專利名稱：處理木質(zhì)纖維素材料的兩步酶水解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種處理植物材料以釋放可發(fā)酵的糖的方法。更具體地，本申請(qǐng)涉及 兩步酶水解方法，用于處理木質(zhì)纖維素材料并產(chǎn)生富含糖的工藝流(process stream)，然 后該工藝流可進(jìn)行發(fā)酵以產(chǎn)生生物燃料和化學(xué)物質(zhì)。
背景技術(shù)：
雖然在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)已經(jīng)表明生物量(biomass)是有前景的可再生燃料能源的來(lái) 源，但是仍然需要更有效的方式將生物量轉(zhuǎn)化成合適的生物燃料。植物材料是可發(fā)酵的糖 的重要來(lái)源，例如可以被轉(zhuǎn)化為生物燃料的葡萄糖。但是，植物材料中的糖以纖維素和半纖 維素的長(zhǎng)的聚合物鏈的形式存在。使用目前的發(fā)酵方法，需要在發(fā)酵步驟之前將這些聚合 物鏈分解為單糖(monomeric sugars)。將植物生物量轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的糖的方法在本領(lǐng)域是已知的，一般來(lái)講，其包含兩 個(gè)主要步驟使植物結(jié)構(gòu)變得疏松的預(yù)處理步驟，以及將纖維素和半纖維素的聚合物鏈轉(zhuǎn) 化為單糖的酶或化學(xué)水解步驟。已經(jīng)應(yīng)用了幾種方式用于預(yù)處理步驟，例如自動(dòng)水解、酸 水解、氨激活、硫酸鹽制漿(kraft pulping)、有機(jī)溶劑制漿、熱水預(yù)處理、氨滲透、石灰預(yù)處 理、苛性溶劑制漿或堿過(guò)氧化物預(yù)處理。每種預(yù)處理技術(shù)具有不同的對(duì)于植物結(jié)構(gòu)的作用 機(jī)理，其誘導(dǎo)物理的和/或化學(xué)的變化。但是，預(yù)處理的主要目標(biāo)是使得植物材料可以接近 酶。在自動(dòng)水解過(guò)程中，結(jié)合到半纖維素的乙?；鶊F(tuán)被蒸汽和壓力分解釋放有機(jī)酸(如乙 酸)，提供了溫和酸水解的條件。雖然是簡(jiǎn)單的過(guò)程，但是可發(fā)酵的糖的產(chǎn)率較差，另外該過(guò) 程需要大量的能源。Jakobsen等人(美國(guó)專利號(hào)5，874，274)公開(kāi)了使用木聚糖酶和纖維素酶降低植 物材料粘性的單步酶方法的用途，特別是用于處理小麥。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)涉及從源自植物材料的原料制備富含糖的工藝流的兩步酶水解方法。方法 和裝置可以實(shí)現(xiàn)將至少60%、優(yōu)選75%以上，更優(yōu)選90%以上的纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)化為 單糖。然后富含糖的工藝流可進(jìn)行發(fā)酵以產(chǎn)生醇流(alcohol stream)。來(lái)自發(fā)酵階段的醇 流(即粗制醇流)可能含有大約3%至大約22%的乙醇含量(v/v)?？蛇x的操作范圍包括 大約5%至大約15%和優(yōu)選的大約5%至大約22%以及大約8%至大約12%，優(yōu)選為大約 8%至大約15%，更優(yōu)選為大約8%至大約22% (v/v) 可以不使用玉米作為原料而獲得這 樣的醇濃度。纖維素的乙醇方法，即從來(lái)自于非玉米植物纖維(即排除玉米粒的植物纖維)的 纖維素和/或半纖維素的分解獲得的糖中產(chǎn)生乙醇的方法，通常產(chǎn)生乙醇含量為大約2% 至6% (v/v)的粗制醇流。使用本發(fā)明描述的方法和裝置，纖維素乙醇植物可以產(chǎn)生醇濃度 與基于玉米的乙醇植物(即從玉米中的淀粉中獲得的糖產(chǎn)生乙醇的植物)中獲得的醇濃度 相當(dāng)?shù)拇种拼剂鳌Ｒ虼?，本發(fā)明的方法和裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)于現(xiàn)在的有纖維質(zhì)的乙醇植物技術(shù)，從粗制醇流中除去水(以產(chǎn)生濃度與基于玉米的乙醇植物的產(chǎn)品流的濃度相當(dāng) 的燃料乙醇流)的量有實(shí)質(zhì)性減少。由于燃料乙醇流通常通過(guò)蒸餾產(chǎn)生，所以本文描述的 方法和裝置實(shí)質(zhì)上降低了蒸餾過(guò)程所需的能量，可選地，與現(xiàn)在的纖維素乙醇植物技術(shù)相 比，實(shí)質(zhì)上減小了蒸餾柱的尺寸(即直徑)。此外，由于粗制乙醇流中的乙醇濃度增加，所以 與現(xiàn)在的有纖維質(zhì)的乙醇植物技術(shù)相比，發(fā)酵體積下降了 2至3倍。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，將原料進(jìn)行第一個(gè)酶水解過(guò)程以降低原料的粘性并產(chǎn)生 低粘性的流出流。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，低粘性的流出流的粘性優(yōu)選為比最初的原料漿 低至少大約15 %，優(yōu)選為低至少大約20 %，更優(yōu)選為低至少大約50 %，最優(yōu)選為低至少大 約90%。在第一個(gè)酶水解中，纖維素和半纖維素被分解，優(yōu)選被分解為可溶性的寡糖。在這 個(gè)步驟中，優(yōu)選為優(yōu)先水解半纖維素而不是纖維素(例如，相對(duì)于原料中的纖維二糖來(lái)說(shuō)， 優(yōu)先作用于原料中的半纖維素)。例如，這個(gè)處理步驟可以使用包含半纖維素酶和纖維素酶 活性的酶制劑。雖然將認(rèn)識(shí)到合適的酶制劑通常含有可作用于纖維素的酶，但優(yōu)選為只有 一部分的纖維素被轉(zhuǎn)化。然后，將來(lái)自第一個(gè)酶水解過(guò)程的產(chǎn)物流(其含有較低的粘性)進(jìn)行第二個(gè)酶水 解過(guò)程。第二個(gè)酶水解過(guò)程優(yōu)選使用水解纖維素并將寡糖轉(zhuǎn)化為適合于發(fā)酵的單糖的酶。 優(yōu)選地，這種第二個(gè)酶制劑包含葡萄糖苷酶活性。例如，第二個(gè)酶制劑可以具有將纖維 素和纖維二糖轉(zhuǎn)化為單體和纖維寡糖的活性。在這個(gè)第二個(gè)酶水解過(guò)程中，優(yōu)選地或基本 上所有的(例如優(yōu)選至少大約60%，更優(yōu)選至少大約75%，最優(yōu)選至少大約90% )的剩余 纖維素和半纖維素及其各自的寡糖在想要的程度上但是優(yōu)選為在商業(yè)上可行的程度上被 轉(zhuǎn)化為單糖。不被理論所限，寡糖(特別是纖維二糖)對(duì)纖維素酶(特別是葡聚糖內(nèi)切酶 (endo-gluconases)和纖維二糖水解酶(cellobiohydrolases))具有抑制效應(yīng)。因此，在第 一個(gè)步驟中，以酶處理半纖維素和可選地處理纖維素，從而產(chǎn)生可溶性的糖。但是在進(jìn)行該 步驟時(shí)，不將相當(dāng)大部分的纖維素轉(zhuǎn)化為單體或二體，例如纖維二糖。雖然將認(rèn)識(shí)到酶水解 將產(chǎn)生一些單體和纖維二糖，但是進(jìn)行該步驟時(shí)要防止酶的實(shí)質(zhì)性的抑制。然后，在第二個(gè) 酶水解過(guò)程中，將寡糖進(jìn)行酶水解以產(chǎn)生可發(fā)酵的糖(優(yōu)選為單體)。優(yōu)選地，第一個(gè)酶制劑優(yōu)先作用于半纖維素。根據(jù)該具體實(shí)施方式
