的)和內(nèi)稃(Palea)(內(nèi)部)的兩個(gè)苞葉包圍的花構(gòu)成。這些花通常是雌雄同體的(玉蜀黍，雌雄同株，是一個(gè)例外)而授粉幾乎都是風(fēng)媒授粉?；ū?perianth)減少到兩個(gè)鱗苞，稱為漿片，其通過膨脹和收縮傳播外稃和內(nèi)稃；這些一般被解釋為變形萼片。
[0047]禾本科的果實(shí)是穎果，其中種皮融合到果皮中并因此不與其分離(如玉蜀黍粒中的那樣)。
[0048]存在禾本植物中的生長習(xí)性有三個(gè)一般的分類:叢生型(bunch-tupe)(也稱作簇生的(caespitose))、匍匍莖型(stoloniferous)和根莖型 Crhizomatous)。
[0049]所述禾本植物的興旺(success)部分在于其形態(tài)和生長過程，并且部分在于它們的生理多樣性。大部分禾本植物分為兩種生理類群，采用C3和C4光合作用途徑進(jìn)行碳固定。所述C4禾本植物具有與專門的克蘭茲葉解剖學(xué)(Kranz leaf anatomy)關(guān)聯(lián)的光合途徑，使它們特別適應(yīng)炎熱的氣候和低二氧化碳的氣氛。
[0050]C3禾本植物被稱為“冷季禾本植物”而C4禾本植物被稱為“暖季禾本植物”。禾本植物可為一年生植物或多年生植物。一年生冷季型的實(shí)例為小麥、黑麥、一年生莓系屬的牧草(一年生草地早熟禾(annual meadowgrass)、早熟禾(Poaannua)和燕麥)。多年生冷季型的例子為果園草(orchard grass)(鴨茅(cocksfoot),雞腳草(Dactylisglomerata))、羊茅(fescue)(羊茅屬(Festucaspp))、草地早熟禾(Kentucky Bluegrass)和多年生黑麥草(perennial ryegrass)(多年生黑麥草(Loliumperenne))。一年生暖季型的實(shí)例為玉米、蘇丹草和狼尾草(pearl millet)。多年生暖季型的實(shí)例為大須芒草(big bluestem)、印第安草(indiangrass)、百慕達(dá)草(bermudagrass)和柳枝稷(switchgrass)。
[0051]禾本科植物的一個(gè)分類識(shí)別出十二個(gè)亞科，這些是:1)三芒草亞科(anomochlooideae),是包括兩個(gè)屬(三芒草屬(Anomochloa)，Streptochaeta)的小譜系闊葉禾本植物；2)Pharoideae, —種小譜系的禾本植物，包括三個(gè)屬，包括毛幢(Pharus)和囊稃竹屬(Leptaspis) ；3)Puel1ideae,包括非洲巨菌草(Puelia)屬的小譜系；4)早熟禾亞科(Pooideae),其包括小麥、大麥、燕麥、雀麥(brome-grass) (Bronnus)和拂子茅(reed-grasses)(拂子茅屬(Calamagrostis)) ；5)竹亞科(Bambusoideae),其包括竹子；6)稻亞科(Ehrhartoideae),包括水稻和野生稻；7)蘆竹亞科(Arundinoideae),包括蘆竹(giant reed)和蘆華(common reed) ；8)假淡竹葉亞科(Centothecoideae)，11 個(gè)屬的小亞科,有時(shí)包括于黍亞科(Panicoideae)中；9)虎尾草亞科(Chloridoideae),包括畫眉草(1vegrass)(畫眉草屬(Eragrostis),約350種，包括埃塞俄比亞畫眉草(teff))、鼠尾粟(dropseed)(鼠尾粟屬(Sporobolus),約 160 種)、龍爪稷(finger millet)(糝子(Eleusinecoracana (L.) Gaertn.))和舌L子草(muhly grass)(舌L子草屬(Muhlenbergia),約175種)；10)黍亞科(Panicoideae),包括黍(panic grass)、玉蜀黍、高粱、甘鹿、大部分稷、福尼奧米(fon1)和須芒草(bluestem grass) ；11)小草亞科(Micrairoideae) ；12)扁芒草亞科(Danthon1dieae),包括蒲華草(pampas grass);它屬于早熟禾屬(Poa),大約有500種禾本植物，原產(chǎn)于兩個(gè)半球的溫帶氣候區(qū)。
[0052]因可食用種子而種植的農(nóng)業(yè)禾本植物稱為谷類。常見的三種谷類是水稻、小麥和玉蜀黍(玉米)。在所有作物中，有70%是禾本植物。
[0053]甘蔗是生產(chǎn)糖的主要來源。禾本植物用于建筑。由竹子制成的腳手架能夠經(jīng)受會(huì)破壞鋼制腳手架的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)風(fēng)吹襲。更大的竹子和蘆竹(Arundo donax)具有結(jié)實(shí)的莖桿，可以以類似于木材的方式使用，且禾本植物的根使草泥墻房屋的草皮穩(wěn)固。蘆竹屬(Arundo)用于生產(chǎn)用于木管樂器的簧片，而竹子用于許多器具。
[0054]所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料也可來自木本植物(woody plant)或樹木。木本植物是使用木質(zhì)部(wood)作為其結(jié)構(gòu)組織的植物。這些通常是多年生植物，其莖桿和較大的根都采用鄰近維管組織產(chǎn)生的木質(zhì)部強(qiáng)化。這些植物的主莖桿、較大的枝和根通常覆蓋一層增厚的樹皮。木本植物通常是喬木、灌木或藤本植物。木質(zhì)部是一種結(jié)構(gòu)上多孔的調(diào)整體(structural cellular adaptat1n),其使木本植物年復(fù)一年地由地上生長莖，從而使一些木本植物成為最大和最高的植物。
[0055]這些植物需要維管系統(tǒng)從根部到葉(木質(zhì)部)輸送水分和養(yǎng)分，并將糖從葉輸送到植物其余部分(韌皮部)。有兩種類型的木質(zhì)部:初級(jí)生長期間從原形成層形成的原生木質(zhì)部和二次生長期間從維管形成層形成的次生木質(zhì)部。
[0056]通常被稱為“木材”的是此類植物的次生木質(zhì)部。
[0057]可發(fā)現(xiàn)次生木質(zhì)部的兩個(gè)主要的組是:
[0058]I)針葉樹(松柏科(Coniferae)):有約六百種針葉樹。所有種類都具有次生木質(zhì)部，其在整個(gè)組群中結(jié)構(gòu)上相對(duì)均一。許多針葉樹都長成喬木:這些樹木的次生木質(zhì)部作為軟木市售。
[0059]2)被子植物(被子植物門(Ang1spermae)):有約25萬到40萬種被子植物。在這一組群中次生木質(zhì)部尚未發(fā)現(xiàn)于單子葉植物(例如，禾本科)中。許多非單子葉被子植物成為樹，且這些植物的次生木質(zhì)部作為硬木市售。
[0060]術(shù)語軟木用于描述來自屬于裸子植物的樹木的木材。所述裸子植物是具有未被包被在子房中的裸子的植物。這些種子“果實(shí)”被認(rèn)為比硬木更原始。軟木樹通常是常綠的，結(jié)錐形果實(shí)，并具有針狀或磷片狀葉。它們包括針葉樹種，例如松樹、云杉、冷杉和雪松。這些針葉樹種的木材硬度各不相同。
[0061]術(shù)語硬木用于描述來自屬于被子植物科的樹木的木材。被子植物是具有被包在子房中以進(jìn)行保護(hù)的胚珠的植物。當(dāng)受精時(shí)，這些胚珠發(fā)育成種子。所述硬木樹通常是闊葉的；在溫帶和寒帶緯度它們大多是落葉性的，但在熱帶和亞熱帶地區(qū)大多常青的。這些葉子可以是簡(jiǎn)單的(單葉片)，或它們可以是復(fù)雜的，小葉附著于葉莖。雖然形狀可變，但所有的硬木葉子具有獨(dú)特的細(xì)脈網(wǎng)絡(luò)。所述硬木植物包括，例如山楊、樺樹、櫻桃樹、楓樹、橡樹和柚樹。
[0062]因此,優(yōu)選的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)可以選自禾本科和木本科植物(the grassesand woods)組成的組。優(yōu)選的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)可以選自由屬于針葉樹、被子植物、禾本科(Poaceae)和/或禾本科(Gramineae)科的植物組成的組。另一種優(yōu)選的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)也可以是含至少10%干物質(zhì)重量，或更優(yōu)選含至少5%干物質(zhì)重量的纖維素的生物質(zhì)。
