[发明专利]纤维素的酶促水解

说明书

发明概述

本发明涉及用于酶促水解纤维素生物质的连续方法。根据本发明的改进的水解在用于纤维素的全部生物质转化中是特别有用的，即将纤维素生物质转化成有用的化学品或商品例如生物燃料的方法。

在一个实施方式中，本发明涉及用于连续水解纤维素生物质的方法，包括至少以下步骤：

(P)提供至少一个反应器，其能够在稳定状态下操作；

(A)将预定量的纤维素生物质添加到所述反应器中，其中所述纤维素生物质具有至少10％、优选至少15％、优选至少20％、优选至少25％、还优选至少30％；还优选10％-45％，还优选15％-45％，还优选20％-40％或15％-30％的固体含量；

(A′)将预定量的酶添加到所述反应器中；

(E)在所述反应器中进行所述纤维素生物质的至少部分酶促水解。

在所述方法中，实现稳定状态，其中纤维素生物质被不断地添加到所述反应器中，同时至少部分水解的纤维素生物质被不断地从所述反应器中取出，其中被不断取出的所述至少部分水解的纤维素生物质具有如在带搅拌器(FL 100/6W)的杯中在Physica MCR 101流变仪中所测得的不大于25Pas(帕斯卡秒)，优选不大于10Pas，优选不大于5Pas，还优选不大于3Pas，还优选不大于1Pas的粘度。

粘度是在标准条件(20℃，1巴)下测量的。对于如何测量所述粘度，本领域的技术人员将从本发明给出的实施例中获得进一步的信息。

优选地，在所述稳定状态下，所述粘度在延长的时间段内基本上保持恒定或基本上保持在前面公开的粘度的值的任意一个以下，延长的时间例如2小时、4小时、6小时、12小时或更多小时的期间内。

在所述反应器中建立稳定状态的目的是允许水解具有比较高的固体含量的纤维素生物质。尤其是从环境和经济的角度，期望在高固体负载量优选10％的总固体含量(“TS”)或更高下运行酶促水解，因为这减少了水和能量的消耗及设备投资成本。然而，考虑到具有高固体含量的浆料的高粘度，水解高固体含量的纤维素生物质的挑战之一是实现充分的混合。通常，尤其是在本领域已知的分批法中，只有使用能量要求高且设计复杂的机械才可能进行混合。

根据本发明，在所述反应器中，实现在稳定状态下的水解反应。其中，高的总固体含量(优选10％或更高，还优选15-40％)的纤维素生物质被不断地添加到所述反应器中，同时至少部分水解的纤维素生物质被不断地从所述反应器中取出。调节稳定状态，即调节添加的纤维素生物质的量和取出的至少部分水解的纤维素生物质的量，使得纤维素生物质在反应器中的平均保留时间比各自的平均“液化时间”长，“液化时间”即在水解期间将固体浆料转化成可泵送的液体所需要的时间段，即将浆料的粘度降低到对于进一步加工可接受的值所需要的时间。

根据本发明，通过被不断从反应器中取出的至少部分水解的纤维素生物质的粘度来适当地描述这种“液化时间”。如在带搅拌器(FL 100/6W)的杯中在Physica MCR 101流变仪中所测得的，所述粘度不大于25Pas(帕斯卡秒)，优选不大于10Pas，优选不大于5Pas，还优选不大于3Pas，还优选不大于1Pas。

在优选的实施方式中，根据这个实施方式，整个方法的葡萄糖收率是增加的，用于连续水解纤维素生物质的方法是在级联的至少两个反应器中实施的，即步骤(P)为：

(P)提供级联的至少两个反应器，其能够在稳定状态下操作

在优选的实施方式中，用于连续水解纤维素生物质的所述方法至少包括以下步骤：

(P)提供级联的至少两个反应器，其能够在稳定状态下操作；

(A)将预定量的纤维素生物质添加到第一反应器中，其中所述纤维素生物质具有至少10％、优选至少15％、优选至少20％、优选至少25％、还优选至少30％；还优选10％-45％，还优选15％-45％，还优选20％-40％或15％-30％的固体含量；

(A′)将预定量的酶添加到所述第一反应器中；

(E)在所述第一反应器中进行纤维素生物质的部分酶促水解。

(T)从步骤(E1)中不断取出部分水解的纤维素生物质，其具有如在带搅拌器(FL 100/6W)的杯中在Physica MCR 101流变仪所测得的不大于25Pas(帕斯卡秒)，优选不大于10Pas，优选不大于5Pas，还优选不大于3Pas，还优选不大于1Pas的粘度，且将其转移到第二反应器中，第二反应器可以在稳定状态下操作；

(E′)在所述第二反应器中，使来自步骤(E)的部分水解的纤维素生物质进行进一步的酶促水解。