，不被理論所 限，我們相信在這樣的第一個(gè)酶水解過(guò)程中，半纖維素被分解為寡聚體和單體，它們作為水 性介質(zhì)(優(yōu)選為水)中可溶性化合物從纖維中釋放出來(lái)。這個(gè)靶向酶過(guò)程通過(guò)分解半纖維 素并除去低分子量的化合物打開(kāi)了纖維的結(jié)構(gòu)。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)優(yōu)先水解意思是所用的 酶的相當(dāng)大一部分靶向半纖維素而不是靶向纖維素，雖然存在的一部分的酶仍然靶向纖維 素。優(yōu)選地，第一步的優(yōu)先水解包括水解大約60%或更多，優(yōu)選為大約85%或更多的半纖 維素；優(yōu)選水解掉大約25%以下，更優(yōu)選大約15%以下的纖維素。所產(chǎn)生的更開(kāi)放的纖維 結(jié)構(gòu)允許酶(例如纖維素酶)更容易地進(jìn)入纖維結(jié)構(gòu)中并水解纖維素。因此，第二個(gè)酶水 解步驟使用優(yōu)先靶向原料中的纖維素(相對(duì)于半纖維素來(lái)說(shuō))的酶，例如，第二個(gè)酶制劑優(yōu) 先作用于原料中的纖維素和纖維二糖(相對(duì)于木聚糖來(lái)說(shuō))。將認(rèn)識(shí)到，第二個(gè)酶水解步驟 可以使用包括靶向半纖維素的酶的酶制劑。但是，由于大部分的半纖維素可能已經(jīng)在第一 步中被處理掉了，所以在第二個(gè)酶制劑中不需要相對(duì)大比例的這種酶。不被理論所限，我們相信在第一個(gè)酶水解階段，木聚糖被轉(zhuǎn)化為可溶性木聚糖(可溶性寡聚體)，并在一定程度上被轉(zhuǎn)化為木糖；甘露聚糖酶轉(zhuǎn)化為甘露糖。第一個(gè)酶制 劑優(yōu)先作用于木聚糖的木糖殘基的日-1，4鍵和甘露聚糖的甘露糖殘基的0-1，4鍵。這些 反應(yīng)速率與該階段產(chǎn)生的粘性降低強(qiáng)烈相關(guān)。因此，我們相信半纖維素的酶水解至少部分 引起粘性的降低并可能是粘性降低的主要因素。但是，很多商售半纖維素酶制劑也具有纖維素酶活性，也可能引起粘性的降低。特 別地，隨著半纖維素被水解，除了產(chǎn)生寡糖和單糖之外，水從纖維中釋放出來(lái)。此外，這個(gè)水 解引起半纖維素和纖維素聚合物鏈的長(zhǎng)度的降低。水的釋放和分子鏈長(zhǎng)度的降低也可能是 酶水解第一個(gè)階段中反應(yīng)器中混合物的粘性迅速降低的因素。在第一步酶水解過(guò)程中，半纖維素上的乙酰集團(tuán)被除掉。在水性介質(zhì)中，這些形成 乙酸。乙酸降低反應(yīng)器中混合物的pH，例如，從大約4. 9降至大約4. 4。這個(gè)pH的下降對(duì) 于第一步的酶制劑有抑制性效應(yīng)。因此，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，從該過(guò)程中將乙酸 處理掉或除去。例如，可以通過(guò)加入中和性試劑(例如尿素、無(wú)水氨、水性氨、氫氧化鈉、氫 氧化鉀)將乙酸中和掉，和/或可以通過(guò)在真空下操作而從該過(guò)程中除去乙酸。因?yàn)橐宜?是相對(duì)揮發(fā)性的，所以可以隨著它的產(chǎn)生而通過(guò)真空而被排掉。此外，由于第一步酶過(guò)程降 低了反應(yīng)器中混合物的粘度，所以混合物更易于被引發(fā)流動(dòng)性(例如由于攪拌)，故乙酸有 更大的機(jī)會(huì)到達(dá)混合物的表面并揮發(fā)。本文所描述的具體實(shí)施方式
的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將以下描述和附圖中顯示出來(lái)。


為了更好地理解本文所描述的具體實(shí)施方式
并更清晰地顯示如何將其應(yīng)用到實(shí) 踐中，現(xiàn)在將提到(僅僅通過(guò)舉例的方式)附圖，附圖顯示了至少一個(gè)示例性的具體實(shí)施方 式，其中圖1是根據(jù)優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的方法的流程圖，其包括可選的步驟。圖2是根據(jù)另一個(gè)具體實(shí)施方式
的方法的流程圖，其顯示了有關(guān)特異性過(guò)程步驟 的另外的細(xì)節(jié)。圖3中的圖顯示了按照本公開(kāi)的具體實(shí)施方式
處理的原料的扭矩隨時(shí)間的改變。圖4中的圖顯示了按照本公開(kāi)的另一個(gè)具體實(shí)施方式
處理的原料的扭矩隨時(shí)間 的改變。圖5是圖3和圖4中的圖的比較。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)大體上涉及一種處理木質(zhì)纖維素原料以將原料中的纖維素和半纖維素分 解為單糖(例如葡萄糖)的方法，產(chǎn)生的單糖可發(fā)酵以產(chǎn)生醇。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)使用兩步酶 水解可以降低原料的粘性并產(chǎn)生富含可發(fā)酵的糖的工藝流。在可選的具體實(shí)施方式
中，本 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行酶水解之前將原料激活和/或進(jìn)行物理修飾能夠升高工藝流中可發(fā)酵 的糖的產(chǎn)率和/或提高反應(yīng)速率?？蛇x地，抑或是另外，在另一個(gè)可選的具體實(shí)施方式
中， 本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)在真空下進(jìn)行木質(zhì)纖維素原料的酶水解過(guò)程并且從原料中除掉揮發(fā)性成分 流能夠提高可發(fā)酵的糖的產(chǎn)率并提高所產(chǎn)生的富含糖的工藝流的純度。圖1例示了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
