RS63528B2 - Brzi predtretman - Google Patents

Brzi predtretman

Info

Publication number
RS63528B2
RS63528B2 RS20220804A RSP20220804A RS63528B2 RS 63528 B2 RS63528 B2 RS 63528B2 RS 20220804 A RS20220804 A RS 20220804A RS P20220804 A RSP20220804 A RS P20220804A RS 63528 B2 RS63528 B2 RS 63528B2
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
biomass
psi
pressure
methyl
dry
Prior art date
Application number
RS20220804A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert E Lumpkin
Original Assignee
Apalta Patents Oue
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=56108148&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RS63528(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Apalta Patents Oue filed Critical Apalta Patents Oue
Publication of RS63528B1 publication Critical patent/RS63528B1/sr
Publication of RS63528B2 publication Critical patent/RS63528B2/sr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00—Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/34—Details
    • B65G53/40—Feeding or discharging devices
    • B65G53/48—Screws or like rotary conveyors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/12—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/16—Screw conveyor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/40—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/04—Phase separators; Separation of non fermentable material; Fractionation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/06—Means for pre-treatment of biological substances by chemical means or hydrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/09—Means for pre-treatment of biological substances by enzymatic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/20—Heating; Cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02—Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/04—Oxygen as only ring hetero atoms containing a five-membered hetero ring, e.g. griseofulvin, vitamin C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/12—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with streamlined valve member around which the fluid flows when the valve is opened
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Cephalosporin Compounds (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)

Description

Opis
OSNOV PRONALASKA
[0001] U proizvodnji krajnjih proizvoda predtretmana iz biomase, korisno je sprovesti reakcije hidrolize predtretmana što je brže i efikasnije moguće. Glavni problem sa hidrolizom polimera ugljenih hidrata i odvajanjem od lignina može da bude mogućnost proizvodnje različitih sporednih proizvoda koji inhibiraju kasniji enzimski napad na celulozu ili fermentaciju nastalih šećera. Rizik od formiranja inhibitora i gubitka poželjnih ugljenih hidrata može da se poveća kako se period predtretmana produžava. Pored toga, energetski zahtevi dužeg vremena predtretmana mogu da povećaju cenu postupka.
[0002] Povećan sadržaj inhibitora takođe može da uveća troškove zbog produžene enzimske hidrolize i vremena fermentacije, i može da utiče na prinose krajnjih proizvoda fermentacije. Međutim, smanjeni periodi predtretmanske hidrolize mogu da dovedu do nepotpunog odvajanja ugljenih hidrata od lignina i proteinskih materijala. Dalje, rezultujuća nepotpuna hidroliza kristalne celuloze može da redukuje ugljene hidrate dostupne za enzimsku hidrolizu i dalju fermentaciju u poželjne krajnje proizvode. Ovako smanjeni prinosi ugljenih hidrata i kasnijih produkata fermentacije mogu da učine ceo postupak korišćenja biomase skupljim. Postupci za preradu biomase opisani su u WO 2010/056940.
[0003] Postupci i sistemi za predtretman obično uključuju obradu biomase pod pritiskom i toplotom, sa ili bez kiseline ili baze, tokom dugih perioda koji mogu biti sat ili više. Stoga je potrebna brža procedura koja može efikasno da obradi biomasu da bi se smanjili troškovi ne samo postupka predtretmana, već i enzimske hidrolize i naknadne fermentacije.
REZIME PRONALASKA
[0004] Predmetni pronalazak obezbeđuje postupak kako je definisano u priloženom patentnom zahtevu 1.
[0005] Jedan ili više rotirajućih puževa sadrže jedan ili više odeljaka konfigurisanih da formiraju jedan ili više čepova od biomase za odvajanje unutrašnje komore u dve ili više zona, uključujući zonu doziranja i reakcionu zonu. Neki primeri izvođenja sadrže jedan, dva ili tri rotirajuća puža. Neki primeri izvođenja sadrže dva rotirajuća puža.
[0006] U nekim primerima izvođenja, brzina ubacivanja biomase je najmanje oko 2 suve MT/dan, 3 suve MT/dan, 4 suve MT/dan, 5 suvih MT/dan, 7.5 suvih MT/dan, 10 suvih MT/dan, 15 suvih MT/dan, 20 suvih MT/dan, 25 suvih MT/dan, 50 suvih MT/dan, 75 suvih MT/dan, suvih 100 MT/dan, 150 suvih MT/dan, ili 200 suvih MT/dan.
[0007] Neki primeri izvođenja dalje sadrže dodavanje tečnosti u biomasu pre reakcione zone. U nekim primerima izvođenja, tečnost je voda. U nekim primerima izvođenja, tečnost se dodaje u zonu doziranja kroz jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja na cilindru. U nekim primerima izvođenja, tečnost se dodaje da bi se povećao sadržaj vlage biomase do od oko: 10-90%, 15-85%, 20-80%, 30-70%, ili oko 40-60% tež./zapr.
[0008] U nekim primerima izvođenja, biomasa se obrađuje kraće od 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, ili 1 sekunde u reakcionoj zoni. U nekim primerima izvođenja, biomasa se obrađuje tokom oko 5 do 15 sekundi u reakcionoj zoni.
[0009] U nekim primerima izvođenja, povišena temperatura je oko: 50-500 °C, 75-400 °C, 100-350 °C, 150-300°C, ili 200-250°C. U nekim primerima izvođenja, povišena temperatura je oko 150-300°C.
[0010] U nekim primerima izvođenja, povišeni pritisak je oko: 50-1000 PSI, 100-750 PSI, 200-600 PSI, 300-500 PSI ili 350-450 PSI. U nekim primerima izvođenja, povišeni pritisak je oko 300-500 PSI.
[0011] Para je ubrizgana u biomasu za povećanje temperature i pritiska. Para se ubrizgava u reakcionu zonu. Para se ubrizgava u cilindar kroz jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja.
