[发明专利]可膜过滤的物理预处理的生物质组合物

说明书

本申请涉及在生物质固液分离工艺中能够用膜过滤处理的物理预处理的生物质组合物，以及由其制造糖的方法。因为草本基生物质的特定物理预处理(双盘式磨碎)引起MF穿过速度提高，而不会导致MF堵塞，且因此MF可以被用于生物质固液分离工艺中，所以物理预处理的生物质组合物在生物质处理工艺中非常有用。

技术领域

本公开涉及在生物质固液分离工艺中能够膜过滤处理的物理预处理的生物质组合物，以及由其制备糖的方法。

背景技术

木质素纤维素生物质由纤维素、半纤维素和木质素的不可降解结构组成。为了将木质素纤维素生物质用作生物燃料和生化制品的可持续供应源，必须将其经济地转化为有用的中间体，如糖。经过适合木质素纤维素生物质性质的物理预处理、化学预处理、以及生物预处理后，其可转化为可发酵糖。

上述预处理工艺是将木质素纤维素生物质转化为糖的必要步骤，但它们具有所有工艺中最高的运行成本。预处理工艺是固体生物质与液体(水、溶剂或酶、和微生物)之间的反应，预处理工艺的每一步前后的洗涤和固液分离都是必要的。也就是说，用于从生物质生产乙醇的典型工艺包括至少两个或更多个固液分离步骤。因此，当生物质被用作原料时，固液分离可能是关键的工艺步骤，这可能是生物质预处理成本的主要原因。此外，低效率的分离对工艺的经济可行性和最终产率都有负面影响。

诸如生物质的粒度、固体浓度、和粘度的特性影响分离效率。为了生物质固液分离，通常可以使用过滤、沉降和离心，而离心需要较高的投资和运行成本，而对于沉降工艺有效的洗涤是不可能的，且在固液分离后脱水率低，其导致最终收率下降，因此固液分离期间必须避免离心和沉降。

膜过滤需要相对低的能量输入，具有高选择性，并且因为它可以在无需额外添加化学品(佐剂)的情况下在宽温度范围中简单地使用而被广泛应用，并且从投资和运行成本的角度来看，膜过滤适合于生物质的固液分离/洗涤。

通常已知，宽粒度分布和低密度(0.12g/mL至0.18g/mL)不适合于膜过滤。草本生物质具有显著低且特有的密度(0.2g/mL或更低)，并且由于物理预处理(碾碎)后的针状颗粒和固有的原纤维，在膜过滤期间发生膜堵塞现象。由于这些特性，存在着由于固液分离系统的设计余量(over)而增加的投资成本，以及由于膜更换周期短而增加的运行成本的问题。此外，由于这种堵塞现象产生频繁工艺故障，所以存在选择离心的问题。

发明内容

[技术问题]

为了解决上述问题，正在研究使用各种物理预处理方法的生物质处理方法，且韩国专利号10-1171922公开了通过用于生物质的预处理的石碾碎(stone grinding)、机械撕开(mechanical ripping)、撕裂(tearing)、和销碾碎(pin grinding)来减小初始生物质大小，然后通过电子束照射来分解生物质的工艺。然而，在这种情况下，进行两次预处理工艺，并且首先，电子束照射具有高能量消耗，且因此存在其比通过实际生物质分解产生的能量消耗更多能量的问题，且因此需要对其的解决方案。

[技术方案]

本公开的目的是提供物理预处理的生物质组合物，其包括以下粒度分布，其中D10为1μm至10μm、D50为10μm至30μm、以及D90为30μm至120μm。

本公开的另一个目的是提供由生物质生产糖的方法，其包括(a)包括生物质的物理预处理的预处理步骤；以及(b)将预处理的生物质组合物转化为糖，通过膜过滤进行固液分离的步骤。

[有益效果]

因为通过草本生物质的特定物理预处理(双盘式磨碎(attrition milling))在膜过滤期间不会发生堵塞现象，并且因为改进了穿过速度，使得膜过滤方法可以用于生物质固液分离工艺中，所以本公开的物理预处理的生物质组合物对于生物质处理工艺非常有用。

附图说明