的示意圖?？蛇x地，首先將木質(zhì)纖維素原料10進(jìn)行步驟12的激活、抽提和/或理化修飾(如通過(guò)自動(dòng)水解)，從而產(chǎn)生激活的原料 流14。然后，可選地，將原料流14置于盤磨機(jī)16以產(chǎn)生精細(xì)的顆粒流18。將認(rèn)識(shí)到這些 可選步驟可以一個(gè)都不用，或者可以應(yīng)用其中一個(gè)或兩個(gè)都用。然后將精細(xì)的顆粒流18進(jìn)行兩步酶水解過(guò)程。第一個(gè)酶水解階段20產(chǎn)生低粘性 的流出流22和可選的揮發(fā)性成分流24，其優(yōu)選為在第一步的反應(yīng)器20中處于低于大氣壓 力。然后將低粘性的流出流22進(jìn)行第二個(gè)酶水解階段26以產(chǎn)生富含糖的工藝流28。優(yōu)選地通過(guò)循環(huán)流30重新處理全部或部分的經(jīng)過(guò)第一個(gè)酶水解步驟的材料并返 回至反應(yīng)器20，優(yōu)選為在重新導(dǎo)入第一個(gè)酶水解階段20之前重新經(jīng)過(guò)盤磨機(jī)16?？梢栽?重新導(dǎo)入盤磨機(jī)16之前按照如前所述將循環(huán)流與新鮮的木質(zhì)纖維素原料混合。將認(rèn)識(shí)到 可以使一些或全部循環(huán)流直接流入反應(yīng)器20。還將認(rèn)識(shí)到優(yōu)選地，通過(guò)循環(huán)流32除掉全部或部分的經(jīng)過(guò)第二個(gè)酶水解步驟26 的材料并返回至反應(yīng)器26。酶水解階段中的一個(gè)可以在真空下進(jìn)行或者兩個(gè)都可以在真空下進(jìn)行。真空的使 用能夠產(chǎn)生揮發(fā)性成分流24，可以從反應(yīng)器(例如反應(yīng)器20)中將其除去。然后富含糖的 工藝流28可以被進(jìn)一步處理，優(yōu)選包括發(fā)酵步驟34以產(chǎn)生乙醇，或者可以將其儲(chǔ)存或用于 其它化學(xué)過(guò)程。原料的投入木質(zhì)纖維素原料來(lái)源于植物材料。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“木質(zhì)纖維素原料”是指含 有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的植物纖維。申請(qǐng)人考慮到其它來(lái)源的含有纖維素、半纖維素 和木質(zhì)素的植物材料可用于產(chǎn)生木質(zhì)纖維素原料，可以使用那些材料中的任何一個(gè)。在一 些具體實(shí)施方式
中，原料來(lái)源于樹(shù)木，優(yōu)選地落葉樹(shù)如楊屬植物(如木屑)。可選地，抑或是 另外，原料也可來(lái)自于農(nóng)業(yè)剩余物如玉米秸稈、小麥秸稈、大麥秸稈、稻草、柳枝稷，高粱、甘 蔗渣、稻殼、和/或玉米芯。優(yōu)選地，木質(zhì)纖維素原料包含農(nóng)業(yè)剩余物和木材生物量，更優(yōu)選 為木材生物量，最優(yōu)選為落葉性的。因此，原料可以是任何不包含可食性農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的原料， 無(wú)論這樣的材料可以被怎樣使用。優(yōu)選地，將木質(zhì)纖維素原料清洗干凈，例如，以除去灰、硅土、金屬帶(例如來(lái)自農(nóng) 業(yè)產(chǎn)品的)、石頭和泥土。也可以將降低木質(zhì)纖維素原料的成分的尺寸。原料的成分的尺 寸可以是長(zhǎng)度為大約0. 05至大約2英寸，優(yōu)選為大約0. 1至大約1英寸，更優(yōu)選為大約 0. 125至大約0. 5英寸。將認(rèn)識(shí)到如果不使用可選的激活、抽提、水解或物理修飾，則可以將原料進(jìn)一步 粉碎、研磨或修飾以降低成分的平均顆粒尺寸并增加原料中的材料的表面積。因此，原料 的尺寸可以是大約0. 0625至大約2英寸，優(yōu)選為大約0. 125至大約1英寸，更優(yōu)選為大約 0. 125至大約0.5英寸?？梢允褂萌魏文軌蚍鬯椤⒀心セ蚪档皖w粒尺寸的加工裝置。置于可 選的盤磨機(jī)原料優(yōu)選包含至60重量％的總固體。腿可選地，在原料進(jìn)行酶水解之前將木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)激活步驟。如 本文所用的術(shù)語(yǔ)“激活的”原料是指經(jīng)過(guò)處理從而增加了原料中纖維素和半纖維素對(duì)后續(xù) 酶水解敏感性的原料。此外，木質(zhì)纖維素原料還可以進(jìn)行化學(xué)或物理修飾預(yù)處理、抽提或水解。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)某些處理木質(zhì)纖維素原料的過(guò)程對(duì)于制備用于酶水解的原料具有 令人驚奇的益處。不被理論所限，本申請(qǐng)人相信激活包括半纖維素和纖維素聚合物鏈中氫 鍵位點(diǎn)的化學(xué)激活。激活、抽提、水解和化學(xué)或物理修飾的方法包括但不限于，自動(dòng)水解、酸水解、氨激 活、盤磨機(jī)處理、硫酸鹽制漿、有機(jī)溶劑制漿、熱水預(yù)處理、氨滲透、石灰預(yù)處理、苛性溶劑制 漿或堿過(guò)氧化物預(yù)處理?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何加工設(shè)備。優(yōu)選地，使用盤磨機(jī)處理 和自動(dòng)水解中的至少一個(gè)，更優(yōu)選地，二者都用。在一些具體實(shí)施方式
中，將原料進(jìn)行自動(dòng)水解。自動(dòng)水解是通過(guò)暴露于高溫、蒸汽 和壓力(優(yōu)選在存在化學(xué)試劑例如硫酸的情況下)而分解半纖維素和纖維素的過(guò)程。當(dāng)在 存在酸的情況下進(jìn)行時(shí)，自動(dòng)水解過(guò)程被稱為酸水解。自動(dòng)水解經(jīng)常導(dǎo)致從乙酰化半纖維 素的分解中釋放出乙酸，乙酸進(jìn)一步幫助水解過(guò)程的進(jìn)行。優(yōu)選地，自動(dòng)水解在蒸汽噴發(fā)消化器中進(jìn)行，這在本領(lǐng)域中是已知的。例如，可以 將水分含量為大約45%至大約55重量％的原料置于自動(dòng)水解消化器中，其中生物量在高 壓(例如100至400psig)和高溫(例如150至250°C )的蒸汽下被水解(可選地，在存在 催化劑例如硫酸的情況下)。在自動(dòng)水解中，乙?；鶊F(tuán)從產(chǎn)生乙酸的植物結(jié)構(gòu)中被水解掉。 乙酸的釋放降低消化器中反應(yīng)混合物的PH，例如從中性到酸性(例如3. 