[发明专利]加工生物质材料

说明书

本申请为国际申请号为PCT/US2014/021638，国际申请日为2014 年3月7日，发明名称为“加工生物质材料”的PCT申请于2015 年8月27日进入中国国家阶段后申请号为201480011018.X的中国国家阶段专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下临时申请的优先权：2013年3月8日提交的 USSN 61/774,684；2013年3月8日提交的USSN 61/774,773；2013 年3月8日提交的USSN 61/774,731；2013年3月8日提交的USSN 61/774,735；2013年3月8日提交的USSN 61/774,740；2013年3月 8日提交的USSN 61/774,744；2013年3月8日提交的USSN 61/774,746；2013年3月8日提交的USSN 61/774,750；2013年3月 8日提交的USSN 61/774,752；2013年3月8日提交的USSN 61/774,754；2013年3月8日提交的USSN 61/774,775；2013年3月 8日提交的USSN 61/774,780；2013年3月8日提交的USSN 61/774,761；2013年3月8日提交的USSN 61/774,723；以及2013年 3月15日提交的USSN 61/793,336。这些临时申请各自的全部公开内容以引用的方式并入本文。

发明背景

现今可利用许多潜在的木质纤维素原料，包括例如农业残渣、木质生物质、城市废物、油籽/油饼以及海草。目前，这些材料经常未得到充分使用，被用作例如动物饲料、生物堆肥材料、在热电联产设施中燃烧抑或甚至被填埋。

木质纤维素生物质包括嵌入半纤维素基质中由木质素围绕着的结晶纤维素原纤维。这样产生了密实基质，所述密实基质难以由酶以及其它化学、生物化学和/或生物方法接近。纤维素生物质材料(例如，已除去木质素的生物质材料)更易于由酶和其它转化方法接近，但是即便如此，天然产生的纤维素材料当与水解酶接触时通常具有低产率 (相对于理论产率)。木质纤维素生物质甚至更难以受酶攻击。此外，每种类型的木质纤维素生物质具有其自身特定的纤维素、半纤维素和木质素组成。

概述

本发明涉及用于从糖化生物质材料产生产物并且纯化产物的方法和加工设备。一般来说，所述方法包括例如用电子束处理具有不顺应性的生物质，并且然后将不顺应性降低的材料生物化学地和/或化学地加工成糖的混合物，例如，木糖和葡萄糖和/或其它产物，如醇类例如乙醇或丁醇、糖醇例如木糖醇、D-乳酸、L-乳酸、琥珀酸或丙酮酸。所述方法包括改质或改进工艺物流，例如，通过使用模拟移动床色谱法系统(SMB)(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)将糖或其它产物与糖化和/或发酵生物质分离，所述模拟移动床色谱法系统利用含有树脂的若干个柱(例如,串联)，所述柱能够使各种组分例如糖与其它组分分离。在使工艺物流(例如糖溶液)经受模拟移动床系统之前，还可对生物质液体进行处理以除去经常在原料材料的加工期间产生的其它不想要的组分(例如，杂质)和颜色(例如，有色杂质、有色体)。

一方面，本发明涉及改质工艺蒸汽的方法，所述方法包括利用模拟移动床色谱法系统(例如，模拟移动床色谱法、改进的模拟移动床色谱法、顺序式模拟移动床色谱法和/或相关系统)从生物质液体中除去不需要的组分。例如，不需要的组分可包括来自由以下组成的组的组分：有色体、可溶性木质素片段、离子化合物和这些的混合物。任选地，糖化生物质液体可源自不顺应性降低的木质纤维素或纤维素材料，如其中通过用电离辐射(例如，呈加速电子的形式)照射处理材料来降低不顺应性。任选地，已利用一种或多种酶和/或一种或多种酸(例如，硫酸)将生物质糖化。生物质液体包括，例如来自糖化生物质的糖溶液和发酵糖溶液，例如，发酵以消耗一种或多种可获得的糖。