[发明专利]多级纤维素水解和采用或不采用酸的猝灭

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月4日提交的美国申请号61/482,382的权益，将其全部披露内容通过引用结合在此。

发明领域

本发明总体上涉及从木质纤维素生物质增加可发酵C₆糖产率的方法。更具体地，它涉及通过使用多级纤维素水解和在采用或不采用酸的猝灭，增加来自木质纤维素生物质的可发酵C₆糖的产率的方法。

发明背景

存在使木质纤维素生物质转化成可发酵C₅和C₆糖的方法。这些方法中的几种首先产生C₅和C₆糖的低聚物，所述的低聚物随后经水解以形成C₅和C₆糖单体的可发酵流。现有方法中存在问题，尤其包括，因反应器中停留时间非常短所致的控制问题，这导致抑制发酵的不利降解产物如酸。因此，开发以下方法将是有益的，所述方法将是可按比例放大的，使单体形成最大化并且使降解产物的形成最小化。本发明的这些方法和组合物针对这些目的，以及其他重要目的。

发明概述

本发明尤其提供通过以下方式增强反应控制的工艺改进：使反应物迅速达到适宜反应温度并随后迅速降低该温度以停滞反应，以防止形成不希望的降解产物。

在一个实施例中，本发明针对增加从木质纤维素生物质产生的C₆单糖和C₆低聚糖的水平的方法，所述方法包括：

提供木质纤维素生物质，该生物质包含：

一种第一固态级分，该第一固态级分包含：

纤维素；和

木质素；以及

一种第一液态级分；

任选地，将所述第一固态级分和所述第一液态级分分离；

将所述第一固态级分与水混合以形成一种浆液；

将所述浆液在约225巴至约250巴的压力下预加热至约210℃至约240℃的温度；

使所述浆液与一种第二反应流体接触以形成包含以下的一种第二反应混合物：

一种第二固态级分，该第二固态级分包含：

木质素；以及

一种第二液态级分，该第二液态级分包含：

选自下组的可溶性C₆糖，该组由以下各项组成：C₆单糖、C₆低聚糖、及其混合物；

其中所述第二反应流体包含加压热水和任选地二氧化碳；

其中在足以维持所述第二反应流体处于超临界形式的压力下，所述第二反应流体处在至少约373℃的温度下；并且

降低所述浆液的温度至小于约140℃的温度；和

任选地，水解所述第二液态级分以形成包含至少一种C₆糖的组合物，该C₆糖选自下组，该组由以下各项组成：具有更少单体单元的C₆低聚糖（相对于所述第二液态级分中的C₆低聚糖）、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、及其混合物。

在另一个实施例中，本发明针对控制纤维素水解速率的多种方法，这些方法包括：

提供木质纤维素生物质，该生物质包含：

一种第一固态级分，该第一固态级分包含：

纤维素；和

木质素；以及

一种第一液态级分；

任选地，将所述第一固态级分和所述第一液态级分分离；

将所述第一固态级分与水混合以形成一种浆液；

将所述浆液在约225巴至约250巴的压力下预加热至约210℃至约240℃的温度；

使所述浆液与第二反应流体接触以形成一种第二反应混合物：

一种第二固态级分，该第二固态级分包含：

木质素；以及

一种第二液态级分，该第二液态级分包含：

选自下组的可溶性C₆糖，该组由以下各项组成：C₆单糖、C₆低聚糖、及其混合物；

其中所述第二反应流体包含加压热水和任选地二氧化碳；

其中在足以维持所述第二反应流体处于超临界形式的压力下，所述第二反应流体处在至少约373℃、优选地至少约380℃的温度下；

降低所述浆液的温度至小于约140℃的温度；和