0至4. 0)，這為微 酸性水解反應(yīng)提供了酸條件。在自動(dòng)水解步驟中，半纖維素部分被水解為木糖、可溶性的木 糖寡糖和其它戊聚糖。產(chǎn)率可以達(dá)到大約75%。在自動(dòng)水解中可以將纖維素和半纖維素的聚合度從大約10，000降低至大約 1，500至1，000。該過(guò)程優(yōu)選在木質(zhì)素的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(120至160°C )以上進(jìn)行。取決于 反應(yīng)的劇烈程度，仍然可以產(chǎn)生降解產(chǎn)物，例如糠醛、羥甲基糠醛、甲酸、乙酰丙酸和其它有 機(jī)化合物。在從消化器(蒸汽噴發(fā))中釋放的瞬間，生物量從高溫高壓的水解器中排除而進(jìn) 入降低的壓力中，優(yōu)選為大氣壓，更優(yōu)選為真空中。消化器中的壓力突然下降，例如在低于 1秒內(nèi)或優(yōu)選為瞬間。壓力的迅速下降導(dǎo)致生物量分散成單個(gè)的纖維或纖維束。這個(gè)步驟 打開(kāi)了纖維的結(jié)構(gòu)并增加了表面積。木質(zhì)素與纖維素和殘余的半纖維素保留在纖維中，然 后進(jìn)行酶水解以從剩余的纖維素和半纖維素中回收可發(fā)酵的糖。圖2例示了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
，其包括使用自動(dòng)水解將原料激活。來(lái)看 圖2，將木質(zhì)纖維素原料100置于水熱浸漬機(jī)120中，其中可以向原料中加入水和/或催化 劑。加水時(shí)優(yōu)選為不通過(guò)蒸汽加入，以避免隨機(jī)的和不可控制的加入水分。可以分析原料 的水分含量以小心地控制加入到原料中的水量。在優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，在開(kāi)始自動(dòng)水 解前，原料的水分含量是大約45重量％至大約55重量％。然后將潮濕的原料130在水解 器140中進(jìn)行自動(dòng)水解。在一些具體實(shí)施方式
中，可以在與水解器相同的容器中進(jìn)行水和 熱浸漬的步驟。所產(chǎn)生的經(jīng)自動(dòng)水解的原料150可以進(jìn)入固體/蒸汽分離單元160產(chǎn)生蒸汽流 165和固體流180。分離單元160可以在真空操作以除去乙酸、糠醛和其它揮發(fā)性化合物。 可以將蒸汽流165通過(guò)洗滌器170以除去揮發(fā)性產(chǎn)品，包括水，其中一些可以被回收。再看圖2，然后在進(jìn)行酶水解200和發(fā)酵210之前，將所產(chǎn)生的經(jīng)自動(dòng)水解的固體 流180置于盤磨機(jī)190?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何盤磨機(jī)。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)將化學(xué)水解后的木質(zhì)素纖維原料穿過(guò)盤磨機(jī)能夠進(jìn)一步激活原料并增加原料堆酶水解的敏感性。盤磨機(jī) 的使用還降低了原料中的顆粒尺寸并且增加了原料中顆粒的總的可獲得的表面積。盤磨機(jī)中的溫度優(yōu)選為保持在65°C以下。在該溫度以上，可能發(fā)生糖降解，從而降 低材料中的糖含量。優(yōu)選地，穿過(guò)盤磨機(jī)的纖維的水分含量為大約50%至大約99重量％。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)可以將不同的顆粒尺寸范圍的木質(zhì)素纖維原料用于盤磨機(jī)。優(yōu)選 地，置于盤磨機(jī)的顆粒尺寸為0. 0625至2英寸，更優(yōu)選為0. 125至1英寸，最優(yōu)選為0. 125 至0.5英寸。在進(jìn)行酶水解之前可選地使用盤磨機(jī)被認(rèn)為可以增強(qiáng)纖維素至葡萄糖的轉(zhuǎn)化和 木聚糖至木糖的轉(zhuǎn)化。在進(jìn)行酶水解之前在經(jīng)過(guò)自動(dòng)水解的原料上使用化漿盤磨機(jī)可能 將纖維素與葡萄糖的產(chǎn)率以及木聚糖與木糖的產(chǎn)率從不使用盤磨機(jī)時(shí)的大約60%至大約 80%提高至使用盤磨機(jī)時(shí)的大約80%至大約95%。第一個(gè)酶水解步驟本申請(qǐng)人在本文中描述了一種將木質(zhì)纖維素原料有效分解為可發(fā)酵的糖的方法。 木質(zhì)纖維素原料一般含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素并具有高聚合度。半纖維素與木質(zhì)素 共價(jià)連接，它們又可以與其它多糖流入纖維素交聯(lián)，從而產(chǎn)生木質(zhì)纖維材料基質(zhì)。木質(zhì)素是 疏水性交聯(lián)的芳香族聚合物，其為植物細(xì)胞壁的一個(gè)主要成分，代表大約四分之一至三分 之一的木材干重。半纖維素是支鏈的異質(zhì)聚合物，其具有隨機(jī)的無(wú)定形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中包括一些不同 的糖分子，例如木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖和阿拉伯糖。木糖是半纖維素中存在 的最常見(jiàn)的糖分子。木糖和阿拉伯糖均為戊糖——存在于植物材料中的聚合五碳糖。半纖維素酶分解半纖維素結(jié)構(gòu)。半纖維素酶的使用引起木聚糖骨架的分解以及側(cè) 鏈形成戊糖，例如木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖以及其它的糖和多糖。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人 員明顯的是多數(shù)商售的半纖維素酶制劑也具有纖維素酶活性。因此，本公開(kāi)中所使用的第 一個(gè)酶制劑(即半纖維素酶制劑)可能具有大約10%至大約90%的半纖維素酶活性，優(yōu)選 為大約30%至大約90%的半纖維素酶活性，更優(yōu)選為大約50%或更多(例如至大約90% ) 的半纖維素酶活性。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，半纖維素酶優(yōu)先作用于木聚糖的木糖殘基的 3 _1，4鍵和甘露聚糖的甘露糖殘基的0-1，4鍵。纖維素是線性的葡萄糖聚合物，其中葡萄糖殘基由— 4)糖苷鍵連接在一 起。纖維素酶通過(guò)打斷糖苷鍵催化纖維素水解為較小的聚合物單元。內(nèi)纖維素酶通常 切割纖維素內(nèi)部的糖苷鍵以產(chǎn)生較小的多糖鏈；而外纖維素酶能夠從纖維素鏈的末端切掉 2至4個(gè)葡萄糖單元。