[发明专利]生物质水解方法

说明书

本发明申请是基于申请日为2010年06月30日、申请号为201080029210.3(国际申请号为PCT/US2010/040518)、名称为“生物质水解方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及方法，所述方法包括再循环用于含木素纤维素材料预处理的洗涤溶液。

背景技术

由于化石燃料的有限储备和对排放温室气体的忧虑，人们越来越着眼于使用可再生的能源，例如，发酵产物如生物乙醇。从含木素纤维素材料产生乙醇在本领域是已知的，并常规地包括所述含木素纤维素材料的预处理、水解和发酵。预处理导致从所述含木素纤维素材料释放降解产物，其可不可逆地结合并抑制在水解和发酵过程中添加的酶。

在经预处理的含木素纤维素材料中这些抑制剂的浓度可通过水解之前的洗涤来减少。然而，所述抑制剂常常具有低溶解度，且由于抑制剂的积聚(build-up)洗涤水的再循环仅可限于非常有限的程度。因此，洗涤需要大量水。

因此，亟需提供将经预处理的含木素纤维素材料加工为适于水解和发酵的底物的改进方法。

发明内容

本发明涉及方法，所述方法包括通过洗涤从经预处理的含木素纤维素材料去除和/或失活抑制剂，并再循环用过的洗涤溶液。所述用过的洗涤溶液是通过去除和/或失活酶抑制剂来再生的，由此改善水解步骤的效率。本发明还涉及从含木素纤维素材料产生水解物和发酵产物的方法。

因此，本发明涉及将含木素纤维素材料转化为水解物的方法，包括下述步骤：(a)对含木素纤维素材料进行预处理，(b)在洗涤溶液中洗涤经预处理的含木素纤维素材料，(c)将用过的洗涤溶液分离以获得经预处理和洗涤的含木素纤维素材料，(d)对经预处理的和洗涤的含木素纤维素材料进行处理，导致纤维素和/或半纤维素的至少部分水解，以获得水解物，和(e)在将步骤(c)的用过的洗涤溶液再循环至步骤(b)之前，用木聚糖酶处理该用过的洗涤溶液。

所述方法的优点包括因为可再循环洗涤溶液而减少水消耗，从预处理产生的可溶性糖(例如，木糖、寡糖)可浓缩于洗涤溶液，和增加水解的效率。

具体地，本发明涉及如下各项：

1.一种将含木素纤维素材料转化为水解物的方法，包括下述步骤：

(a)对含木素纤维素材料进行预处理，

(b)在洗涤溶液中洗涤经预处理的含木素纤维素材料，

(c)将用过的洗涤溶液分离以获得经预处理和洗涤的含木素纤维素材料，

(d)对经预处理的和洗涤的含木素纤维素材料进行处理，导致纤维素和/或半纤维素的至少部分水解，以获得水解物，和

(e)在将步骤(c)的用过的洗涤溶液再循环至步骤(b)之前，用木聚糖酶处理该用过的洗涤溶液。

2.项1的方法，还包括将步骤(d)的水解物与发酵生物相接触以产生发酵产物。

3.项2的方法，包括同时水解和发酵。

4.项2或3的方法，还包括回收发酵产物。

5.前述任一项项的方法，其中所述木聚糖酶是GH10木聚糖酶。

6.前述任一项项的方法，其中所述木聚糖酶经固定化。

7.前述任一项项的方法，其中所述含木素纤维素材料来源于选自下组的材料：玉米秸杆、玉米纤维、硬木如杨木和桦木、软木、谷物秆如麦秆、柳枝稷、稻壳、城市固体废物、工业有机废物、办公室用纸或其混合物。

8.前述任一项项的方法，其中步骤(a)中的含木素纤维素材料经化学和/或机械预处理。

9.前述任一项项的方法，其中对步骤(a)中的含木素纤维素材料使用酸进行化学预处理。

10.前述任一项项的方法，其中步骤(a)中的预处理是使用有机酸，优选硫酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸和/或其混合物进行的酸预处理。

11.前述任一项项的方法，其中步骤(a)中的含木素纤维素材料是用0.1至2.0wt.％酸，优选硫酸进行的酸预处理。

12.前述任一项项的方法，其中对步骤(a)中的含木素纤维素材料在高温和/或高压进行机械预处理。

13.前述任一项项的方法，其中对步骤(a)中的含木素纤维素材料通过蒸汽爆炸、稀酸蒸汽爆炸和/或湿氧化来预处理。

14.前述任一项项的方法，其中步骤(b)的洗涤溶液包含水、有机溶剂或水和有机溶剂的混合物。

15.前述任一项项的方法，其中将在再循环的洗涤水溶液中蓄积的溶解糖(i)导入发酵步骤(d)并用C5发酵生物发酵，或(ii)分离出来，并用C5发酵生物发酵。