[0063]所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)也可包含碳水化合物，所述碳水化合物選自基于葡萄糖、木糖和甘露糖單體的碳水化合物組。來源于木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)意味著所述原料流的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)將包含葡聚糖和木聚糖和木質(zhì)素。
[0064]所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中，葡聚糖包括葡聚糖的單體、二聚物、低聚物和聚合物。特別有趣的是1，4-β-葡聚糖，其對(duì)纖維素是特有的，與1，4-α-葡聚糖相反。存在于水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中的1，4-β -葡聚糖的量應(yīng)為以干量計(jì)所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的至少5%重量，更優(yōu)選以干量計(jì)所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的至少10%重量，且最優(yōu)選以干量計(jì)所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的至少15%重量。水不溶性預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)組合物中，木聚糖包括木聚糖的單體、二聚物、低聚物和聚合物。
[0065]盡管所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)可不含淀粉，基本不含淀粉或具有淀粉含量為O。如果有的話，淀粉干含量可少于75wt%。沒有優(yōu)選的淀粉范圍，因?yàn)椴徽J(rèn)為它的存在可影響向葡萄糖的水解。淀粉含量的范圍，如果有的話，為干含量的O至75wt%,干含量的O至50wt%,干含量的O至30wt%和干含量的O至25wt%。
[0066]由于本發(fā)明是關(guān)于葡萄糖的水解，本說明書和
【發(fā)明者】相信任何具有1，4_β -葡聚糖的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)均可用作該改進(jìn)的水解工藝的原料。
[0067]用在天然存在的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)上的預(yù)處理工藝可為本領(lǐng)域已知的任何預(yù)處理工藝和將來發(fā)明的那些預(yù)處理工藝，或所述預(yù)處理可為一系列的工藝。
[0068]所述木質(zhì)纖維素類原料也可來自于木本植物。木本植物是使用木質(zhì)部作為其結(jié)構(gòu)組織的植物。這些通常是多年生植物，其莖桿和較大的根都采用鄰近維管組織產(chǎn)生的木質(zhì)部強(qiáng)化。這些植物的主莖桿，較大的枝和根通常覆蓋一層增厚的樹皮。木本植物通常是喬木、灌木或藤本植物。木質(zhì)部是一種結(jié)構(gòu)上多孔的調(diào)整體，其使木本植物年復(fù)一年地由地上生長莖，從而使一些木本植物成為最大和最聞的植物。
[0069]這些植物需要維管系統(tǒng)從根部到葉(木質(zhì)部)輸送水分和養(yǎng)分，并將糖從葉輸送到植物其余部分(韌皮部)。有兩種類型的木質(zhì)部:初級(jí)生長期間從原形成層形成的原生木質(zhì)部和二次生長期間從維管形成層形成的次生木質(zhì)部。
[0070]通常被稱為“木材”的是此類植物的次生木質(zhì)部。
[0071]可發(fā)現(xiàn)次生木質(zhì)部的兩個(gè)主要的組是:
[0072]I)針葉樹(松柏科):有約六百種針葉樹。所有種類都具有次生木質(zhì)部，其在整個(gè)組群中結(jié)構(gòu)上相對(duì)均一。許多針葉樹都長成喬木:這些樹木的次生木質(zhì)部作為軟木市售。
[0073]2)被子植物(被子植物門):有約25萬到40萬種被子植物。在這一組群中次生木質(zhì)部尚未發(fā)現(xiàn)于單子葉植物(例如，禾本科)中。許多非單子葉被子植物成為樹，且這些植物的次生木質(zhì)部作為硬木市售。
[0074]術(shù)語軟木用于描述來自屬于裸子植物的樹木的木材。所述裸子植物是具有未被包被在子房中的裸子的植物。這些種子“果實(shí)”被認(rèn)為比硬木更原始。軟木樹通常是常綠的，結(jié)錐形果實(shí)，并具有針狀或磷片狀葉。它們包括針葉樹種，例如松樹、云杉、冷杉和雪松。這些針葉樹種的木材硬度各不相同。
[0075]術(shù)語硬木用于描述來自屬于被子植物科的樹木的木材。被子植物是具有被包在子房中以進(jìn)行保護(hù)的胚珠的植物。當(dāng)受精時(shí)，這些胚珠發(fā)育成種子。所述硬木樹通常是闊葉的；在溫帶和寒帶緯度它們大多是落葉性的，但在熱帶和亞熱帶地區(qū)大多常青的。這些葉子可以是簡(jiǎn)單的(單葉片)，或它們可以是復(fù)雜的，小葉附著于葉莖。雖然形狀可變，但所有的硬木葉子具有獨(dú)特的細(xì)脈網(wǎng)絡(luò)。所述硬木植物包括，例如山楊、樺樹、櫻桃樹、楓樹、橡樹、和柚樹。
[0076]例如，所述預(yù)處理工藝可包括浸泡然后蒸汽爆破。例如，所述預(yù)處理工藝可包括除了蒸汽爆破的任一種或多種工藝。所述預(yù)處理工藝可不包括蒸汽爆破。所述預(yù)處理工藝可包括蒸汽爆破。蒸汽爆破可作為所述預(yù)處理工藝的最后一步。蒸汽爆破進(jìn)入閃蒸接收器，冷卻接收器內(nèi)的物質(zhì)和分離游離液體可作為所述預(yù)處理工藝的最后一步。所述預(yù)處理工藝可包括超臨界萃取。
[0077]用于預(yù)處理所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理工藝用于確保使得所述木質(zhì)纖維素類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)更易于接近所述催化劑，如酶，并同時(shí)有害的抑制性副產(chǎn)物如乙酸、糠醛和羥甲基糠醛的濃度保持充分的低。
[0078]目前一些預(yù)處理方法使木質(zhì)纖維素類材料經(jīng)受110_250°C的溫度1_60分鐘，如:
[0079]熱水提取
[0080]多級(jí)稀酸水解，其在抑制性物質(zhì)產(chǎn)生之前除去溶解的材料
[0081]在劇烈程度相對(duì)低的條件下進(jìn)行稀酸水解
[0082]堿性濕法氧化
[0083]蒸汽爆破
[0084]幾乎任一個(gè)具有隨后解毒作用的預(yù)處理
[0085]如果選擇了水熱預(yù)處理，則優(yōu)選下列條件:
[0086]預(yù)處理溫度:110-250°C，優(yōu)選120_240°C，更優(yōu)選 130_230°C，更優(yōu)選 140_220°C，更優(yōu)選150-210°C，更優(yōu)選160-200°C，甚至更優(yōu)選170-200°C或最優(yōu)選180-200°C。
[0087]預(yù)處理時(shí)間:1-6 0分鐘，優(yōu)選2-55分鐘，更優(yōu)選3_50分鐘，更優(yōu)選4_45分鐘，更優(yōu)選5-40分鐘，更優(yōu)選5-35分鐘，更優(yōu)選5-30分鐘，更優(yōu)選5_25分鐘，更優(yōu)選5_20分鐘和最優(yōu)選5-15分鐘。
[0088]預(yù)處理后的干物質(zhì)含量優(yōu)選至少20% (w/w) 0其他優(yōu)選的較高的限度可預(yù)期為所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料中生物質(zhì)和水的量的比在1:4至9: 1、1:3.9 至 9:1、1:3.5 至 9:1、1:3.25 至 9:1、1:3 至 9:1、1:2.9 至 9:1、1:2 至 9:1、1: 1.5 至9:1、1:1至9:1和1:0.9至9:1的范圍內(nèi)。
