加工生物質(zhì)材料相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求以下臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)：2013年3月8日提交的USSN61/774,684；2013年3月8日提交的USSN61/774,773；2013年3月8日提交的USSN61/774,731；2013年3月8日提交的USSN61/774,735；2013年3月8日提交的USSN61/774,740；2013年3月8日提交的USSN61/774,744；2013年3月8日提交的USSN61/774,746；2013年3月8日提交的USSN61/774,750；2013年3月8日提交的USSN61/774,752；2013年3月8日提交的USSN61/774,754；2013年3月8日提交的USSN61/774,775；2013年3月8日提交的USSN61/774,780；2013年3月8日提交的USSN61/774,761；2013年3月8日提交的USSN61/774,723；以及2013年3月15日提交的USSN61/793,336。這些臨時(shí)申請(qǐng)各自的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。發(fā)明背景現(xiàn)今可利用許多潛在的木質(zhì)纖維素原料，包括例如農(nóng)業(yè)殘?jiān)?、木質(zhì)生物質(zhì)、城市廢物、油籽/油餅以及海草。目前，這些材料經(jīng)常未得到充分使用，被用作例如動(dòng)物飼料、生物堆肥材料、在熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)施中燃燒抑或甚至被填埋。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)包括嵌入半纖維素基質(zhì)中由木質(zhì)素圍繞著的結(jié)晶纖維素原纖維。這樣產(chǎn)生了密實(shí)基質(zhì)，所述密實(shí)基質(zhì)難以由酶以及其它化學(xué)、生物化學(xué)和/或生物方法接近。纖維素生物質(zhì)材料(例如，已除去木質(zhì)素的生物質(zhì)材料)更易于由酶和其它轉(zhuǎn)化方法接近，但是即便如此，天然產(chǎn)生的纖維素材料當(dāng)與水解酶接觸時(shí)通常具有低產(chǎn)率(相對(duì)于理論產(chǎn)率)。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)甚至更難以受酶攻擊。此外，每種類型的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)具有其自身特定的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。概述本發(fā)明涉及用于從糖化生物質(zhì)材料產(chǎn)生產(chǎn)物并且純化產(chǎn)物的方法和加工設(shè)備。一般來(lái)說(shuō)，所述方法包括例如用電子束處理具有不順應(yīng)性的生物質(zhì)，并且然后將不順應(yīng)性降低的材料生物化學(xué)地和/或化學(xué)地加工成糖的混合物，例如，木糖和葡萄糖和/或其它產(chǎn)物，如醇類例如乙醇或丁醇、糖醇例如木糖醇、D-乳酸、L-乳酸、琥珀酸或丙酮酸。所述方法包括改質(zhì)或改進(jìn)工藝物流，例如，通過(guò)使用模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)(SMB)(例如，模擬移動(dòng)床色譜法、改進(jìn)的模擬移動(dòng)床色譜法、順序式模擬移動(dòng)床色譜法和/或相關(guān)系統(tǒng))將糖或其它產(chǎn)物與糖化和/或發(fā)酵生物質(zhì)分離，所述模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)利用含有樹(shù)脂的若干個(gè)柱(例如,串聯(lián))，所述柱能夠使各種組分例如糖與其它組分分離。在使工藝物流(例如糖溶液)經(jīng)受模擬移動(dòng)床系統(tǒng)之前，還可對(duì)生物質(zhì)液體進(jìn)行處理以除去經(jīng)常在原料材料的加工期間產(chǎn)生的其它不想要的組分(例如，雜質(zhì))和顏色(例如，有色雜質(zhì)、有色體)。一方面，本發(fā)明涉及改質(zhì)工藝蒸汽的方法，所述方法包括利用模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)(例如，模擬移動(dòng)床色譜法、改進(jìn)的模擬移動(dòng)床色譜法、順序式模擬移動(dòng)床色譜法和/或相關(guān)系統(tǒng))從生物質(zhì)液體中除去不需要的組分。例如，不需要的組分可包括來(lái)自由以下組成的組的組分：有色體、可溶性木質(zhì)素片段、離子化合物和這些的混合物。任選地，糖化生物質(zhì)液體可源自不順應(yīng)性降低的木質(zhì)纖維素或纖維素材料，如其中通過(guò)用電離輻射(例如，呈加速電子的形式)照射處理材料來(lái)降低不順應(yīng)性。任選地，已利用一種或多種酶和/或一種或多種酸(例如，硫酸)將生物質(zhì)糖化。生物質(zhì)液體包括，例如來(lái)自糖化生物質(zhì)的糖溶液和發(fā)酵糖溶液，例如，發(fā)酵以消耗一種或多種可獲得的糖。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，糖化生物質(zhì)液體包括生物質(zhì)(例如，纖維素和/或木質(zhì)纖維素)所包含的一種或多種糖和/或單糖，如選自由以下組成的組的單糖：葡萄糖、木糖、阿拉伯糖以及這些的混合物。任選地，所述一種或多種單糖以約50g/L與約500g/L之間，如約100g/L至約400g/L之間、約150g/L至約350g/L或約175g/L至約275g/L的總濃度存在。此外，本發(fā)明可包括多種方法，其中生物質(zhì)液體以第一濃度進(jìn)入模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)(例如，模擬移動(dòng)床色譜法、改進(jìn)的模擬移動(dòng)床色譜法、順序式模擬移動(dòng)床色譜法和/或相關(guān)系統(tǒng))并且以第二濃度離開(kāi)模擬移動(dòng)床色譜法(例如，其中除去不需要的組分)，所述第二濃度是所述進(jìn)入濃度的約0.1至約0.90倍(例如，如約0.25至約0.8、約0.3至約0.7或約0.40至約0.65倍)。換言之，至少一種組分以它進(jìn)入SMB系統(tǒng)的濃度的0.1至約0.9倍的濃度離開(kāi)SMB系統(tǒng)，例如，如果液體中的至少一種組分的初始濃度是100g/mL，則最終濃度可介于約10與90g/L之間。在一些實(shí)施方式中，糖化生物質(zhì)液體包括少于約1％的懸浮固體，如少于約0.75％、少于約0.5％、少于約0.4％、少于約0.3％、少于約0.25％、少于約0.20％、少于約0.15％、少于約0.10％、少于約0.05％、少于約0.025％或甚至少于約0.010％。此外或獨(dú)立地，任何懸浮固體可具有約0.05微米與約50微米之間，如約0.1微米與約25微米之間、約0.2微米與約10微米、約0.22微米與約5微米或約0.25微米與約1微米之間范圍內(nèi)的粒度。在另一種實(shí)施方式中，在利用模擬移動(dòng)床色譜法(例如，模擬移動(dòng)床色譜法、改進(jìn)的模擬移動(dòng)床色譜法、順序式模擬移動(dòng)床色譜法和/或相關(guān)系統(tǒng))以除去不需要的組分之前，糖化生物質(zhì)液體可通過(guò)選自由以下組成的組的純化方法進(jìn)行處理：色譜法、過(guò)濾、離心、沉淀、蒸餾、絡(luò)合、去電離以及這些方法的組合。在一些實(shí)施方式中，糖化生物質(zhì)液體包括一種或多種糖和一種或多種發(fā)酵產(chǎn)物，如醇，例如乙醇。任選地，所述一種或多種糖包括木糖并且所述一種或多種發(fā)酵產(chǎn)物包括乙醇。任選地，所述一種或多種發(fā)酵產(chǎn)物通過(guò)蒸餾來(lái)分離。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所述方法還包括在利用模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)(例如，模擬移動(dòng)床色譜法、改進(jìn)的模擬移動(dòng)床色譜法、順序式模擬移動(dòng)床色譜法和/或相關(guān)系統(tǒng))之前用脫色劑使糖化生物質(zhì)液體脫色。例如，脫色劑可選自由以下組成的組：粉末狀碳、顆粒狀碳、擠壓碳、骨炭碳、珠活性碳、苯乙烯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、磁性樹(shù)脂、脫色粘土、膨潤(rùn)土、硅鎂土、蒙脫石、纖維棒石(hormite)以及這些的組合。任選地，在脫色之后，如通過(guò)鉑-鈷方法所測(cè)量，溶液可具有小于約100，如小于約50、小于約40、小于約30、小于約20、小于約10、小于約5并且甚至小于約1的顏色。在其它實(shí)施方式中，模擬移動(dòng)床色譜法(例如，模擬移動(dòng)床色譜法、改進(jìn)的模擬移動(dòng)床色譜法、順序式模擬移動(dòng)床色譜法和/或相關(guān)系統(tǒng))系統(tǒng)允許使糖化生物質(zhì)液體與填充在一個(gè)或多個(gè)柱中的一種或多種樹(shù)脂相接觸，以便除去不需要的組分。例如，樹(shù)脂可包括聚苯乙烯樹(shù)脂。或者或另外地，所述一種或多種樹(shù)脂還可包括選自由以下組成的組的側(cè)陽(yáng)離子：Al3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Li+、Na+、K+、Rb+以及這些的組合。任選地，所述一種或多種樹(shù)脂包括選自由以下組成的組的側(cè)鏈官能團(tuán)：磺酸酯基、磺酸基、酯基以及這些的組合。任選地，所述一種或多種樹(shù)脂是交聯(lián)樹(shù)脂，如通過(guò)一種或多種二乙烯基化合物，如二乙烯基苯交聯(lián)。任選地，所述一種或多種樹(shù)脂可以是大致上球形形狀的，并且所述樹(shù)脂可具有介于約100微米至約500微米之間，如約150微米至約400微米之間、約200微米至約350微米之間的粒度。任選地，所述一種或多種樹(shù)脂可具有介于約1g/cc至約1.75g/cc，如約1.1g/cc至約1.4g/cc或約1.2g/cc與約1.35g/cc之間的密度。所述一種或多種樹(shù)脂可具有大于約1.0meq/mL，如大于約1.1、大于約1.2、大于約1.3、大于約1.4、大于約1.6、大于約1.75、大于約2或甚至大于約2.3的離子交換容量。對(duì)源自生物質(zhì)的糖溶液進(jìn)行純化提供可在例如食品、醫(yī)藥或化學(xué)工業(yè)中利用的更有價(jià)值的產(chǎn)品。例如，不含不需要的組分的糖可用作用于人和動(dòng)物消耗的食物來(lái)源。所述糖還可用作技術(shù)上重要的發(fā)酵的碳水化合物來(lái)源?；蛘撸蓪⑦@些糖轉(zhuǎn)化成其它產(chǎn)物，例如，多元醇和糠醛，如2013年3月7日提交的USSN13/934,704中所描述，所述專利的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。本發(fā)明的實(shí)施方式可任選地包括以下總結(jié)的特征中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施方式中，可以任何次序應(yīng)用或使用所選擇的特征，而在其它實(shí)施方式中應(yīng)用或使用特定選擇的順序?？梢廊魏雾樞虿⑶疑踔吝B續(xù)地應(yīng)用或使用個(gè)別特征不止一次。此外，所應(yīng)用或使用的特征的整個(gè)順序或順序的一部分可以任何次序一次性地、重復(fù)地或連續(xù)地加以應(yīng)用或使用。在一些任選的實(shí)施方式中，如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所確定，可用不同的或在適用情況下相同的、設(shè)定的或變化的定量或定性參數(shù)來(lái)應(yīng)用或使用所述特征。例如，如由本領(lǐng)域技術(shù)人員所確定，在適用情況下可改變或設(shè)定特征參數(shù)，如尺寸、個(gè)別尺寸(例如，長(zhǎng)度、寬度、高度)、位置、程度(例如，到何種程度，如不順應(yīng)性程度)、持續(xù)時(shí)間、使用頻率、密度、濃度、強(qiáng)度以及速度。