[发明专利]发酵

说明书

技术领域

本发明涉及用于从得自纤维素的浆料制备目标化学品的方法、用于从得自纤维素的浆料制备目标化学品的系统和发酵的得自纤维素的水解产物的用途。

背景技术

全球变暖、石油消耗和能源安全已成为发展可代替得自石油的燃料(如汽油和柴油)的可再生燃料的主要驱动力。当前，乙醇是最常使用的可再生汽车燃料。它通过纤维素生物质如含糖或含淀粉原料的发酵来大量生产。然而，这些作物的供应相对有限，并且它们中的许多被认为是人类食物来源。另一方面，包含木质素的纤维素生物质(木质纤维生物质)是更为丰富且价格较低的原料，其具有提供更高净能量获得的潜力。在木质纤维素中，纤维素和半纤维素与木质素紧密结合，多酚化合物将纤维素和半纤维素聚合物连接在一起，从而提供了具有刚性和机械强度的木质纤维素。

在从纤维素生物质生产乙醇中，通常使用多种预处理和水解步骤以将所述纤维素和半纤维素多糖降解成能发酵的糖类。然后，通常通过用微生物如酵母发酵而将所述能发酵的糖类转变为乙醇，并通过蒸馏收取乙醇。

在将纤维素生物质用各种酸进行汽蒸和浸渍后，高温下的水解产生了固体和液体的得自纤维素的材料的浆料。酸催化的水解可在两步中进行以同时降解半纤维素和纤维素聚合物，或通过半纤维素的水解进行较温和的预处理，随后进行酶处理以进一步降解纤维素聚合物。

为了促进从酸性水解而获得的水解产物的良好发酵，浆料必须进行过滤和洗涤，通常通过压滤机，以除去浆料的固体级分。然而，过滤和随后的洗涤可导致能发酵的糖类的损失。为了使洗涤顺序优化和使糖损失最小化，需要大量的生产用水，这导致了水解产物的稀释。稀释的水解产物既而又伴有较高的蒸馏成本。此外，在未除去固体级分的情况下的水解产物的发酵不是最佳解决方案，因为固体物料的存在阻止了发酵微生物的再循环，因此需要连续地培养新的发酵生物体，这费力又昂贵。

可通过使用SSF(同时进行糖化水解和发酵)方法而克服与酸性水解有关的一些问题，其中将能够水解多糖的酶和发酵微生物直接与浆料混合。然而，在该情况中，发酵生物体也不能再循环，这具有如上所述的负面后果。此外，酶水解和发酵过程的温度必须相同，这对于两种反应中的任一种都不是最佳的。而且，SSF需要强烈搅拌和冷却所述浆料，这增加了方法的复杂性。

发明内容

总的来说，在现有技术中，对由纤维素和木质纤维生物质来制备乙醇的改进发酵方法存在需求。

本发明的目的是提供从得自纤维素的浆料制备目标化学品如乙醇。

此外，本发明的一些方面的目的是提供所述目标化学品的能量有效的生产。

本发明一些方面的进一步的目的是提供在所述目标化学品生产中的改善的方法经济性。

为了在本发明的某些方面提供本发明所提供的各种特征和组合之目的，下面给出了本发明实施方式的非限定性和分项化的列表。

项目

1.用于提供目标化学品的方法，包括：

a)在容器中提供包含能发酵的糖类的得自纤维素的浆料；

b)从所述得自纤维素的浆料中分离包含部分所述能发酵的糖类的液体级分；

c)将所述液体级分输送到发酵罐中；

d)在所述发酵罐中使所述液体级分中的能发酵的糖类发酵以提供包含所述目标化学品的发酵液；和

e)将所述发酵液返回到所述容器中。

2.根据项目1所述的方法，其中步骤b)的分离在提供所述液体级分和悬浮固体级分的分离器中进行，所述悬浮固体级分返回到所述容器。

3.根据项目1或2所述的方法，其中步骤b)的所述分离包含过滤或倾析。

4.根据任何前述项目所述的方法，其中在步骤e)期间从所述发酵液中收取所述目标化学品。

5.根据项目1-3任一项所述的方法，其中从所述容器中收取所述目标化学品。

6.根据项目5所述的方法，其中所述容器中的温度为至少70℃。

7.根据项目1-3任一项所述的方法，进一步包括：

f)在目标物收取单元中，从所述容器的至少部分内容物中收取所述目标化学品。

8.根据项目4-7任一项所述的方法，其中通过蒸馏进行所述目标化学品的所述收取。

9.根据任何前述项目所述的方法，其中所述目标化学品选自乙醇、丁醇和琥珀酸。

10.根据任何前述项目所述的方法，其中步骤d)包含使所述液体级分接触发酵生物体以得到所述发酵液。

11.根据项目10所述的方法，其中所述发酵生物体保留所述发酵罐中。