纖維素酶通常不能將纖維素切割成單個(gè)的葡萄糖分子。相反，纖維二糖酶或3 _葡萄糖苷酶催化3 _糖苷鍵水解，從而釋放至少一個(gè)葡萄 糖分子。因此葡萄糖苷酶能夠切割纖維二糖，纖維二糖由糖苷鍵連接的兩個(gè)葡萄 糖分子組成。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到酶可能對(duì)不同的底物顯示出不同的活性。如本文所用， 當(dāng)酶對(duì)某底物的相對(duì)活性比對(duì)于其它可能的底物高的時(shí)候，該酶制劑“優(yōu)先作用于”該底 物。例如，相對(duì)于作用域纖維素以產(chǎn)生葡萄糖這種活性來(lái)說(shuō)，半纖維素酶將會(huì)優(yōu)先作用于半 纖維素以產(chǎn)生戊糖。酶制劑可以是單一的酶或多個(gè)酶的組合。雖然可以從一些來(lái)源例如細(xì)菌、酵母或真菌的天然培養(yǎng)物中分離酶制劑，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到使用重組技術(shù)產(chǎn)生的酶。在一些具體實(shí)施方式
中，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)本申請(qǐng)中描述的兩步酶水解方法能夠能夠 提高所產(chǎn)生的富含糖的工藝流中的總固體含量。如本文所使用的“總固體含量”是指原料中可溶和不可溶材料的總量。例如，在木 質(zhì)纖維素原料中，可溶性材料包括單糖、一些寡糖、有機(jī)酸、抽提物和從自動(dòng)水解產(chǎn)生的低 分子量化合物。不可溶材料包括纖維素、木質(zhì)素和半纖維素。由于粘性高，所以不可溶材料 含量高的懸浮液通常難以被處理。此外，即使并非不可能，但是難以通過(guò)常規(guī)泵抽過(guò)程混 合或處理高粘性混合物。在一些具體實(shí)施方式
中，本申請(qǐng)中描述的富含糖的工藝流含有大 約15%以上的總固體含量。在其它具體實(shí)施方式
中，富含糖的工藝流含有大約15%至大約 30%的總固體含量。在進(jìn)一步的具體實(shí)施方式
中，富含糖的工藝流可以含有高達(dá)大約50% (例如，大約15%至大約50%，優(yōu)選為大約30%至大約50% )的總固體含量。不被特別的理論所限制，本申請(qǐng)人注意到通過(guò)以兩個(gè)步驟進(jìn)行酶水解，半纖維素 酶，特別是木聚糖酶不會(huì)暴露于第二個(gè)酶水解步驟中產(chǎn)生的抑制性濃度的糖單體和二體， 特別是葡萄糖和纖維二糖。第一個(gè)酶水解步驟使用第一個(gè)酶制劑，其優(yōu)選包含半纖維素酶。如本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的，半纖維素制劑也具有纖維素酶活性。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第一個(gè)酶 制劑是木聚糖酶混合物，例如DyadicXBP 。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第一個(gè)酶制劑是 AlternaFuellOOL 。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以使用酶制劑的組合。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第一個(gè)酶制劑將具有大約10%至大約90%的半纖維素酶活性和大約90%至大約10% 的纖維素酶活性。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，半纖維素酶的活性為大約30%至大約90%，纖 維素酶的活性為大約70%至大約10%。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，半纖維素酶的活性為大 約50%至大約90%，纖維素酶的活性為大約50%至大約10%。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，使用酸流或堿流調(diào)節(jié)過(guò)程的pH，從而原料的pH為適合于 酶的活性。在優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，將PH調(diào)整為大約4. 5至大約6. 0。第一個(gè)酶過(guò)程的溫度也是可以控制的。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，將過(guò)程的溫度調(diào) 整為大約20°C至大約70°C。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第一個(gè)酶過(guò)程在大約30°C至大約 70°C進(jìn)行?？梢允褂瞄g接冷卻水將該過(guò)程冷卻或者使用間接加熱流將該過(guò)程加熱，或者通 過(guò)本領(lǐng)域其它已知的方法進(jìn)行。對(duì)原料進(jìn)行第一個(gè)酶過(guò)程的結(jié)果是產(chǎn)生低粘性的流出流，其可能含有木聚糖、纖 維二糖、葡萄糖、木糖、木質(zhì)素、灰和有機(jī)酸。低粘性的流出流的粘性可能比原料漿低至少大 約15%，優(yōu)選低至少低大約20%，更優(yōu)選低至少大約50%。一般地，第一個(gè)酶制劑的作用產(chǎn) 生短鏈的多糖(寡糖)，例如纖維二糖，而不是產(chǎn)生大量的單個(gè)葡萄糖分子。不被理論所限 制，我們認(rèn)為應(yīng)該防止第一個(gè)酶制劑中的半纖維素酶被葡萄糖分子所抑制。在一個(gè)可選的具體實(shí)施方式
中，第一個(gè)酶過(guò)程在真空下進(jìn)行，并且產(chǎn)生揮發(fā)性成 分流，可以從低粘性流出流中除去所述揮發(fā)性成分流。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，揮發(fā)性成分 流包括至少一種酵母、真菌、細(xì)菌或酶的抑制性化合物，其存在于第一個(gè)酶水解過(guò)程中，并 且被除掉的揮發(fā)性成分流包括至少一種抑制性化合物。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，揮發(fā)性 成分流中的抑制性化合物可能包含水、乙酸、糠醛、甲酸和其它任何揮發(fā)性有機(jī)化合物。第一個(gè)循環(huán)流
在第一個(gè)具體實(shí)施方式