特征例如包括：改質(zhì)工藝物流的方法；利用模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)從糖化生物質(zhì)液體中除去不需要的組分；糖化生物質(zhì)液體是源自已進(jìn)行糖化的不順應(yīng)性降低的纖維素或木質(zhì)纖維素材料；纖維素或木質(zhì)纖維素材料已通過(guò)用電離輻射處理降低了其不順應(yīng)性；纖維素或木質(zhì)纖維素材料已通過(guò)用加速電子處理降低了其不順應(yīng)性；纖維素或木質(zhì)纖維素材料已利用一種或多種酶進(jìn)行糖化；纖維素或木質(zhì)纖維素材料已利用一種或多種酸進(jìn)行糖化；纖維素或木質(zhì)纖維素材料已利用硫酸進(jìn)行糖化；糖化生物質(zhì)液體中的不需要的組分包括有色體；糖化生物質(zhì)液體中的不需要的組分包括可溶性木質(zhì)素片段；糖化生物質(zhì)液體中的不需要的組分包括離子化合物；糖化生物質(zhì)液體包括一種或多種單糖；糖化生物質(zhì)液體包括葡萄糖；糖化生物質(zhì)液體包括木糖；糖化生物質(zhì)液體包括阿拉伯糖；糖化生物質(zhì)液體包括以約50g/L與約500g/L之間的總濃度存在的一種或多種單糖；糖化生物質(zhì)液體包括以約100g/L至約400g/L之間的總濃度存在的一種或多種單糖；糖化生物質(zhì)液體包括以約150g/L至約350g/L之間的總濃度存在的一種或多種單糖；糖化生物質(zhì)液體以第一濃度進(jìn)入模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)并且所述液體以第二濃度離開(kāi)模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)，所述第二濃度是所述第一濃度的約0.1至約0.90倍；糖化生物質(zhì)液體包括少于約1％懸浮固體；糖化生物質(zhì)液體包括少于約0.1％懸浮固體；糖化生物質(zhì)液體包括具有約0.05微米與約50微米之間范圍內(nèi)的粒度的懸浮固體；在利用模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)以除去不需要的組分之前，通過(guò)包括色譜法的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；在利用模擬移動(dòng)床色譜法系統(tǒng)以除去不需要的組分之前，通過(guò)包括過(guò)濾的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；通過(guò)包括離心的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；通過(guò)包括沉淀的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；通過(guò)包括蒸餾的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；通過(guò)包括過(guò)濾的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；通過(guò)包括絡(luò)合的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；通過(guò)包括去電離的方法對(duì)糖化生物質(zhì)液體進(jìn)行改質(zhì)；糖化生物質(zhì)液體包括一種或多種糖以及一種或多種發(fā)酵產(chǎn)物；糖化生物質(zhì)液體包括一種或多種糖以及為發(fā)酵產(chǎn)物的一種或多種醇；糖化生物質(zhì)液體包括一種或多種糖以及為發(fā)酵產(chǎn)物的乙醇；糖化生物質(zhì)液體，其包括木糖和一種或多種發(fā)酵產(chǎn)物；糖化生物質(zhì)液體，其包括木糖和一種或多種發(fā)酵產(chǎn)物；糖化生物質(zhì)液體，其包括一種或多種糖和一種或多種發(fā)酵產(chǎn)物，并且通過(guò)蒸餾來(lái)分離所述發(fā)酵產(chǎn)物；用脫色劑使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用粉末狀碳使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用顆粒狀碳使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用擠壓碳使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用骨炭碳使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用珠活性碳使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用苯乙烯樹(shù)脂使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用丙烯酸樹(shù)脂使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用磁性樹(shù)脂使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用脫色粘土使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用膨潤(rùn)土使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用硅鎂土使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用蒙脫石使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用纖維棒石使糖化生物質(zhì)液體脫色；利用脫色劑使糖化生物質(zhì)液體脫色以使得如通過(guò)鉑-鈷方法所測(cè)量，溶液的顏色是小于約100；使糖化生物質(zhì)液體與填充在一個(gè)或多個(gè)柱中的一種或多種樹(shù)脂相接觸以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與填充在一個(gè)或多個(gè)柱中的一種或多種聚苯乙烯樹(shù)脂相接觸以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)Al3+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)Mg2+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)Ca2+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)Sr2+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)Li1+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)Na1+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)K1+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)Rb1+離子的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)鏈磺酸酯基的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)鏈磺酸基的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有側(cè)鏈酯基的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與填充在一個(gè)或多個(gè)柱中的一種或多種交聯(lián)樹(shù)脂相接觸以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與大致上球形形狀并且具有約100微米與約500微米之間粒度的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有約1g/cc至約1.75g/cc之間密度的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分；使糖化生物質(zhì)液體與具有大于約1meq/mL離子交換容量的一種或多種樹(shù)脂相接觸，所述樹(shù)脂填充在一個(gè)或多個(gè)柱中，以便除去不需要的組分。根據(jù)以下詳細(xì)說(shuō)明、并且根據(jù)權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將是清楚的。附圖描述圖1是示例性模擬移動(dòng)床系統(tǒng)(SMB)的圖解概覽。圖2是示出用于純化糖化材料的工藝的流程圖。圖3是示出用于純化發(fā)酵溶液的工藝的流程圖。詳述使用本文所述的方法和系統(tǒng)，可將例如可來(lái)源于生物質(zhì)(例如，植物生物質(zhì)、動(dòng)物生物質(zhì)、紙和城市廢物生物質(zhì))并且通常可容易獲得但難以加工的纖維素和/或木質(zhì)纖維素原料材料轉(zhuǎn)化成含有糖如木糖和葡萄糖的溶液，所述溶液可任選地進(jìn)一步加工成其它有用產(chǎn)物(例如，醇類如乙醇和丁醇)。包括用于通過(guò)使用模擬移動(dòng)床色譜法(SMB)(例如，模擬移動(dòng)床色譜法、改進(jìn)的模擬移動(dòng)床色譜法、順序式模擬移動(dòng)床色譜法和/或相關(guān)系統(tǒng))從所需糖溶液中除去雜質(zhì)或不需要的組分的方法和系統(tǒng)。例如，使用串聯(lián)色譜柱的系統(tǒng)。本文描述用于制造糖溶液和源自其的產(chǎn)物的方法。這些方法可包括例如任選地機(jī)械處理纖維素和/或木質(zhì)纖維素原料。在此處理之前和/或之后，可用另一種處理(例如照射、蒸汽爆炸、熱解、超聲處理和/或氧化)來(lái)處理原料以降低或進(jìn)一步降低其不順應(yīng)性。此外或可替代地，可用化學(xué)溶液如酸(H2SO4,HCL,H3PO4)、堿(KOH)、氧化劑以及這些的組合處理生物質(zhì)?；瘜W(xué)溶液處理和物理處理可以是按任何次序和任選地重復(fù)應(yīng)用的個(gè)別處理的組合?？赏ㄟ^(guò)添加一種或多種酶和/或一種或多種酸，例如硫酸(例如，1wt.％-10wt.％、1wt.％-5wt.％或更高，例如，10wt.％-20wt.％，或在一些實(shí)施方案中少于10wt.％)糖化處理的(例如，照射的)生物質(zhì)原料來(lái)產(chǎn)生富含糖的溶液。幾種其它產(chǎn)物可源自糖溶液，例如，通過(guò)發(fā)酵成醇如乙醇或通過(guò)還原成糖醇如木糖醇、山梨糖醇等。發(fā)酵的產(chǎn)物可包括糖溶液(例如，第二糖溶液、發(fā)酵溶液)，包括任何未發(fā)酵的糖。在一些實(shí)施方案中，將糖化材料發(fā)酵并且然后發(fā)酵產(chǎn)物(例如，醇、酸)可通過(guò)蒸餾(例如，真空蒸餾)純化或其它手段(例如，在樹(shù)脂上萃取)，從而產(chǎn)生塔底餾分，所述塔底餾分包括富含至少一種未發(fā)酵的糖的溶液。例如，可用將葡萄糖選擇性地發(fā)酵成乙醇的生物體處理糖化材料并且乙醇可蒸餾出，從而產(chǎn)生含有至少約400g/L的木糖(例如至少約10、50、75、100、125、150、175、200、250、325或375g/L)和1％-80％之間的溶解固體(例如1％-10％、10％-20％、20％-30％、30％-40％、40％-50％、50％-60％、60％-70％、70％-80％、5％-25％、25％-50％、50％-75％的溶解固體)的塔底餾分。糖化并且任選地進(jìn)一步加工(例如，發(fā)酵和/或蒸餾)纖維素或木質(zhì)纖維素材料可產(chǎn)生溶液，所述溶液包括一種或多種單糖，例如葡萄糖、木糖和阿拉伯糖。糖化和/或發(fā)酵纖維素或木質(zhì)纖維素生物質(zhì)液體中的這些單糖的總濃度可在約50g/L與500g/L之間(例如，約100與400g/L之間、約150與350g/L之間、約175與275g/L之間)。這些濃度范圍可以是所述溶液的濃縮或稀釋的濃度和/或這些溶液可在本文所述的任何加工之前、期間或之后(例如，在用SMB加工之前、期間或之后)進(jìn)一步濃縮或稀釋。例如，所述溶液可被稀釋為原始體積的約0.10-50倍之間(例如，稀釋約0.1-20倍之間、約0.1-10倍之間、約0.10-8倍之間、約0.25-8倍之間、約0.3-7倍之間、約0.4-6.5倍之間、約0.10-5倍之間、約0.15-3倍之間、約0.1-2.5倍之間、約0.10-1倍之間)，例如，如果原始體積是100L并且溶液被稀釋0.4倍，則最終溶液將是140L。所述溶液可被濃縮(例如，原始體積可被減少)為原始體積的約0.1-0.9倍之間(例如，約0.1與0.75之間、約0.1與0.5之間、約0.1與0.25之間)，例如，如果原始體積是100L并且它被濃縮0.4倍，則最終體積將是60L。在糖化和任選的其它加工(例如，發(fā)酵和/或蒸餾)之后，糖溶液可包括以以下濃度存在的非糖懸浮或溶解固體：達(dá)約50wt.％，例如約1wt.％與50wt.％、約2wt.％與40wt.％之間、約3wt.％與25wt.％之間、約5wt.％與25wt.％之間、約40wt.％與50wt.％之間、約30wt.％與40wt.％之間、約10wt.％與20wt.％之間、約1wt.％與5wt.％之間、約10wt.％與40wt.％之間、少于約50wt.％、少于約40wt.％、少于約30wt.％、少于約20wt.％、少于約10wt.％、少于約5wt.％、少于約1wt.％、少于約0.5wt.％、少于約0.01wt.％。這些溶液可具有較高濁度，例如被測(cè)量為至少約5比濁法濁度單位(NTU)(例如，至少約10NTU、至少約50NTU、至少約100NTU、至少約200NTU、至少約300NTU、至少約400NTU并且甚至大于約500NTU)。經(jīng)常希望除去未溶解的固體和一些溶解的固體。未溶解的固體(例如，殘?jiān)?可通過(guò)過(guò)濾(例如，旋轉(zhuǎn)真空轉(zhuǎn)鼓式過(guò)濾)和離心(例如，連續(xù)離心)除去。一些未溶解的雜質(zhì)可通過(guò)用溶劑如甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙醚和四氫呋喃處理溶液來(lái)沉淀出，并且然后可通過(guò)過(guò)濾或離心除去沉淀物。此外，糖溶液可具有例如，達(dá)約10wt.％的酶(例如，達(dá)約9wt.％、達(dá)約8wt.％、達(dá)約5wt.％、達(dá)約2wt.％、達(dá)約1wt.％、約0.1wt.％與5wt.％之間、約1wt.％與5wt.％之間、約2wt.％與5wt.％之間、約0.1wt.％與1wt.％之間、約0.01wt.％與1wt.％之間、約0.001wt.％與0.1wt.％之間)。