[0012] Hemijski agens je dodat biomasi u reakcionoj zoni. Hemijski agens sadrži kiselinu, i u nekim izvođenjima sadrži bazu, ili njihovu kombinaciju. U nekim primerima izvođenja, hemijski agens obuhvata kiselinu koja je sumporna kiselina, peroksisirćetna kiselina, mlečna kiselina, mravlja kiselina, sirćetna kiselina, limunska kiselina, fosforna kiselina, hlorovodonična kiselina, sumporna kiselina, hlorsirćetna kiselina, dihlorsirćetna kiselina, trihlorsirćetna kiselina, trifluorosirćetna kiselina, oksalna kiselina, benzojeva kiselina, ili njihova kombinacija. U nekim primerima izvođenja, hemijski agens obuhvata kiselinu koja je sumporna kiselina. U nekim primerima izvođenja, hemijski agens se dodaje do nivoa od oko: 0.1-20% tež./zapr., 1-15% tež./zapr., 1.5-10% tež./zapr., 1-10% tež./zapr., 1-5% tež./zapr., ili 2-4% tež./zapr. U nekim primerima izvođenja, hemijski agens se dodaje do nivoa od oko 2-4% tež./zapr.
[0013] U nekim primerima izvođenja, tečna frakcija sadrži C5 monosaharide sa najmanje 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, ili 99% prinosa u poređenju sa teoretskim maksimumom zasnovanim na biomasi. U nekim primerima izvođenja, tečna frakcija sadrži C5 monosaharide sa najmanje 70% prinosa u poređenju sa teoretskim maksimumom zasnovanim na biomasi.
[0014] U nekim primerima izvođenja, tečna frakcija sadrži C6 monosaharide sa manje od 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, ili 5% prinosa u poređenju sa teoretskim maksimumom zasnovanim na biomasi. U nekim primerima izvođenja, tečna frakcija sadrži C6 monosaharide sa manje od 35% prinosa u poređenju sa teoretskim maksimumom zasnovanim na biomasi.
[0015] U nekim primerima izvođenja, čvrste čestice imaju opseg veličina od oko: 1-500 µm, 1-250 µm, 1-200 µm, ili 1-150 µm. U nekim primerima izvođenja, čvrste čestice imaju prosečnu veličinu od oko 15-25 µm.
[0016] U nekim primerima izvođenja, postupak proizvodi niske nivoe jednog ili više inhibitornih jedinjenja. U nekim primerima izvođenja, jedno ili više inhibitornih jedinjenja sadrži mravlju kiselinu, sirćetnu kiselinu, hidroksimetil furfural (HMF), furfural ili njihovu kombinaciju. U nekim primerima izvođenja, proizvodi se manje od 30, 25, 20, 15, 10, ili 5 kg mravlje kiseline po MT suve biomase. U nekim primerima izvođenja, proizvodi se manje od 100, 80, 60, 50, 40, 30, 25, 20, 15, 10, ili 5 kg sirćetne kiseline po MT suve biomase. U nekim primerima izvođenja, proizvodi se manje od 20, 15, 10, 7.5, 5, 4, 3, 2, ili 1 kg hidroksimetil furfurala (HMF) po MT suve biomase. U nekim primerima izvođenja, proizvodi se manje od 20, 15, 10, 7.5, 5, 4, 3, 2, ili 1 kg furfurala po MT suve biomase.
[0017] U nekim primerima izvođenja, biomasa obuhvata alge, kukuruz, travu, slamu, ljuske zrna, drvo, koru, piljevinu, papir, topole, vrbe, prerijsko proso, lucerku, prerijsku plavu travu, šećerne palme, palmu nipa, kasavu, obični sirak, sirak, slatki krompir, melasu, krtole, korenje, stabljike, sago palmu, mandioku, tapioku, pirinač, grašak, pasulj, krompir, repu, voće, koštice, sirak, šećernu trsku, pirinač, pšenicu, cela zrna, raž, ječam, bambus, seme, ovas, ili njihovu kombinaciju, ili njihov derivat ili sporedni proizvod. U nekim primerima izvođenja, njihov derivat ili sporedni proizvod obuhvata kukuruznu stočnu hranu, klipove kukuruza, kukuruznu kašu, kukuruzna vlakna, silažu, bagasu, džibru, suve rastvorljive proizvode destilacije, suvu džibru, kondenzovane rastvorljive proizvode destilacije, vlažnu džibru, suvu džibru sa rastvorenim materijama, vlakna, kore od voća, pirinčanu slamu, pirinčanu ljusku, pšeničnu slamu, ječmenu slamu, ljuske semena, zobenu ljusku, otpatke hrane, komunalne otpadne vode, ili njihovu kombinaciju. U nekim primerima izvođenja, biomasa sadrži drvnu biomasu.
[0018] Neki primeri izvođenja dalje sadrže hidrolizu čvrstih čestica koje sadrže celulozu pomoću jednog ili više enzima za proizvodnju monosaharida.
[0019] Neki primeri izvođenja sadrže jedan, dva ili tri rotirajuća puža. Neki primeri izvođenja sadrže dva rotirajuća puža.
[0020] Neki primeri izvođenja dalje sadrže motor konfigurisan da rotira jedan ili više rotirajućih puževa. U nekim primerima izvođenja, motor je konfigurisan da rotira jedan ili više rotirajućih puževa na oko: 100, 250, 400, 500, 750, 1000, 1100, 1250, 1500, ili 2000 o/min.
[0021] U nekim primerima izvođenja, sistem može da obrađuje biomasu brzinom od najmanje oko 2 suve MT/dan, 3 suve MT/dan, 4 suve MT/dan, 5 suvih MT/dan, 7.5 suvih MT/dan, 10 suvih MT/dan, 15 suvih MT/dan, 20 suvih MT/dan, 25 suvih MT/dan, 50 suvih MT/dan, 75 suvih MT/dan, 100 suvih MT/dan, 150 suvih MT/dan, ili 200 suvih MT/dan.