[0089]根據(jù)本發(fā)明的含多糖生物質(zhì)包括含聚合糖類如以淀粉和精制淀粉、纖維素和半纖維素形式的任一材料。然而，正如之前討論的，所述淀粉并不是主要成分。
[0090]優(yōu)選的預(yù)處理工藝為兩個(gè)步驟:浸泡以提取出C5糖，隨后進(jìn)行如下描述的蒸汽爆破。
[0091]天然存在的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的優(yōu)選預(yù)處理包括浸泡所述天然存在的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料，隨后將浸泡的天然存在的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料至少一部分進(jìn)行蒸汽爆破。
[0092]所述浸泡在一種物質(zhì)如以蒸汽(vapor)形式、蒸汽(steam)、或液體形式或液體和蒸汽(steam) —起的水中發(fā)生并得到產(chǎn)品。所述產(chǎn)品是含有第一液體的經(jīng)浸泡的生物質(zhì)，所述第一液體通常是液體或蒸汽形式(vapor form)或某一混合物的水。
[0093]所述浸泡可通過將物質(zhì)暴露在水中的許多技術(shù)完成，所述水可為蒸汽(steam)或液體或蒸汽(steam)與水的混合物，或更常見的，將物質(zhì)暴露在高溫高壓下的水中。所述溫度應(yīng)為如下范圍的其中之一:145至165°C、120至210°C、140至210°C、150至200°C、155至185°C、160至180°C。雖然所述時(shí)間可以很長，如達(dá)到但少于24h，或少于16h，或少于12h，或少于9h,或少于6h ;但所述暴露時(shí)間優(yōu)選很短，范圍從I分鐘至6h、從I分鐘至4h、從I分鐘至3h、從I分鐘至2.5h，更優(yōu)選5分鐘至1.5h、5分鐘至lh、15分鐘至Ih。
[0094]如果使用蒸汽(steam)，優(yōu)選飽和的，但可以是過熱的。浸泡步驟可以是間歇的或連續(xù)的，使用或不使用攪拌。在高溫浸泡前可使用低溫浸泡。所述低溫浸泡的溫度在25至90°C范圍內(nèi)。雖然時(shí)間可以很長，如達(dá)到但少于24h，或少于16h，或少于12h，或少于9h，或少于6h ;但所述暴露時(shí)間優(yōu)選很短,范圍從I分鐘至6h、從I分鐘至4h、從I分鐘至3h、從I分鐘至2.5h，更優(yōu)選5分鐘至1.5h、5分鐘至lh、15分鐘至Ih。
[0095]盡管優(yōu)選避免酸或堿，但是每一個(gè)浸泡步驟也可包括其他化合物的加入，如H2S04、NH3,以便隨后在所述工藝中達(dá)到較高的性能。
[0096]然后含所述第一液體的所述產(chǎn)品進(jìn)入分離步驟，在此步驟中所述第一液體與經(jīng)浸泡的生物質(zhì)分離。所述液體將不會(huì)完全分離以使至少一部分所述液體被分離，優(yōu)選在經(jīng)濟(jì)時(shí)間范圍內(nèi)分離盡可能多的液體。來自此分離步驟的液體被稱為第一液體流，其含有所述第一液體。所述第一液體將成為浸泡中使用的液體，通常是水和所述原料中的可溶性物質(zhì)。這些水溶性物質(zhì)是葡聚糖、木聚糖、半乳糖體、阿拉伯聚糖、葡萄糖寡聚物(glucolygomer)、木糖寡聚物(xyloolygomer)、半乳糖寡聚物(galactolygomer)和阿拉伯糖寡聚物(arabinolygomer)。所述固體生物質(zhì)被稱為第一固體流，因?yàn)樗词狗撬械囊彩谴蟛糠值乃龉腆w。
[0097]所述液體的分離可再一次通過已知技術(shù)和可能的一些尚未被發(fā)明的技術(shù)來完成。優(yōu)選的設(shè)備是壓縮機(jī)(press)，因?yàn)閴嚎s機(jī)將產(chǎn)生在高壓下的液體。
[0098]還已知在浸泡之前將所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預(yù)浸泡以除去C5糖。
[0099]第一固體流隨后進(jìn)行蒸汽爆破以產(chǎn)生蒸汽爆破流，所述蒸汽爆破流包含固體和第二液體。蒸汽爆破是生物質(zhì)領(lǐng)域內(nèi)的公知技術(shù)并且任何目前和將來可利用的體系都被認(rèn)為適合該步驟。蒸汽爆破的嚴(yán)重程度在文獻(xiàn)中稱為Ro，且是時(shí)間和溫度的函數(shù)，表示為:
[0100]Ro = texp[(T-100)/14-75]
[0101]溫度T以攝氏度表示，時(shí)間t以常用單位表示。
[0102]該方程式也表示為Log (Ro)，即
[0103]Log(Ro) = Ln (t) + [ (T-100)/14.75]。
[0104]Log(Ro)優(yōu)選在2.8至5.3、3至5.3、3至5.0和3至4.3的范圍內(nèi)。
[0105]蒸汽爆破流可以可選地至少用水沖洗，也可以使用其它添加劑?？梢栽O(shè)想的是，將來可能使用另外的液體，因此水不認(rèn)為是絕對(duì)必要的。按照這個(gè)觀點(diǎn)，水是優(yōu)選的液體，且如果使用水，其被認(rèn)為是第三液體。來自可選沖洗的液體流出物為第三液體流。認(rèn)為此沖洗步驟不是必要的，而是可選的。
[0106]然后對(duì)經(jīng)沖洗的爆破流進(jìn)行處理以除去經(jīng)沖洗的爆破材料中的至少一部分液體。該分離步驟也是可選的。術(shù)語除去至少一部分，是為了提醒人盡管除去盡可能多的液體是合乎需要的(迫切的)，但100%的去除是不太可能的。在任何情況下，水的100%去除并非所需的，因?yàn)殡S后的水解反應(yīng)還需要水。該步驟的優(yōu)選工藝還是壓縮，但其它已知的技術(shù)和那些還沒有發(fā)明的技術(shù)被認(rèn)為是合適的。從該工藝分離出來產(chǎn)品為第二固體流中的固體和第二液體流中的液體。
[0107]用于本發(fā)明工藝中的組合物將具有干物質(zhì)含量，其是通過干燥至至少少于50ppm濕度的水平去除水分和其他揮發(fā)物后的材料。所述干物質(zhì)含量是通過“Preparat1n ofSamples for Composit1nal Analysis”,實(shí)驗(yàn)室分析程序(LAP),發(fā)行日期:9/28/2005,技術(shù)報(bào)告NREL/TP-510-42620，2008年I月中公開的程序測(cè)量的。
[0108]在一個(gè)實(shí)施方案中，在真空之前的所述組合物將含有相當(dāng)數(shù)量的來自于所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理過程的游離液體，其在水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理過程之后還沒有與水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)分離。例如，在一些蒸汽爆破工藝中，已知可有來自于濃縮蒸汽的游離液體。游離液體是指可通過傾析所述組合物而與組合物的固體分離的液體。如果所述游離液體在預(yù)處理工藝后從所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中去除，那么一些(即使不是全部)游離液體可重新添加至所述組合物，并仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0109]所述組合物也將進(jìn)一步包含至少一種氣體，其可為空氣或真空處理之前用于預(yù)處理工藝的氣體或氣體混合物。該氣體，通常是空氣，夾帶于所述組合物的固體基質(zhì)中。該氣體通過將所述組合物暴露在真空條件下而被除去。正如實(shí)驗(yàn)中所記錄的，氣體的爆破是大量的且被認(rèn)為打開或破壞保存所述氣體的孔。暴露于真空后在大氣條件下所述組合物的體積將少于暴露之前體積的95%，更優(yōu)選少于所述體積的90%，甚至更優(yōu)選少于暴露之前體積的85%，最優(yōu)選少于暴露之前體積的80%。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可控制去除氣體的量，最優(yōu)選的量為去除95至100%的氣體。因此，真空暴露后的最終組合物可不含氣體，大于95%的氣體已被去除。