酶(例如，酶的部分、蛋白質(zhì))可通過(guò)變性(例如，添加酸、堿，通過(guò)加熱和/或添加溶劑)來(lái)沉淀。用二氧化碳和氫氧化鈣處理(例如，過(guò)度施用石灰)還可有效于沉淀不想要的化合物如木質(zhì)素源性的產(chǎn)物/雜質(zhì)以及酶和蛋白質(zhì)。優(yōu)選地，待通過(guò)SMB加工的溶液具有少于約1％懸浮固體(例如，少于約0.75％、少于約0.5％、少于約0.4％、少于約0.3％、少于約0.2％、少于約0.15％、少于約0.1％、少于約0.05％、少于約0.025％或甚至少于約0.010％、約0.01％-0.1％之間、約0.01％與0.75％之間、約0.01％與0.5％之間、約0.01％與0.25％之間、約0.01％與0.05％之間)。懸浮固體(例如，粒子和聚集體)的粒度和形態(tài)還可廣泛變化。例如，平均粒度(例如，通過(guò)光散射測(cè)定)可在約0.05-50微米(例如，約0.1-25微米、0.2-10微米、0.22-5微米、0.25-1微米)之間。在除去固體之后，溶液可具有小于約50NTU(例如，小于約10NTU、小于約5NTU)的濁度。除了構(gòu)成不想要的組分，從本文所述的生物質(zhì)加工(例如，糖化、發(fā)酵和/或蒸餾)產(chǎn)生的一些有機(jī)和無(wú)機(jī)源性組分可包括可賦予最終產(chǎn)品不合需要的著色的有色體。有機(jī)雜質(zhì)的分子量和官能團(tuán)可極大變化，例如包括羧酸酯基、酯基、酮基、不飽和脂族基、酚基、酰胺基、胺基、羥基和/或芳香族基(例如芳香族生色團(tuán))。有色雜質(zhì)可包括木質(zhì)素和木質(zhì)素源性產(chǎn)物，例如多酚、苯酚、苯酚衍生物、芳香族化合物、可溶性木質(zhì)素片段和不溶性木質(zhì)素片段。其它有色雜質(zhì)源自生物質(zhì)的多糖部分。一些顏色還可與有色無(wú)機(jī)材料(例如，鐵)相關(guān)。在制糖工業(yè)中，所出現(xiàn)的顏色已被分類成至少四組：焦糖、類黑素(melanoids)、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和酚類產(chǎn)品。通常有色雜質(zhì)的量非常低，例如，少于產(chǎn)品的10wt％(例如，小于約5wt.％、少于約1wt.％、少于約0.1wt.％、少于0.01wt.％)。溶液可直接用于本文所述的SMB系統(tǒng)中或溶液可在用于所述SMB系統(tǒng)之前部分或完全脫色。例如，有色雜質(zhì)可被過(guò)濾出溶液、破壞(例如，通過(guò)化學(xué)分解)和/或沉淀出溶液?？墒褂玫囊恍┛赡艿某珓┦欠勰钐肌㈩w粒狀碳、擠壓碳、骨炭碳或珠活性碳或炭黑；苯乙烯樹(shù)脂(例如，DOWEXTMSD-2)、丙烯酸或磁性樹(shù)脂和脫色粘土如膨潤(rùn)土、硅鎂土、蒙脫石、纖維棒石以及這些的組合。離子可通常在除去有機(jī)雜質(zhì)之后除去。離子化合物可以被除去例如通過(guò)使用離子交換樹(shù)脂和/或電滲析法來(lái)除去。在用這些除色劑并且任選地或可替代地利用SMB處理溶液之后，所述溶液的顏色是如通過(guò)鉑-鈷方法(ASTM測(cè)試方法D1209)所測(cè)量小于約200(例如小于100、小于50、小于約40、小于約30、小于約20、小于約10、小于約5、并且甚至小于約1)。SMB與上述方法組合或替代上述方法也可特別有效地用于從糖溶液中除去有機(jī)來(lái)源的有色體。SMB是基于液體流(流動(dòng)相)反向移動(dòng)至恒定固體流(固定相)的色譜技術(shù)，如圖所示1。反向流動(dòng)增強(qiáng)分離潛力，并且因此使得方法更有效。它還允許分離供料材料的連續(xù)流，相較于傳統(tǒng)分批色譜法這改進(jìn)設(shè)備的通量。提供恒定固體流在生產(chǎn)工藝中是不實(shí)際的。因此，作為替代，將固體填充至高壓柱中。如圖1中所描繪，這些柱按順序布置，例如，由四個(gè)區(qū)段組成的環(huán)形成，其中每個(gè)區(qū)段具有一個(gè)或多個(gè)柱。兩個(gè)入口物流(供料和洗脫液)和兩個(gè)出口物流(萃取液和萃余液)以交替順序引導(dǎo)至柱環(huán)和自柱環(huán)引導(dǎo)。因?yàn)樗鲋蝗菀滓苿?dòng)，所述入口和出口位置在液體流動(dòng)方向上以規(guī)則時(shí)間間隔切換，從而模擬柱的反向移動(dòng)。區(qū)段II和III中的流動(dòng)速率是重要的，因?yàn)榉蛛x在此處發(fā)生。區(qū)段I和IV處理產(chǎn)物的“清洗”。離開(kāi)區(qū)段IV的流動(dòng)相被直接再循環(huán)至區(qū)段I。通過(guò)使具有高流動(dòng)速率的保留化合物解除吸附來(lái)在那里再生固體，因此完成柱可被“移動(dòng)”至區(qū)段IV。固定相設(shè)置在(例如，填充在)單獨(dú)柱中，如圖1中的柱1至8所表示。所述柱串聯(lián)連接并且固定相包括能夠使糖溶液與雜質(zhì)分離的樹(shù)脂。通常以珠粒形式利用交聯(lián)(例如，與二乙烯基苯交聯(lián))的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(SAC樹(shù)脂)。這些樹(shù)脂含有磺酸官能團(tuán)，其中質(zhì)子已完全或部分與陽(yáng)離子交換，以使得所述樹(shù)脂包括側(cè)陽(yáng)離子。一些陽(yáng)離子包括，例如，Li+、Na+、K+、Cs+、Rb+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Al3+或這些的組合。所述樹(shù)脂可具有大于約1.0meq/mL(例如，大于約1.1meq/mL、大于約1.2meq/mL、大于約1.3meq/mL、大于約1.4meq/mL、大于約1.6meq/mL、大于約1.74meq/mL、大于約2meq/mL或甚至大于約2.3meq/mL)的離子交換容量。所述珠?？梢允悄z，例如具有由樹(shù)脂限定的窄通道和孔隙中的氫鍵合和游離水。水含量可以是約20％與80％之間(例如，約30％與70％之間、約40％與70％之間、約30％與60％之間、約40％與60％之間、約57％與67％之間、約35％與45％之間、約43％與50％之間、約57％與67％之間、約32％與42％、約58％與68％之間、約52％與58％之間、約46％與52％之間、約37％與43％之間、約53％與59％之間、約45％與52％之間、約45％與55％之間、約43％與50％之間)。糖可進(jìn)入窄通道和孔隙(例如，溶解或擴(kuò)散至這些孔和通道中的水中)和能夠結(jié)合(例如，對(duì)于配體來(lái)說(shuō)，連接)陽(yáng)離子。結(jié)合的程度可取決于糖的結(jié)構(gòu)。例如，葡萄糖和木糖通常比果糖更強(qiáng)地結(jié)合鈣并且因此葡萄糖和木糖更強(qiáng)地被鈣交換SAC樹(shù)脂保留。較大分子，如低聚物和聚合物(例如，先前所討論的一些雜質(zhì)以及二糖、三糖、寡糖、多糖)通常被排除在樹(shù)脂珠粒的較小孔隙和通道之外，并且因此更快地洗脫穿過(guò)固相。一些樹(shù)脂及其用途描述于附錄中，所述附錄的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。例如，可在本文所述的設(shè)備、系統(tǒng)和方法中利用的樹(shù)脂包括DIAIONTMSK1B、DIAIONTMSK1BSK104、DIAIONTMSK1BSK110、DIAIONTMSK1BSK112、DIAIONTMSK1BPK208、DIAIONTMSK1BPK212、DIAIONTMSK1BPK216、DIAIONTMSK1BPK220、DIAIONTMSK1BPK228、DIAIONTMSK1BUBK530、DIAIONTMSK1BUBK550、DIAIONTMSK1BUBK535、DIAIONTMSK1BUBK535、DIAIONTMSK1BUBK555、DIAIONTMSK1BWK10、DIAIONTMSK1BWK11、DIAIONTMSK1BWT100、DIAIONTMSK1BWK40、DOWEX88、DOWEX22、DOWEXMONOSPHERETM88、DOWEXMONOSPHERETM77、DOWEXMONOSPHERETM88以及DOWEXOPTIPORESD-2。珠?？稍诔叽缟献兓Ｍǔ］^小珠?？商峁┨桥c彼此以及與較大分子的更好分離，但這種分離是以較大壓降為代價(jià)。因此，取決于所需的特定糖溶液和分離，可用/制備的珠粒的仔細(xì)選擇是必要的。例如，珠粒通常可以是球形形狀的，其中樹(shù)脂具有介于約100微米至約500微米之間，如約150微米至約400微米之間、約200微米至約350微米之間的平均直徑粒度。較窄珠粒尺寸分布也可以是需要的，例如，其中珠粒尺寸具有大約平均粒度的約+100和-100微米的直徑(例如，+/-50微米、+/-40微米、+/-40微米、+/-30微米、+/-20微米、+/-15微米、+/-10微米)。珠粒的密度可以是例如約1g/cc至約1.75g/cc之間(例如，約1.1-1.4g/cc之間、約1.2-1.35g/cc之間)。SAC樹(shù)脂能夠以廣泛pH范圍(例如，至少約2與10之間)利用。SAC樹(shù)脂還是熱穩(wěn)定的并且可利用至少至約140℃(例如，達(dá)約130℃、達(dá)約120℃)。糖化和/或發(fā)酵原料(例如其可包括木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、甘油、乳糖、木糖醇、溶解固體和醇如乙醇、丁醇)和洗脫液(例如，流動(dòng)相如水、乙腈、乙醚、己烷、丙酮、甲醇和四氫呋喃)被供應(yīng)至系統(tǒng)，如由圖1中的“FEED”和“ELUENT”箭頭所指示。存在兩個(gè)輸出物流：萃取液，其包含更多保留的一種或多種組分；和萃余液，其包含更少保留的一種或多種組分。分離由于供料混合物組分與與柱材料的不同相互作用而發(fā)生。與柱材料更強(qiáng)相互作用的組分被柱材料保留更多(例如，具有更長(zhǎng)保留時(shí)間)并且被更早濃縮在柱中，以使得它們可被攜帶至萃取液中，而較弱相互作用的組分移動(dòng)至萃余液中。柱之間的閥(圖中未示出)在預(yù)定時(shí)間間隔(切換時(shí)間)系統(tǒng)地切換打開(kāi)或關(guān)閉以在分離區(qū)之間引入入口物流(供料和洗脫液)并且抽出出口物流(萃取液和萃余液)。對(duì)閥切換定時(shí)以便模擬固定相的反向移動(dòng)。通過(guò)調(diào)整物流流動(dòng)速率、切換時(shí)間、溫度和洗脫液組成，建立循環(huán)，其中連續(xù)加入供料和洗脫液并且連續(xù)回收高度純化的產(chǎn)物。物流在循環(huán)的每一步向前切換一個(gè)柱，定時(shí)以收集純萃取液和萃余液。由SMB產(chǎn)生的固定相和流動(dòng)相的反向流能夠?qū)崿F(xiàn)固定相和流動(dòng)相的非常有效的利用。在單個(gè)柱系統(tǒng)中，在任何一次分離實(shí)際上在柱的較小部分中發(fā)生，其中柱的剩余部分不進(jìn)行除占據(jù)溶劑和擴(kuò)展譜帶之外的功能。在SMB的情況下，使用一系列較小柱來(lái)代替一個(gè)較大柱。SMB提供實(shí)質(zhì)上“無(wú)限”的柱床長(zhǎng)度，而無(wú)與獲得、操作和維持較大單個(gè)柱相關(guān)的成本。在一些實(shí)施方案中，SMB可從糖化和發(fā)酵生物質(zhì)的塔底餾分提供主要由稀釋在洗脫液中的木糖組成的萃取液(例如至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％或甚至大致上100％純的)。萃余液或廢物流可包含大約所有(例如至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％或甚至大致上100％)不需要的產(chǎn)物(例如，雜質(zhì))，例如雜質(zhì)可包括也用洗脫液稀釋的芳香族生色團(tuán)。SMB方法可通過(guò)改變柱條件來(lái)操作/修改以給出約7.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2、1.5、1.3、1.2或甚至1.1的產(chǎn)物流/供料物流比和約7.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2、1.5、1.3、1.2或甚至1.1的初始廢物流/供料比。如先前所討論，除糖和產(chǎn)物如醇之外，通過(guò)方法如糖化和發(fā)酵源自生物質(zhì)的溶液可包括固體，如各種懸浮或溶解的化合物和/或材料(例如，固體)。例如，溶液可包括酶(例如，酶的部分、活性酶、變性酶)、氨基酸、營(yíng)養(yǎng)素、活細(xì)胞、死細(xì)胞、細(xì)胞碎片(例如，溶解細(xì)胞、酵母提取物)、酸、堿、鹽(例如，鹵化物、硫酸鹽和磷酸鹽、堿(alkai)、堿土、過(guò)渡金屬鹽)、部分水解產(chǎn)物(例如，纖維素和半纖維素片段)、木質(zhì)素、木質(zhì)素殘余物、無(wú)機(jī)固體(例如，含硅材料、粘土、炭黑、金屬)、糖化和/或發(fā)酵生物質(zhì)的殘留物以及其組合。在一些情況下，酶可以作用狀態(tài)存在并且例如，通過(guò)添加酸、堿、加熱和/或添加變性劑或蛋白酶來(lái)變性。使酶變性可有助于其除去，例如，通過(guò)本文所述的方法。用于糖化生物質(zhì)的一些纖維素分解酶在酸性區(qū)例如約pH2與6之間(例如，約3與6之間、約4與6之間、約4與5之間)中作用最佳。待純化(例如，通過(guò)SMB)的溶液可在無(wú)需pH調(diào)節(jié)的情況下使用或任選地pH可在糖化之后向上或向下調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方案中，用于SMB系統(tǒng)中的溶液因此可具有選自廣泛范圍的pH值。