[0022] U nekim primerima izvođenja, sistem dodatno sadrži koš povezan sa ulaznim priključkom za uvođenje biomase u zonu doziranja. U nekim primerima izvođenja, koš dodatno sadrži dozator konfigurisan da pokreće biomasu iz koša kroz ulazni priključak. U nekim primerima izvođenja, dozator je pužni transporter za isporuku konfigurisan da ravnomerno distribuira biomasu u zonu doziranja. U nekim primerima izvođenja, koš sadrži jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja konfigurisanih za dodavanje tečnosti biomasi u košu.
[0023] Cilindar dodatno sadrži jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja konfigurisanih za dodavanje tečnosti biomasi u zoni doziranja.
[0024] U nekim primerima izvođenja, rotirajući puževi mogu da sprovedu biomasu kroz reakcionu zonu za manje od oko: 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, ili 1 sekunde. U nekim primerima izvođenja, rotirajući puževi mogu da sprovedu biomasu kroz reakcionu zonu za oko 5 do 15 sekundi.
[0025] Cilindar dodatno sadrži jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja konfigurisanih za dodavanje pare u reakcionu zonu. U nekim primerima izvođenja, cilindar dodatno sadrži grejni omotač.
[0026] U nekim primerima izvođenja, sistem je konfigurisan da održava povišenu temperaturu u reakcionoj zoni. U nekim primerima izvođenja, povišenu temperaturu obezbeđuje para, grejni omotač, ili njihova kombinacija. U nekim primerima izvođenja, povišena temperatura je oko: 50-500 °C, 75-400 °C, 100-350 °C, 150-300°C, ili 200-250°C.
[0027] U nekim primerima izvođenja, sistem je konfigurisan da održava povišeni pritisak u reakcionoj zoni. U nekim primerima izvođenja, povišeni pritisak se održava dodavanjem pare, tečnosti, biomase, ili njihove kombinacije. U nekim primerima izvođenja, povišeni pritisak je oko: 50-1000 PSI, 100-750 PSI, 200-600 PSI, 300-500 PSI ili 350-450 PSI.
[0028] Cilindar dodatno sadrži jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja konfigurisanih za dodavanje jednog ili više hemijskih agenasa u reakcionu zonu. Hemijski agens sadrži kiselinu, i u nekim izvođenjima sadrži bazu, ili njihovu kombinaciju.
[0029] U nekim primerima izvođenja, pritiskom aktivirani ispusni ventil sadrži pečurkasti ventil, loptasti ventil, nepovratni ventil, ili rotirajući nožasti zasun. U nekim primerima izvođenja, pritiskom aktivirani ispusni ventil sadrži pečurkasti ventil.
[0030] U nekim primerima izvođenja, pritiskom aktivirani ispusni ventil je povezan sa aktuatorom. U nekim primerima izvođenja, aktuator je pneumatski aktuator, hidraulični aktuator, elektromehanički aktuator, ili njihova kombinacija.
[0031] U nekim primerima izvođenja, aktuator je funkcionalno povezan sa jedinicom za kontrolu protivpritiska. U nekim primerima izvođenja, jedinica za kontrolu protivpritiska je funkcionalno povezana sa jednim ili više manometara. U nekim primerima izvođenja, jedan ili više manometara prate pritisak u cilindru preko jednog ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja u cilindru. U nekim primerima izvođenja, najmanje jedan od jednog ili više manometara je konfigurisan da prati pritisak u reakcionoj zoni.
[0032] U nekim primerima izvođenja, cilindar dodatno sadrži jedan ili više priključaka koji sadrže merač temperature, manometar, ili njihovu kombinaciju.
[0033] U nekim primerima izvođenja, sistem dodatno sadrži ekspanzioni rezervoar. U nekim primerima izvođenja, ekspanzioni rezervoar sakuplja kompoziciju prethodno obrađene biomase kako izlazi kroz pritiskom aktivirani ispusni ventil.
[0034] U nekim primerima izvođenja, sistem je konfigurisan za proizvodnju tečne frakcije koja sadrži C5 monosaharide sa najmanje 70% prinosa u poređenju sa teoretskim maksimumom zasnovanim na biomasi.
[0035] U nekim primerima izvođenja, sistem je konfigurisan za proizvodnju tečne frakcije koja sadrži C6 monosaharide sa manje od 35% prinosa u poređenju sa teoretskim maksimumom zasnovanim na biomasi.
[0036] U nekim primerima izvođenja, sistem je konfigurisan za proizvodnju čvrstih čestica sa opsegom veličina od oko: 1-500 µm, 1-250 µm, 1-200 µm, ili 1-150 µm.
[0037] U nekim primerima izvođenja, sistem je konfigurisan za proizvodnju čvrstih čestica prosečne veličine od oko 15-25 µm.
[0038] U nekim primerima izvođenja, biomasa sadrži drvnu biomasu.
KRATAK OPIS CRTEŽA
[0039] Nove karakteristike pronalaska su posebno izložene u priloženim patentnim zahtevima. Bolje razumevanje karakteristika i prednosti predmetnog pronalaska dobiće se pozivanjem na sledeći detaljan opis koji daje ilustrativne primere izvođenja, u kojima su korišćeni principi pronalaska, i na prateće crteže na kojima:
SL. 1 predstavlja šematski dijagram jednog primera izvođenja aparata za upotrebu u predmetnom pronalasku.
SL. 2 je horizontalni fragmentarni presek primera izvođenja aparata za upotrebu u pronalasku koji ilustruje cilindar, puževe i krajnji ventil spojen sa dvopužnim ekstruderom prema pronalasku.
SL. 3 je prikaz poprečnog preseka sličan onom na SL. 2 koji prikazuje ekstruder sa dvostrukim pužem.
SL. 4 je prikaz poprečnog preseka krajnje ploče ekstrudera koja se naslanja na kraj ispusnog ventila.
SL. 5 je šematski prikaz poprečnog preseka krajnje ploče ekstrudera i otvora ploče ventila koja se naslanja na kraj ekstrudera.