[0110]所述組合物也將包含相當(dāng)數(shù)量的水不溶性碳水化合物，其被認(rèn)為是真空暴露之前的水不溶性的碳水化合物的量。因?yàn)楸┞队谡婵瞻l(fā)生在水解之前，所以暴露于真空之前的水不溶性碳水化合物的量被認(rèn)為與暴露于真空之后的水不溶性碳水化合物的量相同。
[0111]在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物將不含游離液體，尤其是在預(yù)處理過程中產(chǎn)生或使用的游離液體。例如，間歇的蒸汽爆破可具有游離液體，而連續(xù)的蒸汽爆破通常沒有游離液體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物將具有相當(dāng)數(shù)量的游離液體，但預(yù)處理工藝將不包括蒸汽爆破步驟。該實(shí)施方案的組合物可進(jìn)一步包含游離液體和如下討論的附加液體。
[0112]在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物進(jìn)一步包含附加液體。通常所述附加液體包含水，或是水。所述附加液體的量取決于為減少干物質(zhì)含量至所指定的總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)所需要的量。所述干物質(zhì)含量應(yīng)為以所述組合物總重量計(jì)的所述組合物的干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)并應(yīng)在I至60的范圍內(nèi)。所述組合物的其他合適的干物質(zhì)含量為以所述組合物總重量計(jì)的所述組合物的干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)，且在選自由I至50、I至40、I至36、I至30、I至25、I至20、I至15、I至10和5至40組成的組的范圍內(nèi)，所有表達(dá)的干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)是與總的組合物相比的。
[0113]值得注意的是，所述干物質(zhì)含量不僅是所述組合物減去水組分的重量。因?yàn)樵诟稍镌囼?yàn)過程中，揮發(fā)組分如糠醛、羥甲基糠醛(HMF)和乙酸將被除去。
[0114]優(yōu)選所述組合物不含氨、附加的酸和/或附加的堿或在所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預(yù)處理中已添加或使用的其他工藝反應(yīng)物，因?yàn)樗鼈冊(cè)谇‘?dāng)設(shè)計(jì)的預(yù)處理工藝中不是必要的且為下游加工帶來問題。也優(yōu)選所述預(yù)處理工藝不使用氨、附加的酸和/或附加的堿或在所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理中已添加或使用的其他工藝反應(yīng)物。
[0115]固定所述組合物后，將所述組合物暴露在真空條件下，此真空條件可在能夠保持真空的任何類型的設(shè)備中產(chǎn)生。真空的來源可以是真空噴射、真空泵、噴射器、抽吸器和已知的任何其他真空來源和仍有待發(fā)明的那些真空來源。
[0116]將所述組合物暴露在真空條件下的一個(gè)優(yōu)選方法是在擠壓機(jī)中進(jìn)行暴露，所述擠壓機(jī)通常被稱為真空擠壓機(jī)。該設(shè)備使用在圓筒里的螺桿(通常稱為輸送螺桿和/或螺桿)以輸送所述組合物通過所述圓筒裝置的真空區(qū)域。
[0117]所述真空條件低于大氣壓強(qiáng)，其是以毫巴測(cè)量的絕對(duì)壓強(qiáng)減去1013.25毫巴，且可選自由 950、900、850、800、700、600、500、400、300、250、200、150、100、50、30、20、10、5 和
0.5毫巴組成的組。
[0118]所述組合物在真空中的暴露也可在由選自由15至55°C、15至50°C、15至45°C、15至35°C和15至30°C組成的組的溫度范圍組成的溫度范圍內(nèi)實(shí)施。
[0119]將所述組合物暴露在真空條件下的步驟可進(jìn)一步包括保持所述組合物在真空條件下暴露的最小時(shí)間選自由5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘和60分鐘組成的組。如果需要最大的暴露時(shí)間，則所述時(shí)間不應(yīng)高于600分鐘。
[0120]因?yàn)樵谡婵諚l件下進(jìn)行所述催化水解作用尤其是酶法水解不是必要的，所述組合物優(yōu)選基本不含或不含可催化水解所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化劑?；静缓?，是指用于所述催化水解步驟的任何催化活性為5%或低于此催化活性。酶為已知的水解作用催化劑且在酶存在的情況下，所述催化水解作用被稱為酶法水解。
[0121]也優(yōu)選所述附加液體包含C5糖，所述C5糖是在蒸汽爆破前作為水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預(yù)處理的一部分從水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中分離的。在一些預(yù)處理工藝中，已知浸泡提取或以其他方式提取C5糖，所述C5糖為阿拉伯聚糖和木聚糖組分并包括阿拉伯糖和木糖的單體、二聚物、低聚物和聚合物。該C5糖去除常在蒸汽爆破之前完成。
[0122]因?yàn)檫€已知將所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)與已被預(yù)先水解的具有相似水解組合物的產(chǎn)物合并，因此所述工藝還可包含由相似組成的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的酶法水解制得的水解產(chǎn)物，如果不含所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的水解產(chǎn)物的話。
[0123]在暴露于真空條件下之后，所述真空被打破，其為停止將所述組合物暴露在真空條件下的步驟。這可通過將真空源與所述組合物分離并將真空從所述組合物移除來完成，或在擠壓機(jī)存在的情況下，將所述組合物移出擠壓機(jī)圓筒的真空區(qū)域并移至不在真空條件下的另一不同區(qū)域或甚至移出擠壓機(jī)至一個(gè)水槽或其他容器中來完成。
[0124]在真空條件下的暴露被打破后，通過在組合物中添加至少一種可實(shí)施水不溶性木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的酶法水解的酶而將所述組合物進(jìn)行催化尤其是酶法水解。
[0125]優(yōu)選催化水解不在與實(shí)施真空條件相同的容器內(nèi)進(jìn)行。在工業(yè)規(guī)模上，所述催化水解容器是一個(gè)大容器。在真空下實(shí)施催化水解將因此需要具有許多活動(dòng)件并且能夠保持真空的大容器，這些活動(dòng)件用于攪拌水解液。在真空條件下實(shí)施水解將產(chǎn)生額外費(fèi)用。
[0126]所述組合物可在分開的設(shè)備中暴露于真空，在此設(shè)備中通過螺桿運(yùn)送所述組合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到該設(shè)備比能實(shí)施真空下催化水解的大容器要便宜。也可預(yù)期催化尤其是酶法水解不在任何真空條件下完成。

【具體實(shí)施方式】
[0127]樣品制備
[0128]樣品的制備對(duì)于所有報(bào)道的實(shí)施例是通用的，如果沒有不同的說明的話。
[0129]將麥稻在155°C的溫度下進(jìn)行水熱處理(浸泡的)65分鐘,然后分離成一液體流和一固體流；將所述固體流在190°C溫度下蒸汽爆破4分鐘得到蒸汽爆破的固體流。游離液體不從蒸汽爆破流中分離。
[0130]真空處理
[0131]根據(jù)以下步驟進(jìn)行真空處理。將樣品加進(jìn)真空容器中并封閉。通過真空泵將所述容器抽空。壓強(qiáng)在大約10秒內(nèi)達(dá)到30mbar然后在這個(gè)水平保持10分鐘。