任選地，這些雜志可在使生物質(zhì)溶液經(jīng)受SMB之前除去或減少。具體地說(shuō)，可能有益地是除去可涂覆、栓塞、填充或以另外的方式阻礙柱的功能的雜質(zhì)(例如，聚合物、蛋白質(zhì)、沉淀物)。例如，糖溶液可在經(jīng)受SMB方法之前經(jīng)歷純化方法，如轉(zhuǎn)鼓式過(guò)濾、過(guò)濾、過(guò)度施用石灰和或脫色。參考圖2描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。用于制造糖溶液和源自其的產(chǎn)物的方法包括，例如，任選地機(jī)械處理纖維素和/或木質(zhì)纖維素原料。在此處理之前和/或之后，可用另一種處理物理(例如，照射、超聲處理、氧化、蒸汽爆炸和/或熱解)來(lái)處理原料以降低或進(jìn)一步降低其不順應(yīng)性212。通過(guò)例如添加一種或多種酶、酸和加熱(例如，以任何次序和/或組合)糖化214不順應(yīng)性降低的原料來(lái)形成糖溶液。來(lái)自步驟214的糖溶液然后可使用分離方法如SMB216進(jìn)行加工以產(chǎn)生萃余液物流226和萃取液物流224。SMB是產(chǎn)生包括木糖和葡萄糖的萃取溶液的優(yōu)選方法。萃余液包括有色體和離子。在一些實(shí)施方案中，可例如在SMB之前使用另外步驟如離子除去步驟(例如，使用離子交換柱)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可隨后利用SMB，如由圖3所描繪。已描述了步驟212和214。糖化材料可被發(fā)酵312，例如使用選擇性地發(fā)酵一種糖的生物體，例如葡萄糖發(fā)酵生物體。在葡萄糖發(fā)酵步驟中，發(fā)酵的產(chǎn)物是包括發(fā)酵產(chǎn)物木糖、離子和有色體的溶液。發(fā)酵溶液然后可用第一分離方法例如第一SMB步驟316進(jìn)行加工。第一SMB加工產(chǎn)生萃取液324物流，例如含有木糖的溶液。第一SMB加工步驟還產(chǎn)生萃余液326物流，例如，含有發(fā)酵產(chǎn)物離子和有色體的溶液。萃余液物流326可使用第二分離方法330，例如第二SMB步驟進(jìn)行加工。第二SMB步驟可產(chǎn)生萃取液332，例如含有發(fā)酵產(chǎn)物的溶液和萃余液324。在一些實(shí)施方案中，可例如在SMB之前使用另外步驟如離子除去步驟(例如，使用離子交換柱)。在一些實(shí)施方案中，發(fā)酵產(chǎn)物可以是醇(例如，乙醇、丁醇)或酸(例如，丁酸、L-乳酸、D-乳酸)。用于處理原料的系統(tǒng)純化系統(tǒng)、方法和設(shè)備(例如，模擬移動(dòng)床色譜法)可應(yīng)用于已經(jīng)如以上所述和還如本文任何地方所述進(jìn)行加工的材料。例如，用于將原料轉(zhuǎn)化成糖和其它產(chǎn)物的方法可包括例如任選地以物理方式預(yù)處理所述原料，例如，以便在此處理之前和/或之后減小其尺寸，任選地處理所述原料以降低其不順應(yīng)性(例如，通過(guò)照射)，以及糖化所述原料以形成糖溶液(例如，如先前所描述并且在此重復(fù)和擴(kuò)展)。糖化可通過(guò)將原料的分散體在液體介質(zhì)(例如水)中與酶混合來(lái)進(jìn)行，如將在下文中詳細(xì)地討論。在糖化期間或之后，混合物(例如，如果糖化將是部分地或完全地在過(guò)程中進(jìn)行)或溶液可例如通過(guò)管道、有軌車、卡車或駁船運(yùn)輸至制造廠。在工廠，可對(duì)溶液進(jìn)行生物加工(例如發(fā)酵)以產(chǎn)生所需產(chǎn)物或中間體，然后可例如，通過(guò)蒸餾和模擬移動(dòng)床色譜法對(duì)所述產(chǎn)物或中間體進(jìn)行進(jìn)一步加工。個(gè)別的加工步驟、所使用的材料以及可形成的產(chǎn)物和中間體的實(shí)例將在下文詳細(xì)地加以描述。因此，除了這些方法之外，可應(yīng)用純化系統(tǒng)、方法和設(shè)備(例如，模擬移動(dòng)床色譜法)，例如，作為另外的加工步驟。輻射處理原料可用輻射進(jìn)行處理來(lái)改變其結(jié)構(gòu)以降低其不順應(yīng)性。所述處理可例如減小原料的平均分子量、改變?cè)系木w結(jié)構(gòu)和/或增加原料的表面積和/或孔隙率。輻射可以是通過(guò)例如電子束、離子束、100nm至28nm紫外(UV)光、γ或X射線輻射來(lái)進(jìn)行。輻射處理和用于處理的系統(tǒng)在美國(guó)專利8,142,620和美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/417,731中進(jìn)行討論，所述文獻(xiàn)的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。如通過(guò)輻射能量所測(cè)定，各種形式的輻射通過(guò)特定的相互作用使生物質(zhì)電離。重帶電粒子主要通過(guò)庫(kù)侖散射使物質(zhì)電離；此外，這些相互作用產(chǎn)生可進(jìn)一步使物質(zhì)電離的高能電子。α粒子等同于是氦原子核，并且是由各種放射性核的α衰變產(chǎn)生，所述放射性核諸如鉍、釙、砹、氡、鈁、鐳、一些錒系元素(如錒、釷、鈾、镎、鋦、锎、镅和钚)的同位素。電子通過(guò)庫(kù)侖散射和由電子速度變化產(chǎn)生的軔致輻射相互作用。當(dāng)使用粒子時(shí)，它們可以是中性(不帶電)、帶正電或帶負(fù)電的。當(dāng)帶電時(shí)，帶電粒子可以帶有單個(gè)正電荷或負(fù)電荷，或多個(gè)電荷，例如一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或甚至四個(gè)或更多電荷。在希望斷鏈以改變含有碳水化合物的材料的分子結(jié)構(gòu)的情況下，可能希望是帶正電的粒子，部分是由于其酸性性質(zhì)。當(dāng)使用粒子時(shí)，所述粒子可以具有靜止電子的質(zhì)量，或更大，例如靜止電子質(zhì)量的500、1000、1500或2000或更多倍。例如，所述粒子可具有約1原子單位至約150原子單位的質(zhì)量，例如約1原子單位至約50原子單位，或約1至約25，例如1、2、3、4、5、10、12或15原子單位。γ輻射具有進(jìn)入樣品的各種材料中的顯著穿透深度的優(yōu)點(diǎn)。在用電磁輻射進(jìn)行照射的實(shí)施方案中，電磁輻射可具有例如每個(gè)光子大于102eV，例如大于103、104、105、106或甚至大于107eV的能量(以電子伏特計(jì))。在一些實(shí)施方案中，電磁輻射具有每個(gè)光子介于104與107之間，例如介于105與106eV之間的能量。電磁輻射可以具有例如大于1016Hz、大于1017Hz、1018、1019、1020或甚至大于1021Hz的頻率。在一些實(shí)施方案中，電磁輻射具有介于1018與1022Hz之間、例如介于1019至1021Hz之間的頻率。電子轟擊可使用電子束裝置來(lái)進(jìn)行，所述裝置具有小于10MeV，例如，小于7MeV、小于5MeV或小于2MeV，例如，約0.5至1.5MeV、約0.8至1.8MeV，或約0.7至1MeV的標(biāo)稱能量。在一些實(shí)施方式中，標(biāo)稱能量是約500至800keV。電子束可具有相對(duì)較高的總波束功率(所有加速頭的組合波束功率，或如果使用多個(gè)加速器，則為所有加速器和所有頭的組合波束功率)，例如至少25kW，例如至少30、40、50、60、65、70、80、100、125或150kW。在一些情況下，功率甚至高達(dá)500kW、750kW或甚至1000kW或更高。在一些情況下，電子束具有1200kW或更高的波束功率，例如1400、1600、1800或甚至3000kW。此較高總波束功率通常通過(guò)利用多個(gè)加速頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，電子束裝置可包括兩個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)加速頭。使用多個(gè)，其每個(gè)具有相對(duì)較低的波束功率，能防止材料的過(guò)度溫度上升，從而防止材料燃燒，并且還增加材料層厚度中的劑量的均勻性。通常優(yōu)選的是生物質(zhì)材料床具有相對(duì)均勻的厚度。在一些實(shí)施方案中，所述厚度小于約1英寸(例如，小于約0.75英寸、小于約0.5英寸、小于約0.25英寸、小于約0.1英寸、約0.1與1英寸之間、約0.2與0.3英寸之間)。希望盡快地處理材料。一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的是以大于約0.25Mrad/秒，例如，大于約0.5、0.75、1、1.5、2、5、7、10、12、15或甚至大于約20Mrad/秒，例如，約0.25至2Mrad/秒的劑量速率來(lái)進(jìn)行處理。較高劑量速率允許靶(例如所需)劑量的較高通量。較高劑量速率一般需要較高線路速度，以避免材料的熱分解。在一種實(shí)施方式中，對(duì)于約20mm的樣品厚度(例如，具有0.5g/cm3的堆積密度的粉碎的玉米穗軸材料)，將加速器設(shè)定為3MeV、50mA射束電流并且線速度是24英尺/分鐘。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)行電子轟擊直到材料接受至少0.1Mrad、0.25Mrad、1Mrad、5Mrad，例如至少10、20、30或至少40Mrad的總劑量。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)行處理直到材料接受約10Mrad至約50Mrad，例如約20Mrad至約40Mrad，或約25Mrad至約30Mrad的劑量。在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選25至35Mrad的總劑量，其理想地(例如)以5Mrad/次分幾次施加，其中每次施加持續(xù)約一秒?？稍谳椛渲啊⑵陂g、之后和之間使用冷卻方法、系統(tǒng)和設(shè)備，例如利用冷卻螺旋輸送機(jī)和/或冷卻振動(dòng)式輸送機(jī)。使用如以上所討論的多個(gè)頭，可以分多次，例如由幾秒鐘的冷卻間隔開(kāi)的10至20Mrad/次(例如12至18Mrad/次)下的兩次，或7至12Mrad/次(例如5至20Mrad/次、10至40Mrad/次、9至11Mrad/次)的三次處理材料。如本文所討論，用若干相對(duì)較低的劑量而不是一個(gè)高劑量處理材料傾向于防止材料過(guò)熱并且還增加貫穿材料厚度的劑量均勻性。在一些實(shí)施方式中，在每次期間或之后將材料攪拌或以其它方式混合，并且然后平滑成均勻?qū)?，然后再次進(jìn)行下一次，以進(jìn)一步增強(qiáng)處理均勻性。在一些實(shí)施方案中，電子被加速到例如大于75％光速的速度，例如大于85％、90％、95％或99％光速的速度。在一些實(shí)施方案中，本文所述的任何加工發(fā)生在獲得時(shí)就保持干燥或者已例如使用加熱和/或減壓進(jìn)行干燥的木質(zhì)纖維素材料上。例如，在一些實(shí)施方案中，在25℃和50％相對(duì)濕度下測(cè)量得知，纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料具有小于約25wt.％保留水(例如，小于約20wt.％、小于約15wt.％、小于約14wt.％、小于約13wt.％、小于約12wt.％、小于約10wt.％、小于約9wt.％、小于約8wt.％、小于約7wt.％、小于約6wt.％、小于約5wt.％、小于約4wt.％、小于約3wt.％、小于約2wt.％、小于約1wt.％或小于約0.5wt.％。在一些實(shí)施方案中，可使用兩種或更多種電離源，如兩種或更多種電子源。例如，可以任何次序用電子束接著用γ輻射和具有約100nm至約280nm波長(zhǎng)的UV光處理樣品。在一些實(shí)施方案中，用三種電離輻射源處理樣品，如電子束、γ輻射和高能UV光。生物質(zhì)被輸送穿過(guò)處理區(qū)，在處理區(qū)其可用電子來(lái)轟擊?？赡苡欣氖侵貜?fù)處理以更充分地降低生物質(zhì)不順應(yīng)性和/或進(jìn)一步改變生物質(zhì)。具體地說(shuō)，取決于材料的不順應(yīng)性，工藝參數(shù)可在第一(例如，第二、第三、第四或更多)次之后加以調(diào)整。在一些實(shí)施方案中，可使用包括循環(huán)系統(tǒng)的輸送機(jī)，其中生物質(zhì)被多次輸送穿過(guò)以上所述的各種過(guò)程。在一些其它實(shí)施方案中，使用多個(gè)處理裝置(例如，電子束發(fā)生器)處理生物質(zhì)多次(例如，2、3、4或更多次)。在其它實(shí)施方案中，單個(gè)電子束發(fā)生器可為多個(gè)射束(例如，2、3、4或更多個(gè)射束)的來(lái)源，其可用于處理生物質(zhì)。改變含碳水化合物的生物質(zhì)的分子/超分子結(jié)構(gòu)和/或降低含碳水化合物的生物質(zhì)的不順應(yīng)性的效力取決于所使用的電子能和所施加的劑量，而暴露時(shí)間取決于功率和劑量。在一些實(shí)施方案中，調(diào)整劑量速率和總劑量以便不會(huì)破壞(例如燒焦或燃燒)生物質(zhì)材料。例如，碳水化合物不應(yīng)在加工中損壞，以使得它們可從生物質(zhì)完整地例如作為單糖釋放。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)行處理(用任何電子源或源的組合)直到材料接受至少約0.05Mrad，例如，至少約0.1、0.25、0.5、0.75、1.0、2.5、5.0、7.5、10.0、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175或200Mrad的劑量為止。