中，獲得包含來(lái)自于第一個(gè)酶水解過(guò)程中的材料的循環(huán) 流，優(yōu)選將至少一部分的循環(huán)流通過(guò)盤磨機(jī)或一些其它物理修飾(例如降低尺寸)原料的 方式，并且被重新導(dǎo)入第一個(gè)酶水解過(guò)程。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，通過(guò)盤磨機(jī)的那部分循 環(huán)流為大約10%至大約90%。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，來(lái)自第一個(gè)酶水解過(guò)程槽底部的 循環(huán)流被除掉并在被重新導(dǎo)入第一個(gè)酶水解過(guò)程槽之前通過(guò)盤磨機(jī)?？梢詫⒀h(huán)流與新鮮 原料在盤磨機(jī)中混合，或者在重新導(dǎo)入第一個(gè)酶水解過(guò)程槽之前混合。第二個(gè)酶水解步驟在第二個(gè)酶水解過(guò)程中，以第二個(gè)酶制劑處理低粘性流出流以產(chǎn)生富含糖的工藝 流，其富含可發(fā)酵的糖，例如葡萄糖。優(yōu)選地，第二個(gè)酶制劑主要包括纖維素酶活性。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第二個(gè) 酶制劑包含葡萄糖苷酶活性以將二糖和其它葡萄糖小聚合物轉(zhuǎn)化為單體的葡萄糖。在 一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第二個(gè)酶制劑是Novozym 188 ，其可以從Novozymes 獲得。在另一 個(gè)具體實(shí)施方式
中，第二個(gè)酶制劑是NS50073 。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以使用酶制 劑的組合。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，使用酸流或堿流調(diào)節(jié)第二個(gè)酶水解過(guò)程的pH，從而原料 漿的PH處于適合于酶活性的范圍內(nèi)。在優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，將pH調(diào)節(jié)至大約4. 5至 大約5. 4。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，酸流包含任何無(wú)機(jī)酸。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，酸流 包含硝酸、硫酸、磷酸、乙酸和/或鹽酸。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，堿流包含氫氧化鉀、氫氧 化鈉、氫氧化銨、尿素和/或氨。第二個(gè)酶過(guò)程的溫度也是可以控制的。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，將過(guò)程的溫度調(diào) 整為大約20°C至大約70°C。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第二個(gè)酶過(guò)程在大約30°C至大約 70°C進(jìn)行?？梢允褂瞄g接冷卻水將該過(guò)程冷卻或者使用間接加熱流將該過(guò)程加熱，或者通 過(guò)本領(lǐng)域其它已知的方法進(jìn)行。所產(chǎn)生的富含糖的工藝流含有大約5重量％至大約45重量％的可發(fā)酵的糖?？?選的范圍包括大約5%至大約30%，優(yōu)選為大約10%至大約30%，更優(yōu)選為大約15%至大 約25 %，以及大約10 %至大約45 %，優(yōu)選為大約15 %至大約45 %，更優(yōu)選為大約25 %至大 約45%?？蛇x地，富含糖的工藝流還可以含有大約10%至大約60%的總固體含量。真空本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)纖維素原料中存在的某些化合物對(duì)于酶水解和所產(chǎn)生的糖流 的發(fā)酵具有抑制性效應(yīng)。如本文所用的“抑制性化合物”是指對(duì)于酶水解過(guò)程、酵母菌發(fā)酵 或從木質(zhì)纖維素原料中回收醇具有抑制性效應(yīng)的化合物。抑制性化合物的例子包括糠醛、 羥甲基糠醛、有機(jī)酸和酚化合物。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，抑制性化合物是乙酸或甲酸。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在真空下進(jìn)行木質(zhì)纖維素原料的酶水解能夠從原料中除去抑制性 化合物或者除去酶水解中產(chǎn)生的抑制性化合物。在真空下進(jìn)行酶水解步驟從而獲得富含糖 的工藝流和揮發(fā)性成分流。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，揮發(fā)性成分流包括至少一種抑制性 化合物。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，從第一個(gè)酶水解過(guò)程中持續(xù)除去揮發(fā)性成分流。在優(yōu)選 的具體實(shí)施方式
中，通過(guò)在真空壓力下進(jìn)行酶水解而除去揮發(fā)性成分流。在本公開(kāi)的具體實(shí)施方式
中，在微真空下進(jìn)行酶水解過(guò)程。真空可以是700至 50mm Hg(即，容器中的壓力可以為700至50mmHg)。優(yōu)選地，真空為大約600mm Hg以下，更優(yōu)選為大約100mm Hg以下，最優(yōu)選為大約50mm Hg以下。優(yōu)選的，可以應(yīng)用的最大真空為 大約4mm Hg。其它
具體實(shí)施例方式在一些具體實(shí)施方式
中，富含糖的工藝流用于產(chǎn)生源自糖的產(chǎn)品。在本發(fā)明的一 個(gè)具體實(shí)施方式
中，富含糖的工藝流用于通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生醇?？砂l(fā)酵的糖例如葡萄糖和木糖 可以在添加酵母菌之后被發(fā)酵成為醇。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所產(chǎn)生的醇是甲醇、乙醇和 /或丁醇。將認(rèn)識(shí)到，某些為了清楚起見(jiàn)而在分開(kāi)的具體實(shí)施方式
的上下文中描述的那些本 發(fā)明的特征也可以組合在一起而在一個(gè)單一的具體實(shí)施方式
中提供。相反，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn) 而在單一的具體實(shí)施方式