[0132]真空處理后，通過將所述容器通氣至大氣壓強(qiáng)打破真空。
[0133]酶法水解
[0134]酶法水解對(duì)于所有報(bào)道的實(shí)施例是通用的，如果沒有不同的說明的話。
[0135]將預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)流引入一個(gè)生物反應(yīng)器，借助葉輪進(jìn)行攪拌并加熱直至達(dá)到50°C的溫度。借助KOH溶液將pH調(diào)節(jié)到5。
[0136]通過以確定的蛋白濃度加入Novozymes提供的酶混合物(enzymatic cocktail)進(jìn)行酶法水解，所述確定的蛋白濃度基于每克含在預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)流中的總纖維素。在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中使用相同的酶混合物，但量不同。
[0137]如所示，在所述實(shí)驗(yàn)中使用不同的酶濃度。
[0138]酶法水解進(jìn)行48h。在酶加入之前和從酶加入開始水解24h和48h后立刻進(jìn)行取樣分析。
[0139]經(jīng)水解的物質(zhì)流中的葡萄糖和木糖的濃度是通過標(biāo)準(zhǔn)的HPLC測(cè)量的。
[0140]實(shí)施例1
[0141]在25°C的溫度下通過將來自第一預(yù)處理步驟的液體流和蒸汽爆破固體流以0.8的液體/固體比例的比例混合制備對(duì)照樣品，然后加入水直至達(dá)到以總組合物為基準(zhǔn)的10%的干物質(zhì)含量以得到預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)流。
[0142]對(duì)1.3kg的預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)流進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素5mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0143]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的木糖的濃度分別為0.956g/L、8.152g/L和 8.50g/L。
[0144]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的葡萄糖的濃度分別為0.113g/L、13.934g/L和 17.00g/L。
[0145]在25°C的溫度下對(duì)1.3kg的預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)流進(jìn)行真空處理。在真空處理的過程中，預(yù)處理流擴(kuò)展直至在約100秒內(nèi)達(dá)到初始體積的約130%。肉眼可見的空氣氣泡在所述預(yù)處理流中產(chǎn)生。用手搖動(dòng)所述真空容器，氣泡被移除且所述預(yù)處理流坍塌直至達(dá)到真空處理前所述預(yù)處理流體積的約80%的體積。通氣后，對(duì)排空的預(yù)處理流進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素5mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0146] 在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的木糖的濃度分別為0.321g/L、
9.800g/L和10.203g/L。由于木糖來自第一預(yù)處理步驟的液體，所以它的存在并不表明酶法水解。
[0147]在酶加入前、酶加入后24h后和48h后立即測(cè)得的葡萄糖的濃度分別為Og/L、
19.426g/L和22.634g/L。真空后Og/L的濃度表明真空過程中沒有水解作用發(fā)生且水不是工藝反應(yīng)物。
[0148]圖1顯示了對(duì)照樣品和真空處理的樣品的木糖和葡萄糖的濃度與水解時(shí)間的關(guān)系O
[0149]實(shí)施例2
[0150]使用與實(shí)施例1中相同的材料，在25°C的溫度下通過將液體流和蒸汽爆破固體流以0.8液體/固體比例的比例混合制備對(duì)照樣品，然后加入水直至達(dá)到10%的干物質(zhì)含量以得到預(yù)處理流。
[0151]對(duì)1.3kg的預(yù)處理流進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素7.5mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0152]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的木糖的濃度分別為0.956g/L、9.601g/L和 10.402g/L。
[0153]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的葡萄糖的濃度分別為0.113g/L、22.3g/L和 28.231g/L。
[0154]在25°C的溫度下對(duì)1.3kg的預(yù)處理流進(jìn)行真空處理。在真空處理的過程中，所述預(yù)處理流擴(kuò)展直至在約100秒內(nèi)達(dá)到初始體積的約130%。肉眼可見的空氣氣泡在所述預(yù)處理流中產(chǎn)生。用手搖動(dòng)所述真空容器，氣泡被移除且所述預(yù)處理流坍塌直至達(dá)到真空處理前所述預(yù)處理流體積的約80%的體積。通氣后，對(duì)排空的預(yù)處理流進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素7.5mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0155]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的木糖的濃度分別為0.451g/L、
11.185g/L和 12.052g/L。
[0156]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的葡萄糖的濃度分別為Og/L、28.201g/L和 33.293g/L。
[0157]圖2顯示了對(duì)照樣品和真空處理的樣品的木糖和葡萄糖的濃度與水解時(shí)間的關(guān)系O
[0158]實(shí)施例3
[0159]在25°C的溫度下通過將液體流和蒸汽爆破固體流以0.8的液體/固體比例混合制備與實(shí)施例1和實(shí)施例2中使用的相同的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)對(duì)照樣品，然后加入水直至達(dá)到10%的干物質(zhì)含量以得到預(yù)處理流。
[0160]對(duì)1.3kg的預(yù)處理的物質(zhì)進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素1mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0161]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的木糖的濃度分別為0.956g/L、10.495g/L和 11.31g/L。
[0162]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的葡萄糖的濃度分別為0.113g/L、27.325g/L和 33.731g/L。
[0163]在25°C的溫度下對(duì)1.3kg的預(yù)處理流進(jìn)行真空處理。在真空處理的過程中，所述預(yù)處理流擴(kuò)展直至在約100秒內(nèi)達(dá)到初始體積的約130%。肉眼可見的空氣氣泡在所述預(yù)處理流中產(chǎn)生。用手搖動(dòng)所述真空容器，氣泡被移除且所述預(yù)處理流坍塌直至達(dá)到真空處理前所述預(yù)處理流體積的約80%的體積。通氣后，對(duì)排空的預(yù)處理流進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素1mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0164]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的木糖的濃度分別為0.418g/L、12.698g/L和 13.504g/L。