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)行處理直到材料接受0.1-100Mrad、1-200、5-200、10-200、5-150,、50-150Mrad,、5-100、5-50、5-40、10-50、10-75、15-50、20-35Mrad之間的劑量為止。在一些實(shí)施方案中，使用相對(duì)較低的輻射劑量例如以增加纖維素或木質(zhì)纖維素材料的分子量(用本文所述的任何輻射源或源的組合)。例如，至少約0.05Mrad，例如至少約0.1Mrad或至少約0.25、0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0或至少約5.0Mrad的劑量。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)行照射直到材料接受0.1Mrad與2.0Mrad之間，例如0.5Mrad與4.0Mrad之間或1.0Mrad與3.0Mrad之間的劑量。還可希望同時(shí)或依序地從多個(gè)方向照射，以便實(shí)現(xiàn)所需程度的輻射穿透至材料中。例如，取決于材料如木材的密度和水分含量和所使用的輻射源的類型(例如，γ或電子束)，進(jìn)入材料中的最大輻射穿透可以是僅約0.75英寸。在這類情況下，較厚部分(達(dá)1.5英寸)可通過(guò)首先從一側(cè)照射材料并且然后使材料翻轉(zhuǎn)且從另一側(cè)照射來(lái)進(jìn)行照射。從多個(gè)方向照射可特別適用于電子束輻射，電子束比γ輻射照射更快，但通常不能實(shí)現(xiàn)同樣大的穿透深度。輻射不透材料本發(fā)明可包括在使用輻射不透材料構(gòu)造的拱頂和/或儲(chǔ)槽中加工材料。在一些實(shí)施方式中，選擇輻射不透材料以便能夠防護(hù)部件免受具有高能量的X射線(短波長(zhǎng))的影響，所述X射線會(huì)穿透許多材料。設(shè)計(jì)輻射屏蔽外殼的一個(gè)重要因素是所用材料的衰減長(zhǎng)度，衰減長(zhǎng)度將決定特定材料、材料的共混物或?qū)踊Y(jié)構(gòu)的所需厚度。衰減長(zhǎng)度是輻射被減小至入射輻射的大約1/e(e＝歐拉數(shù))倍時(shí)的穿透距離。雖然幾乎所有的材料在足夠厚的情況下都是輻射不透的，但含有高組成百分比(例如，密度)的具有高Z值(原子序數(shù))的元素的材料具有較短的輻射衰減長(zhǎng)度，并且因此如果使用這類材料，則可提供更薄、更輕的屏蔽。用于輻射屏蔽中的高Z值材料的實(shí)例是鉭和鉛。輻射屏蔽中的另一個(gè)重要參數(shù)是平分距離，平分距離是將使γ射線強(qiáng)度降低50％的特定材料的厚度。作為具有0.1MeV能量的X射線輻射的實(shí)例，平分厚度對(duì)于混凝土是約15.1mm并且對(duì)于鉛是約2.7mm，而在1MeV的X射線能量的情況下，平分厚度對(duì)于混凝土是約44.45mm并且對(duì)于鉛是約7.9mm。輻射不透材料可以是厚的或薄的材料，只要其能夠減小穿過(guò)至另一側(cè)的輻射即可。因此，如果希望特定外殼具有較小壁厚，例如，對(duì)于輕質(zhì)來(lái)說(shuō)或由于尺寸限制，所選擇的材料應(yīng)具有足夠的Z值和/或衰減長(zhǎng)度，以使得其平分長(zhǎng)度小于或等于所需的外殼壁厚。在一些情況下，輻射不透材料可以是層化材料，例如具有較高Z值材料的層，以提供良好屏蔽，和較低Z值材料的層，以提供其它特性(例如，結(jié)構(gòu)完整性、耐沖擊性等)。在一些情況下，層化材料可以是“分級(jí)Z”層壓件，例如包括其中各個(gè)層提供從高-Z連續(xù)地至較低-Z元素的梯度的層壓件。如本文先前所描述，在一些情況下，輻射不透材料可以是連鎖塊，例如，鉛和/或混凝土塊可由NELCOWorldwide(Burlington,MA)供給，并且可利用可重構(gòu)的拱頂。輻射不透材料可使穿過(guò)由所述材料形成的結(jié)構(gòu)(例如，墻壁、門、天花板、外殼、一系列這些或這些的組合)的輻射與入射輻射相比減少至少約10％(例如，至少約20％、至少約30％、至少約40％、至少約50％、至少約60％、至少約70％、至少約80％、至少約90％、至少約95％、至少約96％、至少約97％、至少約98％、至少約99％、至少約99.9％、至少約99.99％、至少約99.999％)。因此，由輻射不透材料制成的外殼可使設(shè)備/系統(tǒng)/部件的暴露減少相同量。輻射不透材料可包括不銹鋼、具有高于25的Z值的金屬(例如，鉛、鐵)、混凝土、泥土、砂及其組合。輻射不透材料可包括在入射輻射的方向上至少約1mm(例如，5mm、10mm、5cm、10cm、100cm、1m以及甚至至少約10m)的屏障。輻射源輻射類型決定著所使用的輻射源以及輻射裝置和相關(guān)設(shè)備的種類。本文所述的例如用于用輻射處理材料的方法、系統(tǒng)和設(shè)備可利用如本文中所述的源以及任何其它有用的源。γ射線源包括放射性核，如鈷、鈣、锝、鉻、鎵、銦、碘、鐵、氪、釤、硒、鈉、鉈以及氙的同位素。X射線源包括電子束與金屬靶(如鎢或鉬或合金)的碰撞或緊湊光源，如由Lyncean商業(yè)化生產(chǎn)的那些。α粒子等同于是氦原子核，并且是由各種放射性核的α衰變產(chǎn)生，所述放射性核諸如鉍、釙、砹、氡、鈁、鐳、一些錒系元素(如錒、釷、鈾、镎、鋦、锎、镅和钚)的同位素。紫外輻射源包括氘燈或鎘燈。紅外輻射源包括藍(lán)寶石、鋅或硒化物窗口陶瓷燈。微波源包括速調(diào)管、Slevin型RF源或使用氫氣、氧氣或氮?dú)獾脑邮?。用于加速粒子的加速器可以是靜電DC、電動(dòng)DC、RF線性波、磁感應(yīng)線性波或連續(xù)波。例如，回旋型加速器可從比利時(shí)的IBA獲得，如RHODOTRONTM系統(tǒng)，而DC型加速器可從RDI(現(xiàn)在是IBAIndustrial)獲得，如離子和離子加速器討論于以下文獻(xiàn)中：IntroductoryNuclearPhysics,KennethS.Krane,JohnWiley&Sons,Inc.(1988),KrstoPrelec,FIZIKAB6(1997)4,177-206；Chu,WilliamT.,“OverviewofLight-IonBeamTherapy”,Columbus-Ohio,ICRU-IAEA會(huì)議,2006年3月18-20日；Iwata,Y.等，“Alternating-Phase-FocusedIH-DTLforHeavy-IonMedicalAccelerators”,ProceedingsofEPAC2006,Edinburgh,Scotland；以及Leitner,C.M.等，“StatusoftheSuperconductingECRIonSourceVenus”,ProceedingsofEPAC2000,Vienna,Austria。電子可由經(jīng)歷β衰變的放射性核產(chǎn)生，如碘、銫、锝和銥的同位素。或者，電子槍可通過(guò)熱離子發(fā)射而用作電子源并且通過(guò)加速電勢(shì)進(jìn)行加速。電子槍產(chǎn)生電子，通過(guò)大的電勢(shì)(例如，大于約50萬(wàn)、大于約100萬(wàn)、大于約200萬(wàn)、大于約500萬(wàn)、大于約600萬(wàn)、大于約700萬(wàn)、大于約800萬(wàn)、大于約900萬(wàn)或甚至大于1000萬(wàn)伏特)使所述電子加速，并且然后在x-y平面上對(duì)其進(jìn)行磁力掃描，其中最初使電子沿加速器管向下在z方向上加速并通過(guò)箔窗口提取。在照射輸送穿過(guò)掃描射束的材料例如生物質(zhì)時(shí)，掃描電子束適用于增加照射表面。掃描電子束也使熱載荷均勻分布于窗口上并且?guī)椭鷾p少由于電子束的局部加熱所致的箔窗口破裂。窗戶箔破裂由于隨后的必要修復(fù)和重新啟動(dòng)電子槍而造成顯著停機(jī)時(shí)間。各種其它照射裝置可在本文所公開(kāi)的方法中使用，包括場(chǎng)電離源、靜電離子分離器、場(chǎng)電離發(fā)生器、熱離子發(fā)射源、微波放電離子源、再循環(huán)或靜電加速器、動(dòng)態(tài)線性加速器、范德格拉夫加速器和折疊式串列加速器。這類裝置公開(kāi)于例如Medoff的美國(guó)專利號(hào)7,931,784中，其全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。電子束可用作輻射源。電子束具有高劑量速率(例如1、5或甚至10Mrad/秒)、高通量、較小的容量和較小的密封設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。電子束還可具有高電效率(例如，80％)，從而允許相對(duì)于其它輻射方法的較低能量使用，這可轉(zhuǎn)化為與所使用的較少量的能量相對(duì)應(yīng)的較低操作成本和較低溫室氣體排放。電子束可例如由靜電發(fā)生器、級(jí)聯(lián)發(fā)生器、互感發(fā)生器、具有掃描系統(tǒng)的低能量加速器、具有線性陰極的低能量加速器、線性加速器和脈沖加速器來(lái)產(chǎn)生。電子還可(例如)通過(guò)斷鏈機(jī)制更有效地引起含碳水化合物的材料的分子結(jié)構(gòu)的改變。此外，具有0.5-10MeV能量的電子可穿透低密度材料，如本文所述的生物質(zhì)材料，例如，具有小于0.5g/cm3堆積密度和0.3-10cm深度的材料。作為電離輻射源的電子可適用于例如相對(duì)薄的材料堆、層或床，例如，小于約0.5英寸，例如，小于約0.4英寸、0.3英寸、0.25英寸或小于約0.1英寸。在一些實(shí)施方案中，電子束的各個(gè)電子的能量是約0.3MeV至約2.0MeV(兆電子伏特)，例如約0.5MeV至約1.5MeV，或約0.7MeV至約1.25MeV。照射材料的方法討論于2011年10月18日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)公布2012/0100577A1中，所述專利申請(qǐng)的整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。電子束照射裝置可商業(yè)上獲得或制造獲得。例如，元件或部件如感應(yīng)器、電容器、殼體、電源、電纜、電線、電壓控制系統(tǒng)、電流控制元件、絕緣材料、微控制器和冷卻設(shè)備可購(gòu)買并且安裝到裝置中。任選地，可改變和/或適配商業(yè)裝置。例如，裝置和部件可購(gòu)自本文所述的任何商業(yè)來(lái)源，包括IonBeamApplications(Louvain-la-Neuve,比利時(shí))、WasikAssociatesInc.(Dracut,MA)、NHVCorporation(日本)、TitanCorporation(SanDiego,CA)、ViviradHighVoltageCorp(Billerica,MA)和/或BudkerLaboratories(俄國(guó))。典型的電子能量可以是0.5MeV、1MeV、2MeV、4.5MeV、7.5MeV或10MeV。典型的電子束照射裝置功率可以是1kW、5kW、10kW、20kW、50kW、60kW、70kW、80kW、90kW、100kW、125kW、150kW、175kW、200kW、250kW、300kW、350kW、400kW、450kW、500kW、600kW、700kW、800kW、900kW或甚至1000kW?？墒褂玫募铀倨靼∟HV照射器中等能量系列EPS-500(例如500kV加速器電壓和65、100或150mA射束電流)、EPS-800(例如800kV加速器電壓和65或100mA射束電流)或EPS-1000(例如1000kV加速器電壓和65或100mA射束電流)。此外，可使用來(lái)自NHV的高能量系列的加速器，如EPS-1500(例如，1500kV加速器電壓和65mA射束電流)、EPS-2000(例如，2000kV加速器電壓和50mA射束電流)、EPS-3000(例如，3000kV加速器電壓和50mA射束電流)以及EPS-5000(例如，5000和30mA射束電流)。考慮電子束照射裝置功率規(guī)格的權(quán)衡因素包括操作成本、投資成本、折舊和裝置占地面積?？紤]電子束照射的暴露劑量水平的權(quán)衡因素是能量成本和環(huán)境、安全和健康(ESH)相關(guān)方面。通常，發(fā)生器容納于例如鉛或混凝土的拱頂中，特別是對(duì)于從在所述過(guò)程中產(chǎn)生的X射線來(lái)產(chǎn)生?？紤]電子能量的權(quán)衡因素包括能量成本。電子束照射裝置可產(chǎn)生固定射束或掃描射束。具有大的掃描掃掠長(zhǎng)度和高掃描速度的掃描射束可能是有利的，因?yàn)檫@將有效地代替大的、固定的射束寬度。此外，可獲得0.5m、1m、2m或更大的可用掃掠寬度。由于較大掃描寬度和局部加熱和窗口故障可能性減少，掃描射束在本文描述的大多數(shù)實(shí)施方案中是優(yōu)選的。電子槍–窗口用于電子加速器的提取系統(tǒng)可包括兩個(gè)窗口箔。兩箔窗口提取系統(tǒng)中的冷卻氣體可以是吹掃氣體或混合物(例如，空氣)或純氣體。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣體是惰性氣體，如氮?dú)?、氬氣、氦氣和或二氧化碳。?yōu)選使用氣體而不是流體，因其使電子束的能量損失最小化。還可使用純氣體的混合物，在撞擊窗口之前在管線中或在窗口之間的空間中預(yù)混合抑或混合?？衫缤ㄟ^(guò)使用熱交換系統(tǒng)(例如，冷凍器)和/或通過(guò)使用來(lái)自冷凝氣體(例如，液氮、液氦)的汽化對(duì)冷卻氣體進(jìn)行冷卻。窗口箔描述于2013年10月10日提交的PCT/US2013/64332中，其全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。輻射處理過(guò)程中的加熱和通量當(dāng)來(lái)自電子束的電子與物質(zhì)在非彈性碰撞中相互作用時(shí)，在生物質(zhì)中可發(fā)生幾種過(guò)程。