SL. 6 je prikaz poprečnog preseka kraja ploče ispusnog ventila koja se naslanja na kraj ekstrudera koji pokazuje lice spoja.
SL. 7 je horizontalni fragmentarni presek prelaza sa ispusta dvostrukog puža na izlazni otvor.
SL. 8 je horizontalni presek kućišta za sklop ventila.
SL. 9 je šematski crtež SL.9 koji pokazuje kako se sklop ventila uklapa u kućište.
SL. 10 je horizontalni presek sklopa ventila u kućištu.
SL. 11 je šematski crtež jednog primera izvođenja venturija sa postepenom ekspanzijom upotrebljenog kao ispusni ventil sa pretežno zatvorenim ventilom.
SL. 12 je šematski crtež primera izvođenja venturija sa postepenom ekspanzijom sa SL.
11, sa pretežno otvorenim ventilom.
SL. 13 je grafikon koji prikazuje raspodelu veličine čestica biomase piljevine trešnje nakon predtretmana prema primeru izvođenja ovde opisanih postupaka.
DETALJNI OPIS
[0040] Kako se koriste u specifikaciji i priloženim patentnim zahtevima, oblici reči u jednini uključuju množinu, osim ako kontekst jasno ne nalaže drugačije. Tako, na primer, pominjanje "prečišćenog monomera" uključuje smeše dva ili više prečišćenih monomera. Termin "koji sadrži" ovde se koristi kao sinonim sa "koji uključuje", "koji obuhvata" ili "koji se odlikuje" i inkluzivan je, ili otvoren, i ne isključuje dodatne, nepomenute elemente ili korake postupka.
[0041] Treba podrazumevati da su svi brojevi koji izražavaju količine sastojaka, reakcione uslove, i tako dalje, upotrebljeni u specifikaciji, modifikovani u svim slučajevima terminom "oko". Prema tome, ako nije drugačije naznačeno, numerički parametri koji su ovde dati predstavljaju aproksimacije koje mogu da variraju u zavisnosti od željenih svojstava koja treba dobiti. U najmanju ruku, a ne kao pokušaj da se ograniči primena doktrine ekvivalenata na obim bilo kog zahteva u bilo kojoj prijavi koja zahteva prioritet u odnosu na ovu prijavu, svaki numerički parametar treba tumačiti u svetlu broja značajnih cifara i uobičajenih pristupa zaokruživanja.
[0042] Kadgod se u ovom dokumentu koriste izrazi "na primer", "kao", "uključujući" i slično, podrazumeva se da ih sledi izraz "i bez ograničenja", osim ako nije izričito navedeno drugačije. Prema tome, "na primer, proizvodnja etanola" znači "na primer i bez ograničenja, proizvodnja etanola".
[0043] U ovoj specifikaciji i pratećim patentnim zahtevima, pozivaće se na brojne termine koji će biti definisani tako da imaju značenja data u nastavku teksta. Osim ako nije drugačije okarakterisano, tehnički i naučni termini korišćeni ovde imaju značenje koje obično podrazumeva stručnjak u ovoj oblasti.
Definicije
[0044] Osim ako nije drugačije okarakterisano, tehnički i naučni termini koji se koriste ovde imaju značenje koje obično podrazumevaju stručnjaci sa uobičajenim iskustvom u ovoj oblasti.
[0045] "Opcioni" ili "opciono" znači da zatim opisani događaj ili okolnost mogu, ali ne moraju da se dogode, i da opis uključuje slučajeve kada se navedeni događaj ili okolnost dogode, kao i slučajeve kada se ne dogode. Na primer, izraz "medijum može opciono da sadrži glukozu" znači da medijum može, ali ne mora da sadrži glukozu kao sastojak i da opis uključuje i medijum koji sadrži glukozu i medijum koji ne sadrži glukozu.
[0046] "Oko" označava navedenu numeričku indikaciju plus ili minus 10% od navedene numeričke indikacije. Na primer, termin oko 4 bi uključivao opseg od 3.6 do 4.4.
[0047] Fermentacija je anaerobni hemijski proces kojim se molekuli kao glukoza i ksiloza razgrađuju da bi se oslobodila energija i sintetisali krajnji proizvodi fermentacije. Industrijski proces fermentacije započinje pogodnim mikroorganizmima, kao što su kvasci i bakterije, i specifičnim uslovima, kao što je pažljivo podešavanje koncentracije nutrijenata. Proizvodi su različitih vrsta: alkoholi, glicerol i ugljen dioksid iz fermentacije različitih šećera pod uticajem kvasaca; butil alkohol, aceton, mlečna kiselina, mononatrijum glutamat i sirćetna kiselina pod dejstvom različitih bakterija; i limunska kiselina, glukonska kiselina, i male količine antibiotika, vitamina B12, i riboflavina (vitamin B2) iz fermentacije plesnima. Etil alkohol i/ili butanol se proizvode fermentacijom skroba ili šećera i predstavljaju važne izvore tečnog biogoriva.