[0165]在酶加入前、酶加入24h后和48h后立即測(cè)得的葡萄糖的濃度分別為0g/L、34.851g/L和 39.596g/L。
[0166]圖3顯示了對(duì)照樣品和真空處理的樣品的木糖和葡萄糖的濃度與水解時(shí)間的關(guān)系O
[0167]實(shí)施例4
[0168]對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)于實(shí)施例3中的樣品，其中所述預(yù)處理流在酶加入前被暴露在真空中。
[0169]在25°C的溫度下將Novozymes提供的酶混合物以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素1mg蛋白質(zhì)的濃度添加到1.3kg量的預(yù)處理流中，然后進(jìn)行真空處理。在真空處理的過程中，所述預(yù)處理流擴(kuò)展直至在約100秒內(nèi)達(dá)到初始體積的約130%。肉眼可見的空氣氣泡在所述預(yù)處理流中產(chǎn)生。用手搖動(dòng)所述真空容器，氣泡被移除且所述預(yù)處理流坍塌直至達(dá)到真空處理前所述預(yù)處理流體積的約80%的體積。通氣后，將所述預(yù)處理流與已經(jīng)添加的酶混合物加入生物反應(yīng)器，通過葉輪進(jìn)行攪拌，并加熱直至達(dá)到50°C的溫度。借助KOH溶液將PH調(diào)節(jié)到5。
[0170]酶法水解進(jìn)行48h。在放入生物反應(yīng)器前和從加入酶開始水解24h和48h后立即進(jìn)行取樣分析。
[0171]在放入生物反應(yīng)器前、加入酶24h后和48h后立即測(cè)得的木糖的濃度分別為7.23g/L、12.698g/L和 12.805g/L。
[0172]在放入生物反應(yīng)器前、加入酶24h后和48h后立即測(cè)得的葡萄糖的濃度分別為
3.373g/L、31.498g/L 和35.971g/L。由于葡萄糖的濃度不為0，這表明酶法水解發(fā)生，但該水解發(fā)生在大氣壓下加入酶之后，表明了所述酶法水解不需要如本領(lǐng)域中所述的在真空條件下進(jìn)行。
[0173]圖4顯示了在酶加入前暴露于真空的樣品和酶加入后暴露于真空(真空水解)的樣品的木糖和葡萄糖的濃度與水解時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果顯示，將不含酶的所述預(yù)處理流暴露于真空要優(yōu)于將含有已添加酶的所述預(yù)處理流暴露于真空；換句話說，出人意料地，使用真空滲透所述反應(yīng)物的效果沒有和使用真空、去除空氣然后加入所述工藝反應(yīng)物的效果一樣好。
[0174]實(shí)施例5
[0175]用不同來源的麥秸原料實(shí)施前述的實(shí)驗(yàn)。
[0176]在25°C的溫度下通過將來自第一預(yù)處理步驟的液體流和蒸汽爆破固體流以0.8的液體/固體比例混合制備對(duì)照樣品，然后加入水直至達(dá)到10%的干物質(zhì)含量以得到預(yù)處理流。
[0177]對(duì)1.3kg的預(yù)處理的物質(zhì)進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素1mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0178]在25°C的溫度下對(duì)1.3kg的預(yù)處理流進(jìn)行真空處理。在真空處理的過程中，所述預(yù)處理流擴(kuò)展直至在約100秒內(nèi)達(dá)到初始體積的約130%。肉眼可見的空氣氣泡在所述預(yù)處理流中產(chǎn)生。用手搖動(dòng)所述真空容器，氣泡被移除且所述預(yù)處理流坍塌直至達(dá)到真空處理前所述預(yù)處理流體積的約80%的體積。通氣后，對(duì)排空的預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)流進(jìn)行酶法水解，所述酶法水解以每克含在所述預(yù)處理流中的總纖維素1mg蛋白質(zhì)的濃度進(jìn)行。
[0179]酶法水解進(jìn)行144h的長時(shí)間。在放入生物反應(yīng)器前和從加入酶開始水解6、24、48、72、96、120和144h后立即進(jìn)行取樣分析。
[0180]圖5顯示了對(duì)照樣品和真空處理的樣品的木糖和葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)化的濃度與水解時(shí)間的關(guān)系。
[0181]該數(shù)據(jù)顯示了當(dāng)材料僅在水和來自預(yù)處理的液體存在下暴露于真空時(shí)轉(zhuǎn)化相對(duì)大量的木糖和葡萄糖，且顯示至少一些游離液體在蒸汽爆破后沒有從所述蒸汽爆破流中分離。
【權(quán)利要求】
1.用于增加從經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中回收葡萄糖的工藝，包括步驟 A)將組合物暴露在真空條件下， 其中所述組合物具有干物質(zhì)含量，和 所述組合物包含由在預(yù)處理工藝中處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)產(chǎn)生的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，和 預(yù)處理工藝后加入到所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中的附加液體， 其中所述組合物的干物質(zhì)含量的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在I至60重量百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)； B)停止將組合物暴露在真空條件下， C)向所述組合物中添加至少一種催化劑，其中所述催化劑能夠水解所述組合物中的水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)， D)進(jìn)行所述組合物中的所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化水解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟A)和進(jìn)行催化水解的步驟D)不在同一個(gè)容器內(nèi)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述真空條件低于以毫巴測(cè)量的選自由 