例如，材料的電離，材料中聚合物的斷鏈，材料中的聚合物的交聯(lián)，材料的氧化，X射線的產(chǎn)生(“軔致輻射”)和分子的振動(dòng)激發(fā)(例如聲子產(chǎn)生)。不受特定機(jī)制束縛，不順應(yīng)性降低可能是由于這些非彈性碰撞作用中的幾種，例如電離、聚合物的斷鏈、氧化和聲子產(chǎn)生所致。這些作用中的一些(例如，尤其是X射線產(chǎn)生)使屏蔽和工程屏障成為必需，例如，在混凝土(或其它輻射不透材料)拱頂中封閉照射過(guò)程。另一種照射作用，即振動(dòng)激發(fā)，等效于加熱樣品。通過(guò)照射來(lái)加熱樣品可有助于降低不順應(yīng)性，但過(guò)度加熱可能會(huì)破壞材料，如將在下文解釋。來(lái)自吸附電離輻射的絕熱溫升(ΔT)由以下等式給出：ΔT＝D/Cp：其中D是平均劑量(以kGy計(jì))，Cp是熱容(以J/g℃計(jì))，并且ΔT是溫度變化(以℃計(jì))。典型的干燥生物質(zhì)材料將具有接近2的熱容。取決于水的量，濕生物質(zhì)將具有更高的熱容，因?yàn)樗臒崛莘浅８?4.19J/g℃)。金屬具有低得多的熱容，例如304不銹鋼具有0.5J/g℃的熱容。針對(duì)不同輻射劑量，生物質(zhì)和不銹鋼中由于即時(shí)輻射吸附所致的溫度變化在以下示出。在較高溫度下，生物質(zhì)將分解，從而導(dǎo)致與估算的溫度變化的極限偏差。針對(duì)生物質(zhì)和不銹鋼計(jì)算的溫度增加。劑量(Mrad)估算的生物質(zhì)ΔT(℃)鋼ΔT(℃)105020050250(分解)1000100500(分解)2000150750(分解)30002001000(分解)4000高溫會(huì)破壞和/或改變生物質(zhì)中的生物聚合物，以使得所述聚合物(例如纖維素)不適合于進(jìn)一步加工。經(jīng)受高溫的生物質(zhì)可能變成黑的、粘的并且釋放指示分解的氣味。這種粘性甚至可能使材料難以輸送。所述氣味可能是難聞的并且是一個(gè)安全問(wèn)題。事實(shí)上，已發(fā)現(xiàn)將生物質(zhì)保持在約200℃以下在本文所述的方法中是有益的(例如約190℃以下、約180℃以下、約170℃以下、約160℃以下、約150℃以下、約140℃以下、約130℃以下、約120℃以下、約110℃以下、約60℃與180℃之間、約60℃與160℃之間、約60℃與150℃之間、約60℃與140℃之間、約60℃與130℃之間、約60℃與120℃之間、約80℃與180℃之間、約100℃與180℃之間、約120℃與180℃之間、約140℃與180℃之間、約160℃與180℃之間、約100℃與140℃之間、約80℃與120℃之間)。已發(fā)現(xiàn)，高于約10Mrad的照射對(duì)于本文描述的方法來(lái)說(shuō)是所希望的(例如降低不順應(yīng)性)。高通量也是所希望的，以使得照射不會(huì)成為加工生物質(zhì)中的瓶頸。處理受劑量速率方程控制：M＝FP/D時(shí)間，其中M是所照射材料的質(zhì)量(kg)，F(xiàn)是所吸附的功率分?jǐn)?shù)(無(wú)單位)，P是所發(fā)射功率(kW＝以MeV計(jì)的電壓x以mA計(jì)的電流)，時(shí)間是處理時(shí)間(秒)，并且D是所吸附劑量(kGy)。在其中吸附的功率分?jǐn)?shù)為固定的、所發(fā)射的功率是恒定的并且需要設(shè)定的劑量的示例性方法中，通量(例如，M，所加工的生物質(zhì))可通過(guò)增加照射時(shí)間來(lái)增加。然而，增加照射時(shí)間而不使材料冷卻可能過(guò)度地加熱材料，如通過(guò)以上所示的計(jì)算所例證。由于生物質(zhì)具有低熱導(dǎo)率(小于約0.1Wm-1K-1)，所以散熱很慢，不像例如金屬(大于約10Wm-1K-1)，金屬可快速地消散能量，只要存在散熱器來(lái)轉(zhuǎn)移能量即可。電子槍–射束阻擋件在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)和方法包括射束阻擋件(例如，光閘)。例如，可使用射束阻擋件快速停止或減少材料的照射而不用關(guān)掉電子束裝置?；蛘?，可在打開(kāi)電子束時(shí)使用射束阻擋件，例如射束阻擋件可阻擋電子束直到實(shí)現(xiàn)所需水平的射束電流。射束阻擋件可置于主要箔窗口與次要箔窗口之間。例如，可安裝射束阻擋件以使得其是可移動(dòng)的，即，以使得其可移入和移出射束路徑。甚至可使用射束的部分覆蓋件，例如以控制照射的劑量。射束阻擋件可安裝到地板上、安裝到生物質(zhì)的輸送機(jī)上、安裝到墻壁上、安裝到輻射裝置(例如，在掃描盒(scanhorn)處)上或者安裝到任何結(jié)構(gòu)支撐件上。優(yōu)選地，相對(duì)于掃描盒固定射束阻擋件，以使得可通過(guò)射束阻擋件有效地控制射束。射束阻擋件可合并鉸鏈、軌道、輪子、狹槽或允許其以移入和移出射束的方式操作的其它裝置。射束阻擋件可由任何材料制成，所述材料將阻擋至少5％的電子，例如至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、至少80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或甚至約100％的電子。射束阻擋件可由金屬制成，所述金屬包括但不限于不銹鋼、鉛、鐵、鉬、銀、金、鈦、鋁、錫、或這些的合金，或用所述金屬制成的層壓件(層化材料)(例如，金屬涂覆的陶瓷、金屬涂覆的聚合物、金屬涂覆的復(fù)合物、多層金屬材料)?？衫缬美鋮s流體(如水溶液或氣體)冷卻射束阻擋件。射束阻擋件可以是部分或完全中空的，例如具有空腔。射束阻擋件的內(nèi)部空間可用于冷卻流體和氣體。射束阻擋件可具有任何形狀，包括扁平、彎曲、圓形、橢圓形、正方形、矩形、斜面以及楔形形狀。射束阻擋件可具有穿孔，以便允許一些電子通過(guò)，從而控制(例如，降低)窗口的全部面積上或窗口的特定區(qū)域中的輻射水平。射束阻擋件可以是例如由纖維或線纜形成的網(wǎng)?？梢黄鸹颡?dú)立使用多個(gè)射束阻擋件來(lái)控制照射。射束阻擋件可例如通過(guò)無(wú)線電信號(hào)遠(yuǎn)程控制或者硬接線至發(fā)動(dòng)機(jī)以將射束移入或移出位置。射束收集器本文所公開(kāi)的實(shí)施方案在利用輻射處理時(shí)還可包括射束收集器。射束收集器的目的是安全吸收帶電粒子束。如同射束阻擋件，射束收集器可用于阻擋帶電粒子束。然而，射束收集器比射束阻擋件穩(wěn)健得多，并且旨在阻擋電子束的全功率持續(xù)一段延長(zhǎng)的時(shí)間。它們通常用于在加速器正打開(kāi)時(shí)阻擋射束。射束收集器還被設(shè)計(jì)成能適應(yīng)由這類射束產(chǎn)生的熱量，并且通常由以下材料如銅、鋁、碳、鈹、鎢或汞制成。射束收集器可例如使用可與射束收集器熱接觸的冷卻流體來(lái)進(jìn)行冷卻。生物質(zhì)材料木質(zhì)纖維素材料包括但不限于木材、刨花板、林業(yè)廢棄物(例如，鋸屑、白楊木、木屑)、草(例如，柳枝稷、芒草、繩草、草蘆)、谷物殘?jiān)?例如，稻殼、燕麥殼、小麥殼、大麥殼)、農(nóng)業(yè)廢棄物(例如，青貯飼料、菜籽稈、小麥稈、大麥稈、燕麥稈、稻草、黃麻、大麻、亞麻、竹子、劍麻、蕉麻、玉米穗軸、玉米秸稈、大豆秸稈、玉米纖維、苜蓿、干草、椰子毛)、糖加工殘?jiān)?例如，甘蔗渣、甜菜漿、龍舌蘭渣)、海藻、海草、糞肥、污水，以及任何這些的混合物。在一些情況下，木質(zhì)纖維素材料包括玉米穗軸。研磨或錘磨的玉米穗軸可以相對(duì)均勻厚度的層散步以用于照射，并且在照射之后易于分散于介質(zhì)中以進(jìn)行進(jìn)一步加工。為了促進(jìn)收獲和收集，在一些情況下使用整個(gè)玉米植株，包括玉米秸桿、玉米粒，并且在一些情況下甚至包括植株的根系。有利地，在玉米穗軸或含有大量玉米穗軸的纖維素或木質(zhì)纖維素材料的發(fā)酵期間不需要另外營(yíng)養(yǎng)物(除了氮源，例如，尿素或氨以外)。玉米穗軸在粉碎之前和之后也更易于輸送和分散，并且與如干草和草的其它纖維素或木質(zhì)纖維素材料相比，具有較小的在空氣中形成爆炸混合物的傾向。纖維素材料包括例如紙、紙制品、廢紙、紙漿、著色紙、裝料紙、涂覆紙、填充紙、雜志、印刷品(例如，書(shū)、目錄、手冊(cè)、標(biāo)簽、日歷、賀卡、宣傳冊(cè)、內(nèi)容說(shuō)明書(shū)、新聞?dòng)眉?、打印紙、涂塑紙(polycoatedpaper)、卡片坯料、卡紙板、紙板、具有高α-纖維素含量的材料如棉花，以及任何這些材料的混合物。例如，紙制品如美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?3/396,365(2012年2月14日提交的Medoff等的“MagazineFeedstocks”)中所描述，所述申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。纖維素材料還可包括已部分或完全脫木素的木質(zhì)纖維素材料。在一些實(shí)例中，可使用其它生物質(zhì)材料，例如淀粉質(zhì)材料。淀粉質(zhì)材料包括淀粉本身，例如玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉或大米淀粉、淀粉衍生物或包括淀粉的材料，如可食用的食品產(chǎn)品或作物。例如，淀粉質(zhì)材料可以是秘魯胡蘿卜、蕎麥、香蕉、大麥、木薯、葛藤、圓齒酢醬草、西米、高粱、普通家用馬鈴薯、甜薯、芋頭、山藥或一種或多種豆類，如蠶豆、扁豆或豌豆。任何兩種或更多種淀粉質(zhì)材料的共混物也是淀粉材料。還可使用淀粉、纖維素和或木質(zhì)纖維素材料的混合物。例如，生物質(zhì)可以是整個(gè)植株、植株的一部分或植株的不同部分，例如，小麥植株、棉花植株、玉米植株、水稻植株或樹(shù)。可通過(guò)本文所述的任何方法處理淀粉質(zhì)材料。可用作原料的微生物材料包括但不限于含有或能夠提供碳水化合物(例如，纖維素)源的任何天然存在或遺傳修飾的微生物或生物體，例如原生生物，例如動(dòng)物原生生物(例如，原生動(dòng)物，如鞭毛蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)和孢子蟲(chóng))和植物原生生物(例如，海藻，如囊泡蟲(chóng)(alveolate)、綠蜘藻(chlorarachniophytes)、隱藻(cryptomonad)、裸藻(euglenid)、灰藻(glaucophyte)、定鞭藻(haptophyte)、紅藻、原生藻菌(stramenopiles)以及綠色植界(viridaeplantae))。其它實(shí)例包括海草、浮游生物(例如，大型浮游生物、中型浮游生物、小型浮游生物、微型浮游生物、超微型浮游生物以及超微微型浮游生物)、浮游植物、細(xì)菌(例如，革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌以及極端微生物)、酵母和/或這些的混合物。在一些情況下，微生物生物質(zhì)可從天然來(lái)源獲得，例如海洋、湖泊、水體例如咸水或淡水，或在陸地上。或者或此外，微生物生物質(zhì)可從培養(yǎng)系統(tǒng)獲得，例如大規(guī)模干燥和濕潤(rùn)培養(yǎng)和發(fā)酵系統(tǒng)。在其它實(shí)施方案中，生物質(zhì)材料，如纖維素、淀粉質(zhì)和木質(zhì)纖維素原料材料，可從已相對(duì)于野生型品種修飾的轉(zhuǎn)基因微生物和植物獲得。這類修飾可以是例如通過(guò)選擇和育種的迭代步驟來(lái)獲得植物中的所需性狀。此外，植物可已經(jīng)相對(duì)于野生型品種將遺傳物質(zhì)移除、修飾、沉默和/或添加。例如，遺傳修飾的植物可通過(guò)重組DNA方法來(lái)產(chǎn)生，其中遺傳修飾包括引入或修飾來(lái)自親本品種的特定基因；或者例如通過(guò)使用轉(zhuǎn)基因育種來(lái)產(chǎn)生，其中將一個(gè)或多個(gè)特定基因從不同物種的植物和/或細(xì)菌中引入到植物中。產(chǎn)生遺傳變異的另一種方式是通過(guò)突變育種，其中新的等位基因從內(nèi)源性基因人工產(chǎn)生。人工基因可通過(guò)多種方式來(lái)產(chǎn)生，包括用例如化學(xué)誘變劑(例如，使用烷化劑、環(huán)氧化物、生物堿、過(guò)氧化物、甲醛)、照射(例如，X射線、γ射線、中子、β粒子、α粒子、質(zhì)子、氘核、UV輻射)和溫度沖擊或其它外部應(yīng)力以及隨后的選擇技術(shù)來(lái)處理植株或種子。提供修飾的基因的其它方法是通過(guò)易錯(cuò)PCR和DNA改組，隨后將所需的修飾的DNA插入到所需植株或種子中。在種子或植株中引入所需遺傳變異的方法包括例如使用細(xì)菌載體、基因槍、磷酸鈣沉淀、電穿孔、基因剪接、基因沉默、脂質(zhì)轉(zhuǎn)染、顯微注射以及病毒載體。另外遺傳修飾的材料已描述于2012年2月14日提交的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)13/396,369中，所述申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文?？墒褂帽疚乃龅娜魏紊镔|(zhì)材料的混合物來(lái)實(shí)踐本文所述的任何方法。生物質(zhì)材料制備–機(jī)械處理生物質(zhì)可呈干燥形式，例如具有小于約35％的水分含量(例如，小于約20％、小于約15％、小于約10％、小于約5％、小于約4％、小于約3％、小于約2％或甚至小于約1％)。生物質(zhì)還可在濕潤(rùn)狀態(tài)下例如作為濕固體、具有至少約10wt％的固體(例如，至少約20wt.％、至少約30wt.％、至少約40wt.％、至少約50wt.％、至少約60wt.％、至少約70wt.％)的漿液或懸浮液傳送。