中或單一的方面中提供的本發(fā)明的各個(gè)特征也可以在分開(kāi)的或 任何合適的次級(jí)組合中提供。雖然已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的特異性具體實(shí)施方式
描述了本發(fā)明，但是，很多的替代、修 飾和改變對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。因此，本發(fā)明旨在包括所有落入隨附的權(quán)利要求書 的精神和寬范圍內(nèi)的這樣的替代、修飾和改變。另外，本申請(qǐng)中任何參考文獻(xiàn)的引用或列舉 均不應(yīng)被理解為承認(rèn)這樣的參考文獻(xiàn)對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)是現(xiàn)有技術(shù)。
實(shí)施例通過(guò)以下代表性的實(shí)施例解釋本發(fā)明的實(shí)施。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，可以 在改變實(shí)施例的很多細(xì)節(jié)的同時(shí)仍然實(shí)施本文描述的公開(kāi)物。實(shí)施例1使用NS50073 和Novo 188 降低粘性在攪拌中的反應(yīng)容器中，向1. lkg的水中加入2. llmL的纖維素酶制劑NS 50073 (2. 5% w/w 對(duì)于糖，on sugars)和 1. 26mL 的 3 -葡萄糖苷酶制劑 Novo 188 (1. 5% w/V對(duì)于糖)。使用氫氧化鈉將漿的PH保持在大約4. 8至大約5. 2。使用金屬熱水罩和循 環(huán)熱水水浴將溫度保持在大約50°C至大約55°C。然后關(guān)閉反應(yīng)器并在搖動(dòng)大約20分鐘。在這個(gè)點(diǎn)，中斷攪拌并向反應(yīng)容器中加入356. 7g的極性纖維(濕重)，從而產(chǎn)生 10%的漿濃度。然后關(guān)閉反應(yīng)器并設(shè)定500RPM的搖動(dòng)速度。表1列出了在水解反應(yīng)產(chǎn)生低粘性流出流的各個(gè)時(shí)間所測(cè)定的原料漿的粘性，其 中起始時(shí)間為20分鐘。通過(guò)電機(jī)扭矩測(cè)定粘性。表1 使用NS50073 和Novo 188 的原料漿的扭矩 * 轉(zhuǎn)化因子loz/in = 0. 077061Nm圖3顯示了表1中數(shù)據(jù)的圖形表示，其證明了含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的木 質(zhì)纖維素原料(極性纖維)漿的粘性的降低。從圖3中可以看出，在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)(剛加入極 性纖維之后)，將原料漿與NS50073 和Novo 188 混合所需的扭矩達(dá)到0. 45Nm (牛頓米)。 酶立即開(kāi)始降低原料漿的粘性。在加入酶制劑之后大約1小時(shí)45分鐘，已經(jīng)將粘性降低了 66%。
實(shí)施例2 使用 NS500731"、Novo 188 和 AlternaFuel lOOL 降低粘件在攪拌中的反應(yīng)容器中，向1. lkg的水中加入2. llmL的纖維素酶制劑NS 50073 (2. 5% w/w對(duì)于糖)、1. 26mL的3 -葡萄糖苷酶制劑Novo 188 (1. 5% w/w對(duì)于糖) 和0. 84mL的木聚糖酶AlternaFuel 100L (1. 0% w/w對(duì)于糖)。使用氫氧化鈉將漿的pH保 持在大約4. 8至大約5. 2。使用金屬熱水罩和循環(huán)熱水水浴將溫度保持在大約50°C至大約 55°C。然后關(guān)閉反應(yīng)器并在搖動(dòng)大約40分鐘。在這個(gè)點(diǎn)，中斷攪拌并向反應(yīng)容器中加入356. lg的極性纖維(濕重)，從而產(chǎn)生 10%的漿濃度。然后關(guān)閉反應(yīng)器并設(shè)定250RPM的搖動(dòng)速度。表2顯示了在水解反應(yīng)產(chǎn)生低粘性流出流的各個(gè)時(shí)間所測(cè)定的原料漿的粘性。表2 使用 NS50073 、Novo 188 和 AlternaFuel 100L 的原料漿的扭矩 * 轉(zhuǎn)化因子loz/in = 0. 077061Nm圖4顯示了表2中數(shù)據(jù)的圖形表示，其證明了含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的木 質(zhì)纖維素原料(極性纖維)漿的粘性的降低。從圖4中可以看出，在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)(剛加入 極性纖維之后)，將原料漿與NS50073 、Novo 188 和AlternaFuel 100L 混合所需的扭 矩達(dá)到0.5Nm(牛頓米)。酶立即開(kāi)始降低原料漿的粘性。在加入酶制劑(NS50073 、Novo 188 和AlternaFuel 100L )之后大約1. 05小時(shí)，粘性。圖5是比較圖3和圖4中的圖的圖形表示，其以圖形顯示了原料粘性降低的增長(zhǎng)率。
權(quán)利要求
一種處理包含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的木質(zhì)纖維素原料以產(chǎn)生富含糖的工藝流的方法，所述方法包括a)使用第一個(gè)酶制劑將原料進(jìn)行第一個(gè)酶水解過(guò)程，獲得揮發(fā)性成分流和低粘性流出流；b)使用第二個(gè)酶制劑將低粘性流出流進(jìn)行第二個(gè)酶水解過(guò)程，獲得富含糖的工藝流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中低粘性流出流的粘性比原料至少低15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中低粘性流出流的粘性比原料至少低20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中低粘性流出流的粘性比原料至少低50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中相對(duì)于原料中的纖維二糖來(lái)說(shuō)，第一個(gè)酶制劑優(yōu) 先作用于原料中的半纖維素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一個(gè)酶制劑具有半纖維素酶活性和纖維素酶活性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中第一個(gè)酶制劑具有大約10%至大約90%的半纖維 素酶活性和90%至10%之間的纖維素酶活性。