950、900、850、800、700、600、500、400、300、250、200、150、100、50、30、20、10、5和0.5毫巴組成的組的絕對(duì)壓強(qiáng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述組合物的干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在選自由I至50、I至40、I至36、I至30、I至25、I至20、I至15、I至10和5至40組成的組的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的工藝，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟包括保持所述組合物暴露在真空條件下的最少時(shí)間選自由5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘和60分鐘組成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述暴露在真空條件下在由選自由15至55°C、15至50°C、15至45°C、15至35°C和15至30°C組成的組的溫度范圍組成的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述附加液體不含能夠水解所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的工藝，其中第一附加液體包含C5糖，所述C5糖是從所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中分離的，作為用于預(yù)處理所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預(yù)處理工藝的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述附加液體還包含由相似組成的預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)催化水解制備的水解產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的工藝，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟是在用螺桿輸送所述組合物時(shí)進(jìn)行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述催化水解的進(jìn)行不在任何真空條件下完成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述工藝為連續(xù)工藝。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的工藝，其中在暴露于真空條件之前的所述組合物不含氨。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13所述的工藝，其中所述催化劑包含酶且所述催化水解包含酶法水解。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述預(yù)處理工藝不使用氨來預(yù)處理所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。
16.用于增加從經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中回收葡萄糖的工藝，包括步驟 A)將組合物暴露在真空條件下， 其中所述組合物具有干物質(zhì)含量，和 所述組合物包含水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，其中所述組合物的干物質(zhì)含量的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在I至60重量百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)，和 所述組合物不含游離液體； B)停止將組合物暴露在真空條件下； C)向所述組合物中添加至少一種催化劑，其中所述催化劑能夠水解所述組合物中的所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)； D)進(jìn)行所述組合物中的所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化水解。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的的工藝，其中所述真空條件低于以毫巴測(cè)量的選自由950、900、850、800、700、600、500、400、300、250、200、150、100、50、30、20、10、5 和 0.5 毫巴組成的組的絕對(duì)壓強(qiáng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16和17任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述組合物的干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在選自由I至50、I至40、I至36、I至30、I至25、I至20、I至15、I至10和5至40組成的組的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18任一項(xiàng)所述的工藝，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟包括保持所述組合物暴露在真空條件下的最少時(shí)間選自由5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘和60分鐘組成的組。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述暴露在真空條件下在由選自由15至55°C、15至50°C、15至45°C、15至35°C和15至30°C組成的組的溫度范圍組成的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20任一項(xiàng)所述的工藝，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟是用里面有螺桿的圓筒進(jìn)行的。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述催化水解的進(jìn)行不在任何真空條件下完成。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述工藝為連續(xù)工藝。
24.根據(jù)權(quán)利要求 16至23任一項(xiàng)所述的工藝，其中在暴露于真空條件之前的所述組合物不含氨。
25.根據(jù)權(quán)利要求16至24任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述預(yù)處理工藝不使用氨來預(yù)處理所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。
26.根據(jù)權(quán)利要求16至25任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述催化劑包含酶且所述催化水解包含酶法水解。
27.用于增加從預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中回收葡萄糖的工藝，包括步驟A)將組合物暴露在真空條件下， 其中所述組合物具有干物質(zhì)含量，和 所述組合物包含水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，和游離液體， 其中所述組合物的干物質(zhì)含量的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在I至60重量百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)； B)停止將組合物暴露在真空條件下， C)向所述組合物中添加至少一種催化劑，其中所述催化劑能夠水解所述組合物中的所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)； D)進(jìn)行所述組合物中的所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化水解。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工 藝，其中所述真空條件低于以毫巴測(cè)量的選自由950、900、850、800、700、600、500、400、300、250、200、150、100、50、30、20、10、5 和 0.5 毫巴組成的組的絕對(duì)壓強(qiáng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27和28任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述組合物的干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在選自由I至50、I至40、I至36、I至30、I至25、I至20、I至15、I至10和5至40組成的組的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至29任一項(xiàng)所述的工藝，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟包括保持所述組合物暴露在真空條件下的最少時(shí)間選自由5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘和60分鐘組成的組。