本文公開(kāi)的方法可利用低堆積密度材料，例如已物理預(yù)處理成具有小于約0.75g/cm3，例如，小于約0.7、0.65、0.60、0.50、0.35、0.25、0.20、0.15、0.10、0.05或更小，例如，小于約0.025g/cm3的堆積密度的纖維素或木質(zhì)纖維素原料。使用ASTMD1895B確定堆積密度。簡(jiǎn)單地說(shuō)，所述方法包括用樣品填充具有已知體積的量筒并且獲得樣品重量。堆積密度通過(guò)用樣品重量(克)除以已知的量筒體積(立方厘米)來(lái)計(jì)算。如果需要，可例如通過(guò)Medoff的美國(guó)專利號(hào)7,971,809中所述的方法對(duì)低堆積密度材料進(jìn)行致密化，所述專利的全部公開(kāi)內(nèi)容特此以引用的方式并入。在一些情況下，預(yù)處理加工包括篩選生物質(zhì)材料?？赏ㄟ^(guò)具有所需開(kāi)口尺寸的網(wǎng)或多孔板進(jìn)行篩選，所述開(kāi)口尺寸例如小于約6.35mm(1/4英寸，0.25英寸)(例如，小于約3.18mm(1/8英寸，0.125英寸)、小于約1.59mm(1/16英寸，0.0625英寸)、小于約0.79mm(1/32英寸，0.03125英寸)、例如小于約0.51mm(1/50英寸，0.02000英寸)、小于約0.40mm(1/64英寸，0.015625英寸)、小于約0.23mm(0.009英寸)、小于約0.20mm(1/128英寸，0.0078125英寸)、小于約0.18mm(0.007英寸)、小于約0.13mm(0.005英寸)，或甚至小于約0.10mm(1/256英寸，0.00390625英寸))。在一種配置中，所需生物質(zhì)通過(guò)穿孔或篩網(wǎng)掉落，并且因此不照射大于穿孔或篩網(wǎng)的生物質(zhì)。這些較大材料可例如通過(guò)粉碎來(lái)重新加工，或其可簡(jiǎn)單地從加工中去除。在另一種配置中，照射大于穿孔的材料并且通過(guò)篩選方法來(lái)去除較小材料或?qū)⑵湓傺h(huán)。在此類配置中，輸送機(jī)本身(例如輸送機(jī)的一部分)可為有穿孔的或用網(wǎng)制成。例如，在一個(gè)具體實(shí)施方案中，生物質(zhì)材料可以是濕的并且穿孔或網(wǎng)允許在照射之前將水從生物質(zhì)中排出。材料的篩選還可通過(guò)手動(dòng)方法，例如通過(guò)去除不想要的材料的操作員或機(jī)械體(例如，配備有顏色、反射率或其它傳感器的機(jī)器人)進(jìn)行。篩選還可通過(guò)磁篩選進(jìn)行，其中將磁鐵安置在輸送的材料附近并且通過(guò)磁力去除磁性材料。任選的預(yù)處理加工可包括加熱材料。例如，輸送材料或其它材料的輸送機(jī)的一部分可穿過(guò)加熱區(qū)。加熱區(qū)可例如通過(guò)IR輻射、微波、燃燒(例如，氣體、煤、油、生物質(zhì))、電阻性加熱和/或感線圈來(lái)產(chǎn)生?？蓮闹辽僖粋€(gè)側(cè)面或多于一個(gè)側(cè)面施加熱量，熱量可以是連續(xù)的或周期性的，并且可僅用于部分材料或者用于所有材料。例如，可通過(guò)使用加熱套來(lái)加熱輸送槽的一部分。加熱可例如出于使材料干燥目的。在干燥材料的情況下，在加熱或不加熱的情況下，這還可通過(guò)在正在輸送生物質(zhì)時(shí)，氣體(例如，空氣、氧氣、氮?dú)?、He、CO2、氬氣)在生物質(zhì)上和/或穿過(guò)所述生物質(zhì)的移動(dòng)來(lái)促進(jìn)。任選地，預(yù)處理加工可包括使材料冷卻。冷卻材料描述于Medoff的美國(guó)專利號(hào)7,900,857中，所述專利的公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。例如，可通過(guò)將冷卻流體，例如水(例如，與甘油一起)或氮(例如，液氮)供應(yīng)至輸送槽的底部來(lái)進(jìn)行冷卻?；蛘?，可將冷卻氣體，例如冷凍氮?dú)獯邓偷缴镔|(zhì)材料上或輸送系統(tǒng)下。另一種任選的預(yù)處理加工方法可包括將材料添加至生物質(zhì)或其它原料。另外的材料可例如通過(guò)在輸送生物質(zhì)時(shí)將材料噴淋、噴灑和或傾倒至生物質(zhì)來(lái)添加。可添加的材料包括例如金屬、陶瓷和/或離子，如美國(guó)專利申請(qǐng)公布2010/0105119A1(2009年10月26日提交)和美國(guó)專利申請(qǐng)公布2010/0159569A1(2009年12月16日提交)中所描述，所述專利申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文?？商砑拥娜芜x材料包括酸和堿?？商砑拥钠渌牧鲜茄趸瘎?例如，過(guò)氧化物、氯酸鹽)、聚合物、可聚合單體(例如，含有不飽和鍵)、水、催化劑、酶和/或生物體?？衫缫约兊男问?、作為在溶劑(例如，水或有機(jī)溶劑)中的溶液和/或作為溶液來(lái)添加材料。在一些情況下，溶劑是揮發(fā)性的并且可例如通過(guò)加熱和/或吹送如先前所述的氣體使其蒸發(fā)。添加的材料可在生物質(zhì)上形成均勻涂層或者為不同組分(例如，生物質(zhì)和另外的材料)的均勻混合物。添加的材料可通過(guò)增加照射效率、衰減照射或改變照射效果(例如，從電子束至X射線或加熱)來(lái)調(diào)節(jié)隨后的照射步驟。所述方法可不影響照射，但是可適用于進(jìn)一步的下游加工。添加的材料可例如通過(guò)降低灰塵水平來(lái)有助于輸送材料。生物質(zhì)可通過(guò)皮帶輸送機(jī)、氣動(dòng)輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、料斗、管、手動(dòng)或者通過(guò)這些的組合傳送至輸送機(jī)(例如，用于本文所述的拱頂中的振動(dòng)式輸送機(jī))?？赏ㄟ^(guò)任何這些方法將生物質(zhì)例如掉落、傾倒和/或放置到輸送機(jī)上。在一些實(shí)施方案中，使用封閉的材料分配系統(tǒng)將材料傳送至輸送機(jī)以幫助維持低氧氣氛和/或控制粉塵和細(xì)粉。漂浮的或空氣懸浮的生物質(zhì)細(xì)粉和粉塵是不希望的，因?yàn)檫@些可形成爆炸隱患或損害電子槍的窗口箔(如果所述裝置用于處理材料)?？蓪⒉牧掀秸孕纬扇缦戮鶆蚝穸龋杭s0.0312與5英寸之間(例如，約0.0625與2.000英寸之間、約0.125與1英寸之間、約0.125與0.5英寸之間、約0.3與0.9英寸之間、約0.2與0.5英寸之間、約0.25與1.0英寸之間、約0.25與0.5英寸之間、0.100+/-0.025英寸、0.150+/-0.025英寸、0.200+/-0.025英寸、0.250+/-0.025英寸、0.300+/-0.025英寸、0.350+/-0.025英寸、0.400+/-0.025英寸、0.450+/-0.025英寸、0.500+/-0.025英寸、0.550+/-0.025英寸、0.600+/-0.025英寸、0.700+/-0.025英寸、0.750+/-0.025英寸、0.800+/-0.025英寸、0.850+/-0.025英寸、0.900+/-0.025英寸、0.900+/-0.025英寸。一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)選盡可能快地將材料輸送穿過(guò)電子束以使通量最大化。例如，可以至少1英尺/分鐘，例如至少2英尺/分鐘、至少3英尺/分鐘、至少4英尺/分鐘、至少5英尺/分鐘、至少10英尺/分鐘、至少15英尺/分鐘、20、25、30、35、40、45、50英尺/分鐘的速率輸送材料。輸送速率與射束電流相關(guān)，例如對(duì)于1/4英寸厚的生物質(zhì)和100mA，輸送機(jī)可以約20英尺/分鐘移動(dòng)以提供有用的照射劑量，在50mA下，輸送機(jī)可以約10英尺/分鐘移動(dòng)以提供大約相同的照射劑量。在已輸送生物質(zhì)材料穿過(guò)輻射區(qū)之后，可進(jìn)行任選的后處理加工。任選的后處理加工可以是例如相對(duì)于預(yù)照射加工所描述的方法。例如，生物質(zhì)可篩選、加熱、冷卻和/或與添加劑組合。對(duì)于后照射獨(dú)特的是可發(fā)生自由基的淬滅，例如通過(guò)添加流體或氣體(例如，氧氣、一氧化二氮、氨和/或液體)、使用壓力、加熱和/或添加自由基清除劑進(jìn)行自由基的淬滅。例如，可將生物質(zhì)輸送出封閉的輸送機(jī)并將其暴露于氣體(例如，氧氣)，其在所述氣體中淬滅，從而形成羧基化基團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方案中，生物質(zhì)在照射期間暴露于反應(yīng)性氣體或流體。已照射的生物質(zhì)的淬滅在Medoff的美國(guó)專利號(hào)8,083,906中描述，所述專利的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。如果需要，則可使用除照射之外的一種或多種機(jī)械處理以進(jìn)一步減小含碳水化合物材料的不順應(yīng)性?？稍谡丈渲?、期間和或之后應(yīng)用這些方法。在一些情況下，機(jī)械處理可包括如通過(guò)粉碎(例如切割、研磨、剪切、磨粉或斬切)來(lái)初始制備所接收的原料，例如材料的尺寸縮減。例如，在一些情況下，通過(guò)剪切或切剁來(lái)制備疏松原料(例如，再生紙、淀粉質(zhì)材料或柳枝稷)。機(jī)械處理可減小含碳水化合物材料的堆積密度、增加含碳水化合物材料的表面積和/或降低含碳水化合物材料的一個(gè)或多個(gè)尺寸。或者或此外，可用另一種處理來(lái)處理原料材料，例如化學(xué)處理，如用酸(HCl、H2SO4、H3PO4)、堿(例如KOH和NaOH)、化學(xué)氧化劑(例如，過(guò)氧化物、氯酸鹽和/或臭氧)，照射、蒸汽爆炸、熱解、超聲處理、氧化、化學(xué)處理。所述處理可按任何次序和任何順序和組合。例如，原料材料可首先通過(guò)一種或多種處理方法，例如化學(xué)處理(包括酸水解和與酸水解(例如利用HCl、H2SO4、H3PO4)組合)、輻射、超聲處理、氧化、熱解或蒸汽爆炸進(jìn)行物理處理，并且然后進(jìn)行機(jī)械處理。這個(gè)順序可以是有利的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)一種或多種其它處理(例如照射或熱解)進(jìn)行處理的材料傾向于更易碎，并且因此可更易于通過(guò)機(jī)械處理進(jìn)一步改變材料的結(jié)構(gòu)。作為另一個(gè)實(shí)例，可如本文所述使用輸送機(jī)將原料材料輸送通過(guò)電離輻射并且然后進(jìn)行機(jī)械處理?；瘜W(xué)處理可去除一些或所有木質(zhì)素(例如化學(xué)制漿)并且可使材料部分或完全水解。所述方法還可用于預(yù)先水解的材料。所述方法還可用于未預(yù)先水解的材料。所述方法可用于水解材料和未水解材料的混合物，例如具有約50％或更多的未水解材料、具有約60％或更多的未水解材料、具有約70％或更多的未水解材料、具有約80％或更多的未水解材料或甚至具有90％或更多的未水解材料。除了尺寸縮減(可在加工期間初期和/或后期進(jìn)行)之外，機(jī)械處理還可有利地“打開(kāi)”、“壓緊”、破壞或破碎含碳水化合物材料，從而使材料的纖維素在物理處理期間更易于斷鏈和/或晶體結(jié)構(gòu)破裂。機(jī)械處理含碳水化合物材料的方法包括例如碾磨或研磨?？墒褂美珏N磨機(jī)、球磨機(jī)、膠體磨、圓錐或錐形磨、盤磨機(jī)、輪碾機(jī)、威利磨(Wileymill)、谷物碾磨機(jī)或其它磨進(jìn)行碾磨。可使用例如切割/沖擊型研磨機(jī)進(jìn)行研磨。一些示例性研磨機(jī)包括石料研磨機(jī)、銷棒研磨機(jī)、咖啡研磨機(jī)以及磨盤式研磨機(jī)。研磨或碾磨可例如通過(guò)使銷棒或其它元件往復(fù)移動(dòng)來(lái)提供，在銷棒碾磨機(jī)中就是這樣。其它機(jī)械處理方法包括機(jī)械撕破或撕裂、對(duì)纖維施加壓力的其它方法以及空氣摩擦碾磨。合適的機(jī)械處理進(jìn)一步包括繼續(xù)進(jìn)行由先前加工步驟引發(fā)的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)破裂的任何其它技術(shù)。機(jī)械供料制備系統(tǒng)可被配置成產(chǎn)生具有特定特征(例如像特定最大尺寸、特定長(zhǎng)寬比或特定表面積比)的流。物理制備可提高反應(yīng)速率、改進(jìn)材料在輸送機(jī)上的移動(dòng)、改進(jìn)材料的照射分布、改進(jìn)材料的輻射均勻度、或減少打開(kāi)材料并使其對(duì)于方法和/或試劑(如溶液中的試劑)更易接近所需要的加工時(shí)間。可控制(例如，增加)原料的堆積密度。在一些情況下，可能希望例如通過(guò)使材料致密化(例如，致密化可使將其運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地點(diǎn)更容易并且成本更低)，并且隨后使材料恢復(fù)到較低堆積密度狀態(tài)(例如，在運(yùn)輸之后)來(lái)制備低堆積密度材料?？墒共牧现旅芑?，例如從小于約0.2g/cc至大于約0.9g/cc(例如，小于約0.3g/cc至大于約0.5g/cc、小于約0.3g/cc至大于約0.9g/cc、小于約0.5g/cc至大于約0.9g/cc、小于約0.3g/cc至大于約0.8g/cc、小于約0.2g/cc至大于約0.5g/cc)。例如，可通過(guò)在Medoff的美國(guó)專利號(hào)7,932,065和國(guó)際公布號(hào)WO2008/073186(2007年10月26日提交，以英語(yǔ)公布并且指定美國(guó))中公開(kāi)的方法和設(shè)備來(lái)使材料致密化，所述專利的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文?？