[发明专利]木质纤维素生物质水解产物发酵液体培养基的液体/固体分离方法

说明书

本专利申请要求于2010年4月28日提交的美国临时申请61/328804的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。

发明领域

本发明涉及发酵工艺技术领域。具体地，已经发现通过热处理的应用增加了木质纤维素生物质水解产物发酵液体培养基分离为液体和固体部分的效率。

发明背景

纤维素的和木质纤维素的原料和废物，如农业残留物、木材、林业废物、来自造纸的淤渣、以及市政和工业固体废物，为生产有价值的产物如用作燃料的乙醇以及其他化学品提供了潜在地大量可再生原料。纤维素的和木质纤维素的原料与废物(由碳水化合物多聚体组成)包含纤维素、半纤维素和木质素，一般用多种化学的、机械的和酶学的方法释放主要为己糖和戊糖到水解产物中，这种水解产物能采用生物催化剂发酵生产有用的产物。

除了可代谢糖存在于生物质水解产物中之外，水解产物还包括未消化的木质素和其他生物质成分进入产物分离和下游过程。除了主要产物之外，这些水解产物成分，其混合了生物催化剂和其他发酵液体培养基成分，还需要进行处理。尤其是在燃料乙醇的生产中，其生产体积非常大，净用水与化石能源的使用对燃料乙醇的生产一样重要为最小化净用水，去除了产物的发酵液体培养基可再循环到工艺的早期阶段，或固体可从该液体培养基中分离并且所述液体流可再循环到工艺的早期阶段(被称为逆流)。并且，所述液体流可在可再循环之前用多种方法纯化。所述包含大比例木质素的液体流作为动物饲料营养价值低，但可用作燃料，其燃烧后为整个生产过程提供能量。

对于标准发酵液体培养基和生物材料的废物物流存在处理方法，所述发酵液体培养基不包括生物质水解产物。在这些系统中的组分的混合物不同于在生物质水解产物发酵液体培养基中的那些，因此需要开发特别适宜于有效处理水解产物液体培养基混合物的方法。

在生产乙醇的干磨工艺中，通常使用离心来分离液体和固体。通常使用的高速水平滗析器型离心机在去除悬浮固体方面没有效率，并且在固体脱水方面没有效率。WO2008076716公开了使用阴离子聚合物絮凝剂来提高来自离心机的离心机分离液中的固体附聚以利于后续的固体/液体分离。

加热可在已知系统中的工艺中使用，通常在絮凝剂存在下，如在GB1413236中加热培养物液体培养基(非水解产物)，所述发酵液体培养基包括表面活性剂，在70℃至95℃的温度进行10分钟至30分钟，被任选地使用于回收微生物产生的L-赖氨酸。US4374981公开了从发酵液体培养基(非水解产物)分离肌苷和鸟苷的方法，其包括加热发酵液体培养基到90℃至110℃之间保持五至十分钟，然后通过超滤分离。

US2007017825公开了处理生物材料废物物流的方法，如猪的废物、干酪乳清和牲口棚动物生物材料废物。所述方法包括降解生物材料废物物流的至少一部分生成其他成分或材料，其可被重新导入发酵过程中。处理可包括调节pH和热处理，后接基于密度计的沉淀/附聚移除，如通过离心。

仍需要对于来自发酵液体培养基的生产侧物流的有效的低成本方法，所述发酵液体培养基包括木质纤维素生物质水解产物，尤其是在必须处理大体积液体培养基时。

发明概述

本发明提供了在处理木质纤维素生物质水解产物发酵液体培养基时有效的液体/固体分离的方法。

相应地，本发明提供了从木质纤维素生物质水解产物发酵液体培养基中分离液体部分的方法，其包括：

a)提供包含目标产物的木质纤维素生物质水解产物发酵液体培养基；

b)任选地从(a)的木质纤维素生物质水解产物发酵液体培养基中取出目标产物，产生枯竭的液体培养基；

c)在足以产生液体培养基或枯竭的液体培养基的温度和时间下处理(a)的液体培养基或(b)的枯竭的液体培养基，所述液体培养基或枯竭的液体培养基与各自的(a)的起始的液体培养基或(b)的起始的枯竭的液体培养基相比具有至少约20％降低的滤饼阻力；以及

d)使(c)的处理过的液体培养基或枯竭的液体培养基通过过滤器，从而将液体部分与固体部分分离。

在另一个实施方案中，本发明提供了生产乙醇的方法，其包括：

a)提供包含乙醇产物的木质纤维素生物质水解产物发酵液体培养基；

b)在足以产生加热的液体培养基的温度和时间下处理(b)的发酵液体培养基，所述加热的液体培养基与(a)的起始的液体培养基相比具有至少约20％降低的滤饼阻力；