[发明专利]用于产生具有降低的盐含量的生物质水解产物的自给自足的方法

说明书

本发明涉及用于产生具有降低的盐含量的生物质水解产物的自给自足的方法以及按照本发明的方法产生的脱盐的水解产物和该脱盐的水解产物作为发酵介质的用途。

本发明涉及用于产生具有降低的盐含量的生物质水解产物的自给自足的方法以及按照本发明的方法产生的水解产物和该水解产物作为发酵介质的用途。

来源于农作物残渣如甘蔗渣、稻草、大麦秆的生物质及其它含糖或多糖和含蛋白质的材料不仅是用于精制糖如单糖或二糖的有价值的来源，而且也是用于其它成分如氨基酸、蛋白质和矿物质的有价值的来源。

存在着现有技术中已知用于从甜菜和甘蔗或谷物分离特别地如糖的成分的各种方法。从这些所谓的“第一代”基质获得的溶液是几乎纯的糖溶液且可以用于标准的例如发酵工艺中而无需进一步的处理和对工艺效率没有重大影响。但是，与使用这些物质相关的缺点是甜菜、甘蔗和谷物是有价值的食物产品且其在如生物燃料和日用化学品的生产的工艺中的作用是高度争议性的。

与此相反，基于农作物残渣如甘蔗渣、稻草、大麦秆的由“第二代”基质的水解得到的溶液是蛋白质、矿物质和聚合糖的复杂混合物。它们也包含有机酸、有色颗粒、木素的降解产物和其它杂质。这使得这些第二代水解产物由于发酵的抑制和不希望的着色而不适合于进一步的加工如，例如，从乳酸制备聚乳酸。涉及这一类型的水解产物的现有工艺也具有在管道、管路中和在膜上严重结垢的问题，从而导致处理单元的频繁清洁和更换。

此外，这些第二代基质通常含有大量的木素且聚合糖是高度聚合的，这使得这些基质是顽固的和难以转化的。因此，这些基质需要预处理步骤以使得它们可用于酶促水解。在现有技术中，通常使用无机酸如硫酸，其显著地增加工艺成本，因为不仅酸需要购买，而且废水的处理也变得更昂贵。

但是，关于工业规模的水解产物生产，关键的障碍不仅是高质量终产物的产生而且是成本支出。因此，具有低的能量和材料消耗和对环境的较小影响以及具有高生物质转化能力的高效方法是具有重大意义的。

因此，本发明的目的是提供符合这些关键标准的方法。

现在，本发明的发明人惊异地发现这一目的可以通过包括以下步骤的方法实现：

a)提供生物质；

b)生物质的酸预处理；

c)生物质的水解以获得生物质水解产物；

d)生物质水解产物的固-液分离以获得固体相和液体相；

e)液体相通过使用至少一个双极膜的电渗析的去离子化；

f)酸和/或碱部分从去离子化液体相的分离；

g)至少部分的分离的酸部分添加到步骤b)，

其中步骤a)-g)重复至少一次。

这一方法不仅提供适合于精制应用的脱盐的高质量水解产物，而且以低材料投入保证生物质的有效分解，从而得到经济上高度可行的方法。

如本发明中使用的术语“生物质”是指本领域技术人员已知为适合本发明的方法的任何类型的生物质。特别优选的是植物源的生物质。在进一步优选的实施方式中，生物质的初始干物质含量选自10-100wt.-％，更优选选自35-95wt.-％和特别优选选自40-80wt.-％。术语“干物质”(d.m.)是指在水和其它挥发性化合物已经从新鲜组织除去后使用IR-衡器(IR-balance)测定的质量-生物质比率。因而特别优选的是选择生物质使得其干物质含有至少25wt.-％的糖如单糖、二糖及寡糖和/或多糖，更优选至少40wt.-％，特别优选至少60wt.-％，进一步优选至少80wt.-％的糖如单糖、二糖及寡糖和/或多糖。此外，合适的生物质的任何混合物将包括在术语“生物质”内。

特别优选的生物质是“木质纤维素生物质”。