赏ㄟ^(guò)本文所述的任何方法來(lái)加工致密化的材料，或由本文所述的任何方法加工的任何材料可隨后致密化。在一些實(shí)施方案中，待加工的材料呈纖維材料形式，其包括通過(guò)剪切纖維源來(lái)提供的纖維。例如，可用旋轉(zhuǎn)刀切割機(jī)來(lái)進(jìn)行剪切。例如，可例如在旋轉(zhuǎn)刀切割機(jī)中剪切例如具有不順應(yīng)性的或不順應(yīng)性水平已減小的纖維源，以提供第一纖維材料。使第一纖維材料通過(guò)例如具有1.59mm或更小(1/16英寸，0.0625英寸)的平均開(kāi)孔尺寸的第一篩網(wǎng)，以提供第二纖維材料。如果需要，可在剪切之前例如用切碎機(jī)切割纖維源。例如，當(dāng)使用紙作為纖維源時(shí)，可首先使用切碎機(jī)，例如反相旋轉(zhuǎn)螺旋切碎機(jī)(如由Munson(Utica,N.Y.)制造的那些)將紙切割成例如1/4-英寸至1/2-英寸寬的條。作為切碎的替代方案，可通過(guò)使用閘刀式切割機(jī)切割至所需尺寸來(lái)減小紙的尺寸。例如，閘刀式切割機(jī)可用于將紙切割成例如10英寸寬×12英寸長(zhǎng)的片。在一些實(shí)施方案中，剪切纖維源和使所得第一纖維材料通過(guò)第一篩網(wǎng)是同時(shí)進(jìn)行的。還可以在分批型過(guò)程中進(jìn)行剪切和通過(guò)。例如，旋轉(zhuǎn)刀切割機(jī)可用于同時(shí)剪切纖維源和篩選第一纖維材料。旋轉(zhuǎn)刀切割機(jī)包括料斗，所述料斗可裝載有通過(guò)切碎纖維源制備的切碎的纖維源。在一些實(shí)施方式中，在糖化和/或發(fā)酵之前對(duì)原料進(jìn)行物理處理。物理處理方法可包括一種或多種本文所述的任何那些方法，如機(jī)械處理、化學(xué)處理、照射、超聲處理、氧化、熱解或蒸汽爆炸。處理方法可以兩種、三種、四種或甚至所有這些技術(shù)的組合使用(以任意順序)。當(dāng)使用多于一種處理方法時(shí)，所述方法可同時(shí)或不同時(shí)應(yīng)用。改變生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)的其它方法也可單獨(dú)使用或與本文所公開(kāi)的方法組合使用?？墒褂玫臋C(jī)械處理以及機(jī)械處理的含碳水化合物材料的特征在2011年10月18日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)公布2012/0100577A1中進(jìn)一步詳細(xì)描述，所述專利申請(qǐng)公布的全部公開(kāi)內(nèi)容特此以引用的方式并入本文。超聲處理、熱解、氧化、蒸汽爆炸如果需要，代替照射或除照射之外，可使用一種或多種超聲處理、熱解、氧化或蒸汽爆炸方法，以減小或進(jìn)一步減小含碳水化合物材料的不順應(yīng)性。例如，可在照射之前、期間和或之后應(yīng)用這些方法。這些方法在Medoff的美國(guó)專利號(hào)7,932,065中詳細(xì)描述，所述專利的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。中間體和產(chǎn)物使用本文所述的方法，可將生物質(zhì)材料轉(zhuǎn)化成一種或多種產(chǎn)物，如能量、燃料、食品以及材料。例如，中間體和產(chǎn)物如有機(jī)酸、有機(jī)酸的鹽、酸酐、有機(jī)酸的酯以及燃料，例如用于內(nèi)燃機(jī)的燃料或用于燃料電池的原料。本文描述了可使用纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料作為原料的系統(tǒng)和方法，所述纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料容易獲得但可能常常難以加工，例如城市廢物流和廢紙流，如包括報(bào)紙、牛皮紙(Kraft)、瓦楞紙或這些的混合物的流。產(chǎn)物的具體實(shí)例包括但不限于氫、糖(例如，葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、果糖、二糖、寡糖以及多糖)、醇(例如，一元醇或二元醇，如乙醇、正丙醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇或正丁醇)、水合醇或含水醇(例如，含有大于10％、20％、30％或甚至大于40％的水)、生物柴油、有機(jī)酸、烴(例如，甲烷、乙烷、丙烷、異丁烯、戊烷、正己烷、生物柴油、生物汽油以及其混合物)、副產(chǎn)物(例如，蛋白質(zhì)，如纖維素分解蛋白質(zhì)(酶)或單細(xì)胞蛋白質(zhì))，以及呈任何組合或相對(duì)濃度，并且任選地與任何添加劑(例如，燃料添加劑)組合的任何這些產(chǎn)物的混合物。其它實(shí)例包括羧酸、羧酸的鹽、羧酸與羧酸的鹽的混合物以及羧酸的酯(例如，甲基、乙基和正丙基酯)、酮(例如，丙酮)、醛(例如，乙醛)、α和β不飽和酸(例如，丙烯酸)以及烯烴(例如，乙烯)。其它醇和醇衍生物包括丙醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、糖醇(例如，赤蘚醇、乙二醇、甘油、山梨醇、蘇糖醇阿糖醇、核糖醇、甘露醇、半乳糖醇、巖藻糖醇、艾杜醇、異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、木糖醇以及其它多元醇)以及任何這些醇的甲基或乙基酯。其它產(chǎn)物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、D-乳酸、L-乳酸、丙酮酸、聚乳酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、戊酸、己酸、3-羥基丙酸、棕櫚酸、硬脂酸、草酸、丙二酸、戊二酸、油酸、亞油酸、乙醇酸、γ-羥基丁酸以及其混合物、任何這些酸的鹽、任何酸及其相應(yīng)鹽的混合物。以上產(chǎn)物與彼此和/或以上產(chǎn)物與其它產(chǎn)物(所述其它產(chǎn)物可通過(guò)本文所述的方法或以其它方式制備)的任何組合可包裝在一起并且作為產(chǎn)品來(lái)出售。產(chǎn)物可組合，例如，混合、共混或共同溶解，或可簡(jiǎn)單地包裝在一起或一起出售。本文所述的任何產(chǎn)物或產(chǎn)物的組合可在出售產(chǎn)物之前，例如，純化或分離之后或甚至在包裝之后進(jìn)行消毒或滅菌，以中和可存在于產(chǎn)物中的一種或多種可能不希望的污染物?？捎美缧∮诩s20Mrad，例如約0.1至15Mrad、約0.5至7Mrad或約1至3Mrad劑量的電子轟擊進(jìn)行所述消毒。本文所述的方法可產(chǎn)生適用于產(chǎn)生在工廠的其它部分使用(熱電聯(lián)產(chǎn))或在公開(kāi)市場(chǎng)上出售的蒸汽和電力的各種副產(chǎn)物流。例如，由燃燒副產(chǎn)物流產(chǎn)生的蒸汽可用于蒸餾過(guò)程。作為另一個(gè)實(shí)例，由燃燒副產(chǎn)物流產(chǎn)生的電力可用于為在預(yù)處理中使用的電子束發(fā)生器提供動(dòng)力。用于產(chǎn)生蒸汽和電力的副產(chǎn)物來(lái)源于整個(gè)過(guò)程的眾多來(lái)源。例如，廢水的厭氧消化可產(chǎn)生甲烷含量高的沼氣和少量廢棄生物質(zhì)(污泥)。作為另一個(gè)實(shí)例，可使用糖化后和/或蒸餾后固體(例如，從預(yù)處理和初級(jí)過(guò)程剩余的未轉(zhuǎn)化的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素)，例如作為燃料燃燒。包括食品和藥物產(chǎn)品的其它中間體和產(chǎn)物描述于2010年5月20日公布的Medoff的美國(guó)專利申請(qǐng)公布2010/0124583A1中，所述專利申請(qǐng)公布的全部公開(kāi)內(nèi)容特此以引用的方式并入。木質(zhì)素源性產(chǎn)物來(lái)自通過(guò)所描述的方法進(jìn)行的木質(zhì)纖維素加工的廢生物質(zhì)(例如，廢木質(zhì)纖維素材料)預(yù)期具有較高的木質(zhì)素含量，并且除了適用于通過(guò)在熱電廠中燃燒來(lái)產(chǎn)生能量之外還可具有作為其它有價(jià)值的產(chǎn)物的用途。例如，木質(zhì)素可以捕獲形式用作塑料，或它可以合成方式升級(jí)成其它塑料。在一些實(shí)例中，它還可轉(zhuǎn)化成木質(zhì)素磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽可用作粘合劑、分散劑、乳化劑或螯合劑。當(dāng)用作粘合劑時(shí)，木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽可例如用于煤塊中，用于陶瓷中，用于粘合炭黑、用于粘合肥料和除草劑，用作粉塵抑制劑，用于制備膠合板和刨花板，用于粘合動(dòng)物飼料，用作玻璃纖維的粘合劑，用作油氈貼的粘合劑和用作土壤穩(wěn)定劑。當(dāng)用作分散劑時(shí)，木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽可用于例如混凝土混合物、粘土和陶瓷、染料和顏料、皮革鞣制和石膏板中。當(dāng)用作乳化劑時(shí)，木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽可用于例如瀝青、顏料和染料、農(nóng)藥以及蠟乳液中。作為螯合劑，木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽可用于例如微量營(yíng)養(yǎng)素系統(tǒng)、洗滌劑和水處理系統(tǒng)中，例如用于鍋爐和冷卻系統(tǒng)。對(duì)于能量產(chǎn)生，木質(zhì)素通常具有比全纖維素(纖維素和半纖維素)更高的能量含量，因?yàn)樗斜热w維素更多的碳。例如，相較于全纖維素的7,000與8,000BTU/磅，干燥木質(zhì)素可具有介于約11,000與12,500BTU/磅之間的能量含量。如此，木質(zhì)素可被致密化并且轉(zhuǎn)化成壓塊和球團(tuán)以用于燃燒。例如，木質(zhì)素可通過(guò)本文所述的任何方法轉(zhuǎn)化成球團(tuán)。對(duì)于較慢燃燒的球團(tuán)或壓塊，可使木質(zhì)素進(jìn)行交聯(lián)，如施加約0.5Mrad與5Mrad之間的輻射劑量。交聯(lián)可得到較慢燃燒的形狀因子?？稍诓淮嬖诳諝獾那闆r下通過(guò)熱解，例如在400℃與950℃之間將形狀因子如球團(tuán)或壓塊轉(zhuǎn)化成“合成煤”或活性炭。在熱解之前，可能希望使木質(zhì)素交聯(lián)以維持結(jié)構(gòu)完整性。糖化為了將原料轉(zhuǎn)化成可被容易加工的形式，可通過(guò)糖化劑(例如酶或酸)將原料中的含有葡聚糖或木聚糖的纖維素水解成低分子量碳水化合物如糖，所過(guò)過(guò)程被稱為糖化。然后，低分子量碳水化合物可用于例如現(xiàn)有制造廠中，如單細(xì)胞蛋白質(zhì)廠、酶制造廠或燃料廠，例如，乙醇制造設(shè)施。原料可使用酶，例如通過(guò)在溶劑例如水溶液中將材料與酶組合來(lái)進(jìn)行水解?；蛘?，可通過(guò)生物體供應(yīng)酶，所述生物體分解生物質(zhì)(如生物質(zhì)的纖維素和/或木質(zhì)素部分)，含有或制造各種纖維分解酶(纖維素酶)、木質(zhì)素酶或各種小分子生物質(zhì)降解代謝物。這些酶可以是協(xié)同作用降解生物質(zhì)的結(jié)晶纖維素或木質(zhì)素部分的酶復(fù)合物。纖維素分解酶的實(shí)例包括：內(nèi)切葡聚糖酶、纖維二糖水解酶和纖維二糖酶(β-葡萄糖苷酶)。在糖化期間，纖維素底物可通過(guò)內(nèi)切葡聚糖酶在隨機(jī)位置初步水解，從而產(chǎn)生低聚中間體。這些中間體隨后被作為外切葡聚糖酶如纖維二糖水解酶的底物，以從纖維素聚合物的末端產(chǎn)生纖維二糖。纖維二糖是水溶性的1,4-連接的葡萄糖二聚體。最后，纖維二糖酶裂解纖維二糖以得到葡萄糖。此過(guò)程的效率(例如，水解時(shí)間和/或水解完全性)取決于纖維素材料的不順應(yīng)性。因此，所處理的生物質(zhì)材料通?？赏ㄟ^(guò)將材料與纖維素酶在流體介質(zhì)(例如水溶液)中組合來(lái)進(jìn)行糖化。在一些情況下，在糖化之前，將材料在熱水中煮沸、浸泡或蒸煮，如2012年4月26日公布的Medoff和Masterman的美國(guó)專利申請(qǐng)公布2012/0100577A1中所描述，所述專利申請(qǐng)公布的全部?jī)?nèi)容并入本文。糖化過(guò)程可在制造廠中的儲(chǔ)罐(例如，具有至少4000、40,000L或500,000L體積的儲(chǔ)罐)中部分或完全地進(jìn)行，和/或可在轉(zhuǎn)運(yùn)中，例如，在軌道車、油罐卡車中或在高級(jí)油輪或船艙中部分或完全地進(jìn)行。完全糖化所需要的時(shí)間將取決于工藝條件和所使用的含碳水化合物材料和酶。如果糖化是在受控的條件下在制造廠中進(jìn)行，則纖維素可在約12-96小時(shí)內(nèi)大致上完全轉(zhuǎn)化成糖，例如葡萄糖。如果糖化是在轉(zhuǎn)運(yùn)中部分或完全地進(jìn)行，則糖化可能花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。通常優(yōu)選在糖化期間例如使用噴射混合對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)容物進(jìn)行混合，如在2010年5月18日提交的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/US2010/035331中所描述，所述申請(qǐng)以英語(yǔ)公布為WO2010/135380并...