[0048] "Fermentivni krajnji proizvod" i "krajnji proizvod fermentacije" se ovde koriste kao sinonimi da obuhvate biogoriva, hemikalije, jedinjenja pogodna kao tečna goriva, gasovita goriva, triacilglicerole (TAG), reagense, hemijske sirovine, hemijske aditive, pomoćna sredstva za obradu, aditive za hranu, bioplastiku i prekursore bioplastike, i druge proizvode. Primeri fermentivnih krajnjih proizvoda uključuju, ali nisu ograničeni na 1,4 dikiseline (jantarnu, fumarnu i jabučnu), 2,5 furan dikarboksilnu kiselinu, 3 hidroksi propionsku kiselinu, asparaginsku kiselinu, glukarnu kiselinu, glutaminsku kiselinu, itakonsku kiselinu, levulinsku kiselinu, 3-hidroksibutirolakton, glicerol, sorbitol, ksilitol/arabinitol, butandiol, butanol, metan, metanol, etan, eten, etanol, npropan, 1-propen, 1-propanol, propanal, aceton, propionat, n-butan, 1-buten, 1-butanol, butanal, butanoat, izobutanal, izobutanol, 2-metilbutanal, 2-metilbutanol, 3-metilbutanal, 3-metilbutanol, 2-buten, 2-butanol, 2-butanon, 2,3-butandiol, 3-hidroksi-2-butanon, 2,3-butandion, etilbenzen, etenilbenzen, 2-feniletanol, fenilacetaldehid, 1-fenilbutan, 4-fenil-1-buten, 4-fenil-2-buten, 1-fenil-2-buten, 1-fenil-2-butanol, 4-fenil-2-butanol, 1-fenil-2-butanon, 4-fenil-2-butanon, 1-fenil-2,3-butandiol, 1-fenil-3-hidroksi-2-butanon, 4-fenil-3-hidroksi-2-butanon, 1-fenil-2,3-butandion, n-pentan, etilfenol, etenilfenol, 2-(4-hidroksifenil)etanol, 4-hidroksifenilacetaldehid, 1-(4-hidroksifenil)butan, 4-(4-hidroksifenil)-1-buten, 4-(4-hidroksifenil)-2-buten, 1-(4-hidroksifenil)-1-buten, 1-(4-hidroksifenil)-2-butanol, 4-(4-hidroksifenil)-2-butanol, 1-(4-hidroksifenil)-2-butanon, 4-(4-hidroksifenil)-2-butanon, 1-(4-hidroksifenil)-2,3-butandiol, 1-(4-hidroksifenil)-3-hidroksi-2-butanon, 4-(4-hidroksifenil)-3-hidroksi-2-butanon, 1-(4-hidroksifenil)-2,3-butanondion, indoliletan, indolileten, 2-(indol-3-)etanol, n-pentan, 1-penten, 1-pentanol, pentanal, pentanoat, 2-penten, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-pentanon, 3-pentanon, 4-metilpentanal, 4-metilpentanol, 2,3-pentanediol, 2-hidroksi-3-pentanon, 3-hidroksi-2-pentanon, 2,3-pentandion, 2-metilpentan, 4-metil-1-penten, 4-metil-2-penten, 4-metil-3-penten, 4-metil-2-pentanol, 2-metil-3-pentanol, 4-metil-2-pentanon, 2-metil-3-pentanon, 4-metil-2,3-pentandiol, 4-metil-2-hidroksi-3-pentanon, 4-metil-3-hidroksi-2-pentanon, 4-metil-2,3-pentandion, 1-fenilpentan, 1-fenil-1-penten, 1-fenil-2-penten, 1-fenil-3-penten, 1-fenil-2-pentanol, 1-fenil-3-pentanol, 1-fenil-2-pentanon, 1-fenil-3-pentanon, 1-fenil-2,3-pentandiol, 1-fenil-2-hidroksi-3-pentanon, 1-fenil-3-hidroksi-2-pentanon, 1-fenil-2,3-pentandion, 4-metil-1-fenilpentan, 4-metil-1-fenil-1-penten, 4-metil-1-fenil-2-penten, 4-metil-1-fenil-3-penten, 4-metil-1-fenil-3-pentanol, 4-metil-1-fenil-2-pentanol, 4-metil-1-fenil-3-pentanon, 4-metil-1-fenil-2-pentanon, 4-metil-1-fenil-2,3-pentandiol, 4-metil-1-fenil-2,3-pentandion, 4-metil-1-fenil-3-hidroksi-2-pentanon, 4-metil-1-fenil-2-hidroksi-3-pentanon, 1-(4-hidroksifenil)pentan, 1-(4-hidroksifenil)-1-penten, 1-(4-hidroksifenil)-2-penten, 1-(4-hidroksifenil)-3-penten, 1-(4-hidroksifenil)-2-pentanol, 1-(4-hidroksifenil)-3-pentanol, 1-(4-hidroksifenil)-2-pentanon, 1-(4-hidroksifenil)-3-pentanon, 1-(4-hidroksifenil)-2,3-pentandiol, 1-(4-hidroksifenil)-2-hidroksi-3-pentanon, 1-(4-hidroksifenil)-3-hidroksi-2-pentanon, 1-(4-hidroksifenil)-2,3-pentandion, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)pentan, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-penten, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-penten, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-1-penten, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-pentanol, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-pentanol, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-pentanon, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-pentanon, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2,3-pentandiol, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2,3-pentandion, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-hidroksi-2-pentanon, 4metil-1-(4-hidroksifenil)-2-hidroksi-3-pentanon, 1-indol-3-pentan, 1-(indol-3)-1-penten, 