[发明专利]用于填充床反应器的连续给料生物质预处理方法

说明书

本专利申请要求2010年11月23日提交的美国临时申请61/416484的权益，该临时申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及处理生物质以获得可发酵糖的方法。具体地讲，提供了为了产生可糖化物质而在填充床反应器中使用无水氨用生物质进行的连续给料预处理方法。

背景技术

木质纤维素的原料和废料，例如农业残留物、木材、林业废弃物、来自造纸的淤渣、和市政及工业的固体垃圾为化学品、塑料、燃油和饲料提供了潜在的很大的可再生原料。包含碳水化合物聚合物(纤维素和半纤维素)以及木质素的木质纤维素原料和废料一般用多种化学的、机械的和酶的方法进行处理以释放主要为己糖和戊糖的糖，然后这些糖能进行发酵成为有用的产品。

预处理方法用于使木质纤维素生物质的碳水化合物聚合物或多糖更易接近用于糖化的纤维素酶。人们已知多种预处理方法，包括生物质的氨预处理。当在糖化准备过程中处理生物质时，氨通常以水溶液状态进行使用。

例如，共同拥有的US7,932,063公开了在高固体含量和低氨水浓度的条件下预处理生物质的方法。所用的氨的浓度至少是足以保持生物质-氨水混合物的pH为碱性的浓度并且相对于生物质干重计至多小于约12重量％。生物质干重的初始浓度为生物质-氨水混合物重量的至少约15％至最多约80％。

US4,064,276公开了用无水氨处理禾秆和其它植物物质以改善该物质的营养价值的用途。在室温和大气压下使用每吨干禾秆15-40kg的无水氨处理具有至少60％重量％的干物质含量禾秆至少10天。

US7,915,017公开了用液态或蒸气态的无水氨和/或液态或蒸气态的浓氨：水混合物对生物质进行预处理的方法，以获得氨与干生物质的比例介于约0.2∶1至1.2∶1且水与干生物质的比例介于约0.2∶1.0至1.5∶1的混合物。使用了用于提高处于液相的总氨份数的方法。温度被保持介于约50℃与140℃之间并且通过从容器内释放氨而快速释压以形成处理的生物质。

填充床穿流物反应器在用于生物质预处理的氨再循环渗滤方法中使用(Yoon等人，(1995)Applied Biochemistry and Biotechnology51/52：5-19)。在这一方法中，通过生物质的基床连续地对氨水进行再循环。

对于使用氨有效地预处理生物质以产生可糖化物质的方法存在着需求，其降低了反应器成本。

发明内容

本发明提供了用无水氨在静态容器内以连续方式预处理生物质以产生可糖化物质的方法。

因此，本发明提供了处理生物质以产生经预处理的生物质产品的方法，所述方法包括：

a)提供具有至少约60％的干物质含量的生物质；

b)通过连续给料，将(a)中的所述生物质装入静态预处理容器中，从而使所述容器内装入的生物质移动通过所述容器；

c)在所述容器内的总含水量保持低于按所述容器内的总质量计40重量％的条件下，在(b)中所装入的生物质移动通过所述预处理容器时，使(b)中所装入的生物质与按所述容器内的生物质干重计至少约4％的无水氨接触，从而所述生物质的大部分被氨蒸气渗透；以及

d)使所述生物质从所述预处理容器中排出；

其中排出所述容器的生物质是经预处理的生物质产品。

附图说明

图1示出了用于向预处理容器内用生物质连续给料的预处理系统。

具体实施方式

当使用氨处理生物质时，所述氨与所述生物质彻底的接触对于有效地制备用于糖化的生物质而言至关重要。通常使用机械搅拌来混合氨与生物质，从而使接触最大化。在本文所述的条件下，在静态反应器中可通过向该反应器进行生物质的连续给料并且不加机械混合地移动所述生物质通过所述反应器来实施预处理，由此而消除了与混合型反应器(其中以氨为反应物)相关的能量和维护成本。

下列定义和缩写用于解释权利要求和说明书。

如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或“含有”，或者其任何其它变型旨在包括非排它的包括。例如，包含一系列元素的组合物、混合物、工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些元素，而可以包括其它未明确列出的元素，或此类组合物、混合物、工艺、方法、制品或设备固有的元素。此外，除非有相反的明确说明，“或”是指包含性的“或”，而不是指排它性的“或”。例如，条件A或B由以下任何一种情况所满足：A为真实(或存在)的且B为虚假(或不存在)的，A为虚假(或不存在)的且B为真实(或存在)的，以及A和B均为真实(或存在)的。