31.根據(jù)權(quán)利要求27至30任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述暴露在真空條件下在由選自由15至55°C、15至50°C、15至45°C、15至35°C和15至30°C組成的組的溫度范圍組成的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
32.根據(jù)權(quán)利要求27至31任一項(xiàng)所述的工藝，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟是用里面有螺桿的圓筒進(jìn)行的。
33.根據(jù)權(quán)利要求27至32任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述催化水解的進(jìn)行不在任何真空條件下完成。
34.根據(jù)權(quán)利要求27至33任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述工藝為連續(xù)工藝。
35.根據(jù)權(quán)利要求27至34任一項(xiàng)所述的工藝，其中在暴露于真空條件之前的所述組合物不含氨。
36.根據(jù)權(quán)利要求27至35任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述預(yù)處理工藝不使用氨來預(yù)處理所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。
37.根據(jù)權(quán)利要求27至36任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述催化劑包含酶且所述催化水解包含酶法水解。
38.通過用于增加從預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中回收葡萄糖的工藝制備的產(chǎn)品，所述工藝包括步驟 A)將組合物暴露在真空條件下， 其中所述組合物具有干物質(zhì)含量，和 所述組合物包含至少一種氣體和水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)由相當(dāng)數(shù)量的水不溶性碳水化合物組成，且由在預(yù)處理工藝中處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)產(chǎn)生,和在預(yù)處理工藝之后添加到所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中的附加液體， 其中所述組合物的干物質(zhì)含量的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在I至60重量百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)； B)停止將組合物暴露在真空條件下，使得產(chǎn)品中氣體的量少于真空暴露之前存在的氣體量且真空暴露前水不溶性碳水化合物的量與暴露于真空后水不溶性碳水化合物的量相同。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的產(chǎn)品，其中所述真空條件低于以毫巴測(cè)量的選自由950、900、850、800、700、600、500、400、300、250、200、150、100、50、30、20、10、5 和 0.5 毫巴組成的組的絕對(duì)壓強(qiáng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求38和39任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述組合物的干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)以所述組合物總重量為基準(zhǔn)在選自由I至50、I至40、I至36、I至30、I至25、I至20、I至15、I至10和5至40組成的組的范圍內(nèi)。
41.根據(jù)權(quán)利要求38至40任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟包括保持所述組合物暴露在真空條件下的最少時(shí)間選自由5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘和60分鐘組成的組。
42.根據(jù)權(quán)利要求38至41任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述暴露在真空條件下在由選自由15至55°C、15至50°C、15至45°C、15至35°C和15至30°C組成的組的溫度范圍組成的溫度范圍內(nèi)實(shí)施。
43.根據(jù)權(quán)利要求38至42任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述附加液體不含能水解所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的催化劑。
44.根據(jù)權(quán)利要求38至43任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述附加液體包含C5糖，所述C5糖是從水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中分離的，作為所述水不溶性經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預(yù)處理的一部分。
45.根據(jù)權(quán)利要求38至44任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述附加液體還包含由相似組成的經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)催化水解制備的水解產(chǎn)物。
46.根據(jù)權(quán)利要求38至45任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中將所述組合物暴露在真空條件下的步驟是用里面有螺桿的圓筒進(jìn)行的。
47.根據(jù)權(quán)利要求38至46任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述工藝為連續(xù)工藝。
48.根據(jù)權(quán)利要求38至47任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中暴露于真空條件之前的所述組合物不含氨。
49.根據(jù)權(quán)利要求38至47任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述預(yù)處理工藝不使用氨來預(yù)處理所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C12P19/02GK104136619SQ201280070367
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】愛德溫·安德魯·西森, 西蒙妮·費(fèi)雷羅, 保羅·托雷, 皮耶羅·奧托內(nèi)洛, 弗朗西斯科·凱爾基, 朱塞佩·格拉薩諾, 路易斯·奧里亞尼, 達(dá)里奧·焦?fàn)栠_(dá)諾 申請(qǐng)人:貝塔可再生能源公司