1-(indol-3)-2-penten, 1-(indol-3)-3-penten, 1-(indol-3)-2-pentanol, 1-(indol-3)-3-pentanol, 1-(indol-3)-2-pentanon, 1-(indol-3)-3-pentanon, 1-(indol-3)-2,3-pentandiol, 1-(indol-3)-2-hidroksi-3-pentanon, 1-(indol-3)-3-hidroksi-2-pentanon, 1-(indol-3)-2,3-pentandion, 4-metil-1-(indol-3-)pentan, 4-metil-1-(indol-3)-2-penten, 4-metil-1-(indol-3)-3-penten, 4-metil-1-(indol-3)-1-penten, 4-metil-2-(indol-3)-3-pentanol, 4-metil-1-(indol-3)-2-pentanol, 4-metil-1-(indol-3)-3-pentanon, 4-metil-1-(indol-3)-2-pentanon, 4-metil-1-(indol-3)-2,3-pentandiol, 4-metil-1-(indol-3)-2,3-pentandion, 4-metil-1-(indol-3)-3-hidroksi-2-pentanon, 4-metil-1-(indol-3)-2-hidroksi-3-pentanon, n-heksan, 1-heksen, 1-heksanol, heksanal, heksanoat, 2-heksen, 3-heksen, 2-heksanol, 3-heksanol, 2-hexanone, 3-hexanone, 2,3-heksandiol, 2,3-heksandion, 3,4-heksandiol, 3,4-heksandion, 2-hidroksi-3-heksanon, 3-hidroksi-2-heksanon, 3-hidroksi-4-heksanon, 4-hidroksi-3-heksanon, 2-metilheksan, 3-metilheksan, 2-metil-2-heksen, 2-metil-3-heksen, 5-metil-1-heksen, 5-metil-2-heksen, 4-metil-1-heksen, 4-metil-2-heksen, 3-metil-3-heksen, 3-metil-2-heksen, 3-metil-1-heksen, 2-metil-3-heksanol, 5-metil-2-heksanol, 5-metil-3-heksanol, 2-metil-3-heksanon, 5-metil-2-heksanon, 5-metil-3-heksanon, 2-metil-3,4-heksandiol, 2-metil-3,4-heksandion, 5-metil-2,3-heksandiol, 5-metil-2,3-heksandion, 4-metil-2,3-heksandiol, 4-metil-2,3-heksandion, 2-metil-3-hidroksi-4-heksanon, 2-metil-4-hidroksi-3-heksanon, 5-metil-2-hidroksi-3-heksanon, 5-metil-3-hidroksi-2-heksanon, 4-metil-2-hidroksi-3-heksanon, 4-metil-3-hidroksi-2-heksanon, 2,5-dimetilheksan, 2,5-dimetil-2-heksen, 2,5-dimetil-3-heksen, 2,5-dimetil-3-heksanol, 2,5-dimetil-3-heksanon, 2,5-dimetil-3,4-heksandiol, 2,5-dimetil-3,4-heksandion, 2,5-dimetil-3-hidroksi-4-heksanon, 5-metil-1-fenilheksan, 4-metil-1-fenilheksan, 5-metil-1-fenil-1-heksen, 5-metil-1-fenil-2-heksen, 5-metil-1-fenil-3-heksen, 4-metil-1-fenil-1-heksen, 4-metil-1-fenil-2-heksen, 4-metil-1-fenil-3-heksen, 5-metil-1-fenil-2-heksanol, 5-metil-1-fenil-3-heksanol, 4-metil-1-fenil-2-heksanol, 4-metil-1-fenil-3-heksanol, 5-metil-1-fenil-2-heksanon, 5-metil-1-fenil-3-heksanon, 4-metil-1-fenil-2-heksanon, 4-metil-1-fenil-3-heksanon, 5-metil-1-fenil-2,3-heksandiol, 4-metil-1-fenil-2,3-heksandiol, 5-metil-1-fenil-3-hidroksi-2-heksanon, 5-metil-1-fenil-2-hidroksi-3-heksanon, 4-metil-1-fenil-3-hidroksi-2-heksanon, 4-metil-1-fenil-2-hidroksi-3-heksanon, 5-metil-1-fenil-2,3-heksandion, 4-metil-1-fenil-2,3-heksandion, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)heksan, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-1-heksen, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-heksen, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-heksen, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-1-heksen, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-heksen, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-heksen, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-heksanol, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-heksanol, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-heksanol, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-heksanol, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-heksanon, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-heksanon, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-heksanon, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-heksanon, 5-metil-1-(4hidroksifenil)-2,3-heksandiol, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2,3-heksandiol, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-hidroksi-2-heksanon, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-hidroksi-3-heksanon, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-3-hidroksi-2-heksanon, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2-hidroksi-3-heksanon, 5-metil-1-(4-hidroksifenil)-2,3-heksandion, 4-metil-1-(4-hidroksifenil)-2,3-heksandion, 4-metil-1-(indol-3-)heksan, 5-metil-1-(indol-3)-1-heksen, 5-metil-1-(indol-3)-2-heksen, 5-metil-1-(indol-3)-3-heksen, 4-metil-1-(indol-3)-1-heksen, 4-metil-1-(indol-3)-2-heksen, 4-metil-1-(indol-3)-3-heksen, 5-metil-1-(indol-3)-2-heksanol, 5-metil-1-(indol-3)-3-heksanol, 4-metil-1-(indol-3)-2-heksanol, 