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中第一個(gè)酶制劑具有大約30%至大約90%的半纖維 素酶活性和大約70%至大約10%的纖維素酶活性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中第一個(gè)酶制劑具有大約50%至大約90%的半纖維 素酶活性和大約50%至10%的纖維素酶活性。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中半纖維素酶優(yōu)先作用于木聚糖的木糖殘基的 3 _1，4鍵和甘露聚糖的甘露糖殘基的0-1，4鍵。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中相對(duì)于原料中的木聚糖來(lái)說(shuō)，第二個(gè)酶制劑優(yōu)先 作用于原料中的纖維素和纖維二糖。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中第二個(gè)酶制劑包含葡萄糖苷酶和纖維素酶， 其中葡萄糖苷酶和纖維素酶優(yōu)先作用于纖維二糖和纖維素的0_1，4鍵。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中3_葡萄糖苷酶和纖維素酶將第一個(gè)酶水解過(guò) 程產(chǎn)生的纖維素和寡糖完全轉(zhuǎn)化為單糖。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中至少60%的纖維素和寡糖被轉(zhuǎn)化為單糖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中至少75%的纖維素和寡糖被轉(zhuǎn)化為單糖。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中至少90%的纖維素和寡糖被轉(zhuǎn)化為單糖。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中原料在進(jìn)行步驟(a)之前進(jìn)行激活、抽提、水解和 物理修飾中的至少一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中激活、抽提、水解和物理修飾中的至少一個(gè)通過(guò) 自動(dòng)水解、酸水解、氨激活、盤磨機(jī)處理、硫酸鹽制漿、有機(jī)溶劑制漿、熱水預(yù)處理、氨滲透、 石灰預(yù)處理、苛性溶劑制漿或堿過(guò)氧化物預(yù)處理中的至少一個(gè)產(chǎn)生。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中激活、抽提、水解和物理修飾中的至少一個(gè)包含 通過(guò)蒸汽噴發(fā)進(jìn)行的自動(dòng)水解。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用富含糖的工藝流產(chǎn)生用于發(fā)酵的源自糖 的產(chǎn)物。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用富含糖的工藝流通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生粗制醇流。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中粗制醇流包含大約3%至大約22%(ν/ν)的醇含量。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中粗制醇流包含大約5%至大約22%(ν/ν)的醇含量。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中粗制醇流包含大約8%至大約22%(ν/ν)的醇含量。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中醇是甲醇、乙醇和丁醇中的至少一種。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一個(gè)酶水解過(guò)程中存在至少一個(gè)酵母、真菌、 細(xì)菌和酶抑制性化合物，該方法還包括在真空下操作第一個(gè)酶水解過(guò)程。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中第一個(gè)酶水解過(guò)程在至少IOOmmHg的真空下進(jìn)行。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中還包括在真空下操作第二個(gè)酶水解過(guò)程。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中至少一個(gè)抑制性化合物包括糠醛、HMF、有機(jī)酸、 酚化合物中的至少一個(gè)，該方法還包括在真空下操作第一個(gè)酶水解過(guò)程以減少至少一個(gè)抑 制性化合物的水平。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中至少一個(gè)抑制性化合物包括糠醛、HMF、有機(jī)酸、 酚化合物中的至少一個(gè)，該方法還包括在真空下操作第二個(gè)酶水解過(guò)程以減少至少一個(gè)抑 制性化合物的水平。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在進(jìn)行步驟(a)之前將原料通過(guò)盤磨機(jī)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從步驟(a)獲得循環(huán)流并將該循環(huán)流重新導(dǎo)入 第一個(gè)酶水解過(guò)程。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中一部分的循環(huán)流首先通過(guò)盤磨機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種處理植物材料以釋放可發(fā)酵的糖的方法。更特別地，本發(fā)明公開(kāi)了一種兩步酶水解方法，所述方法用于處理木質(zhì)纖維素材料并產(chǎn)生富含糖的工藝流，然后富含糖的工藝流可進(jìn)行發(fā)酵以產(chǎn)生生物燃料和化學(xué)物質(zhì)。
文檔編號(hào)C08H8/00GK101855358SQ200880115213
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者B·薩維爾, C·石澤, M·J·伯克 申請(qǐng)人:山奧樸達(dá)生物工藝公司