4-metil-1-(indol-3)-3-heksanol, 5-metil-1-(indol-3)-2-heksanon, 5-metil-1-(indol-3)-3-heksanon, 4-metil-1-(indol-3)-2-heksanon, 4-metil-1-(indol-3)-3-heksanon, 5-metil-1-(indol-3)-2,3-heksandiol, 4-metil-1-(indol-3)-2,3-heksandiol, 5-metil-1-(indol-3)-3-hidroksi-2-heksanon, 5-metil-1-(indol-3)-2-hidroksi-3-heksanon, 4-metil-1-(indol-3)-3-hidroksi-2-heksanon, 4-metil-1-(indol-3)-2-hidroksi-3-heksanon, 5-metil-1-(indol-3)-2,3-heksandion, 4-metil-1-(indol-3)-2,3-heksandion, n-heptan, 1-hepten, 1-heptanol, heptanal, heptanoat, 2-hepten, 3-hepten, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, 2-heptanon, 3-heptanon, 4-heptanon, 2,3-heptandiol, 2,3-heptandion, 3,4-heptandiol, 3,4-heptandion, 2-hidroksi-3-heptanon, 3-hidroksi-2-heptanon, 3-hidroksi-4-heptanon, 4-hidroksi-3-heptanon, 2-metilheptan, 3-metilheptan, 6-metil-2-hepten, 6-metil-3-hepten, 2-metil-3-hepten, 2-metil-2-hepten, 5-metil-2-hepten, 5-metil-3-hepten, 3-metil-3-hepten, 2-metil-3-heptanol, 2-metil-4-heptanol, 6-metil-3-heptanol, 5-metil-3-heptanol, 3-metil-4-heptanol, 2-metil-3-heptanon, 2-metil-4-heptanon, 6-metil-3-heptanon, 5-metil-3-heptanon, 3-metil-4-heptanon, 2-metil-3,4-heptandiol, 2-metil-3,4-heptandion, 6-metil-3,4-heptandiol, 6-metil-3,4-heptandion, 5-metil-3,4-heptandiol, 5-metil-3,4-heptandion, 2-metil-3-hidroksi-4-heptanon, 2-metil-4-hidroksi-3-heptanon, 6-metil-3-hidroksi-4-heptanon, 6-metil-4-hidroksi-3-heptanon, 5-metil-3-hidroksi-4-heptanon, 5-metil-4-hidroksi-3-heptanon, 2,6-dimetilheptan, 2,5-dimetilheptan, 2,6-dimetil-2-hepten, 2,6-dimetil-3-hepten, 2,5-dimetil-2-hepten, 2,5-dimetil-3-hepten, 3,6-dimetil-3-hepten, 2,6-dimetil-3-heptanol, 2,6-dimetil-4-heptanol, 2,5-dimetil-3-heptanol, 2,5-dimetil-4-heptanol, 2,6-dimetil-3,4-heptandiol, 2,6-dimetil-3,4-heptandion, 2,5-dimetil-3,4-heptandiol, 2,5-dimetil-3,4-heptandion, 2,6-dimetil-3-hidroksi-4-heptanon, 2,6-dimetil-4-hidroksi-3-heptanon, 2,5-dimetil-3-hidroksi-4-heptanon, 2,5-dimetil-4-hidroksi-3-heptanon, n-oktan, 1-okten, 2-okten, 1-oktanol, oktanal, oktanoat, 3-okten, 4-okten, 4-oktanol, 4-oktanon, 4,5-oktandiol, 4,5-oktandion, 4-hidroksi-5-oktanon, 2-metiloktan, 2-metil-3-okten, 2-metil-4-okten, 7-metil-3-okten, 3-metil-3-okten, 3-metil-4-okten, 6-metil-3-okten, 2-metil-4-oktanol, 7-metil-4-oktanol, 3-metil-4-oktanol, 6-metil-4-oktanol, 2-metil-4-oktanon, 7-metil-4-oktanon, 3-metil-4-oktanon, 6-metil-4-oktanon, 2-metil-4,5-oktandiol, 2-metil-4,5-oktandion, 3-metil-4,5-oktandiol, 3-metil-4,5-oktandion, 2-metil-4-hidroksi-5-oktanon, 2-metil-5-hidroksi-4oktanon, 3-metil-4-hidroksi-5-oktanon, 3-metil-5-hidroksi-4-oktanon, 2,7-dimetiloktan, 2,7-dimetil-3-okten, 2,7-dimetil-4-okten, 2,7-dimetil-4-oktanol, 2,7-dimetil-4-oktanon, 2,7-dimetil-4,5-oktandiol, 2,7-dimetil-4,5-oktandion, 2,7-dimetil-4-hidroksi-5-oktanon, 2,6-dimetiloktan, 2,6-dimetil-3-okten, 2,6-dimetil-4-okten, 3,7-dimetil-3-okten, 2,6-dimetil-4-oktanol, 3,7-dimetil-4-oktanol, 2,6-dimetil-4-oktanon, 3,7-dimetil-4-oktanon, 2,6-dimetil-4,5-oktandiol, 2,6-dimetil-4,5-oktandion, 2,6-dimetil-4-hidroksi-5-oktanon, 2,6-dimetil-5-hidroksi-4-oktanon, 3,6-dimetiloktan, 3,6-dimetil-3-okten, 3,6-dimetil-4-okten, 3,6-dimetil-4-oktanol, 3,6-dimetil-4-oktanon, 3,6-dimetil-4,5-oktandiol, 3,6-dimetil-4,5-oktandion, 3,6-dimetil-4-hidroksi-5-oktanon, n-nonan, 1-nonen, 1-nonanol, nonanal, nonanoat, 2-metilnonan, 2-metil-4-nonen, 2-metil-5-nonen, 8-metil-4-nonen, 2-metil-5-nonanol, 8-metil-4-nonanol, 2-metil-5-nonanon, 8-metil-4-nonanon, 8-metil-4,5-nonandiol, 8-metil-4,5-nonandion, 8-metil-4-hidroksi-5-nonanon, 8-metil-5-hidroksi-4-nonanon, 2,8-dimetilnonan, 2,8-dimetil-3-nonen, 2,8-dimetil-4-nonen, 2,8-dimetil-5-nonen, 2,8-dimetil-4-nonanol, 2,8-dimetil-5-nonanol, 2,8-dimetil-4-nonanon, 2,8-dimetil-5-nonanon, 2,8-dimetil-4,5-nonandiol, 2,8-dimetil-4,5-nonandion, 2,8-dimetil-4-hidroksi-5-nonanon, 2,8-dimetil-5-hidroksi-4-nonanon, 2,7-dimetilnonan, 3,8-dimetil-3-nonen, 3,8-dimetil-4-nonen, 3,8-dimetil-5-nonen, 3,8-dimetil-4-nonanol, 3,8-dimetil-5-nonanol, 3,8-dimetil-4-nonanon, 3,8-dimetil-5-nonanon, 3,8-dimetil-4,5-nonandiol, 3,8-dimetil-4,5-nonandion, 3,8-dimetil-4-hidroksi-5-nonanon, 3,8-dimetil-5-hidroksi-4-nonanon, n-dekan, 1-decen, 1-dekanol, dekanoat, 2,9-dimetildekan, 2,9-dimetil-3-decen, 2,9-dimetil-4-decen, 2,9-dimetil-5-dekanol, 2,9-dimetil-5-dekanon, 2,9-dimetil-5,6-dekandiol, 2,9-dimetil-6-hidroksi-5-dekanon, 2,9-dimetil-5,6-dekandionen-undekan, 1-undecen, 1-undekanol, undekanal, undekanoat, n-dodekan, 1-dodecen, 1-dodekanol, dodekanal, dodekanoat, n-dodekan, 1-dekadecen, n-tridekan, 1-tridecen, 1-tridekanol, tridekanal, tridekanoat, n-tetradekan, 1-tetradecen, 1-tetradekanol, tetradekanal, tetradekanoat, n-pentadekan, 1-pentadecen, 1-pentadekanol, pentadekanal, pentadekanoat, n-heksadekan, 1-heksadecen, 1-heksadekanol, heksadekanal, heksadekanoat, n-heptadekan, 1-heptadecen, 1-heptadekanol, heptadekanal, heptadekanoat, n-oktadekan, 1-oktadecen, 1-oktadekanol, oktadekanal, oktadekanoat, n-nonadekan, 1-nonadecen, 1-nonadekanol, nonadekanal, nonadekanoat, eikozan, 1-eikozen, 1-eikozanol, eikozanal, eikozanoat, 3-hidroksi propanal, 1,3-propandiol, 4-hidroksibutanal, 1,4-butandiol, 3-hidroksi-2-butanon, 2,3-butandiol, 1,5-pentan diol, homocitrat, homoizocitorat, b-hidroksi adipat, glutarat, glutarsemialdehid, glutaraldehid, 2-hidroksi-1-ciklopentanon, 1,2-ciklopentandiol, ciklopentanon, ciklopentanol, (S)-2-acetolaktat, (R)-2,3-dihidroksi-izovalerat, 2-oksoizovalerat, izobutiril-CoA, izobutirat, izobutiraldehid, 5-amino pentaldehid, 1,10-diaminodekan, 1,10-diamino-5-decen, 1,10-diamino-5-hidroksidekan, 1,10-diamino-5-dekanon, 1,10-diamino-5,6-dekandiol, 1,10-diamino-6-hidroksi-5-dekanon, fenilacetoaldehid, 1,4-difenilbutan, 1,4-difenil-1-buten, 1,4-difenil-2-buten, 1,4-difenil-2-butanol, 1,4-difenil-2-butanon, 1,4-difenil-2,3-butandiol, 1,4-difenil-3-hidroksi-2-butanon, 1-(4-hideoksifenil)-4-fenilbutan, 1-(4-hideoksifenil)-4-fenil-1-buten, 1-(4-hideoksifenil)-4-fenil-2-buten, 1-(4-hideoksifenil)-4-fenil-2-butanol, 1-(4-hideoksifenil)-4-fenil-2-butanon, 1-(4-hideoksifenil)-4-fenil-2,3-butandiol, 1-(4-hideoksifenil)-4-fenil-3-hidroksi-2-butanon, 1-(indol-3)-4-fenilbutan, 1-(indol-3)-4-fenil-1-buten, 1-(indol-3)-4-fenil-2-buten, 1-(indol-3)-4-fenil-2-butanol, 1-(indol-3)-4-fenil-2-butanon, 1-(indol-3)-4-fenil-2,3-butandiol, 1-(indol-3)-4-fenil-3-hidroksi-2-butanon, 4-hidroksifenilacetoaldehid, 1,4-di(4-hidroksifenil)butan, 1,4-di(4-hidroksifenil)-1-buten, 1,4-di(4-hidroksifenil)-2-buten, 1,4-di(4-hidroksifenil)-2-butanol, 1,4-di(4-hidroksifenil)-2-butanon, 1,4-di(4-hidroksifenil)-2,3-butandiol, 1,4-di(4-hidroksifenil)-3-hidroksi-2-butanon, 1-(4-hidroksifenil)-4-(indol-3-)butan, 1-(4-hidroksifenil)-4-(indol-3)-1-buten, 1-di(4-hidroksifenil)-4-(indol-3)-2-buten, 1-(4-hidroksifenil)-4-(indol-3)-2-butanol, 1-(4-hidroksifenil)-4-(indol-3)-2-butanon, 1-(4-hidroksifenil)-4-(indol-3)-2,3-butandiol, 1-(4-hidroksifenil-4-(indol-3)-3-hidroksi-2-butanon, indol-3-acetoaldehid, 1,4-di(indol-3-)butan, 1,4-di(indol-3)-1-buten, 1,4-di(indol-3)-2-buten, 1,4-di(indol-3)-2-butanol, 1,4-di(indol-3)-2-butanon, 1,4-di(indol-3)-2,3-butandiol, 1,4-di(indol-3)-3-hidroksi-2-butanon, sukcinat semialdehid, heksan-1,8-dikarboksilnu kiselinu, 3-heksen-1,8-dikarboksilnu kiselinu, 3-hidroksi-heksan-1,8-dikarboksilnu kiselinu, 3-heksanon-1,8-dikarboksilnu kiselinu, 3,4-heksandiol-1,8-dikarboksilnu kiselinu, 4-hidroksi-3-heksanon-1,8-dikarboksilnu kiselinu, glicerol, fukoidan, jod, hlorofil, karotenoid, kalcijum, magnezijum, gvožđe, natrijum, kalijum, fosfat, mlečnu kiselinu, sirćetnu kiselinu, mravlju kiselinu, izoprenoide, i poliizoprene, uključujući gumu. Dalje, takvi proizvodi mogu da uključuju jantarnu kiselinu, pirogrožđanu kiselinu, enzime kao što su celulaze, polisaharaze, lipaze, proteaze, ligninaze i hemicelulaze i mogu da budu prisutni kao čisto jedinjenje, smeša, ili nečist ili razblažen oblik.
[0049] Krajnji proizvodi fermentacije mogu da uključuju i poliole ili šećerne alkohole; na primer, metanol, glikol, glicerol, eritritol, treitol, arabitol, ksilitol, ribitol, manitol, sorbitol, dulcitol, fucitol, iditol, inozitol, volemitol, izomalt, maltitol, laktitol, i/ili poliglicitol.
[0050] Termin "modifikator pH", kako se ovde koristi, ima uobičajeno značenje koje podrazumevaju stručnjaci u ovoj oblasti i može da uključuje bilo koji materijal koji će težiti da poveća, smanji ili održava stabilnim pH bujona ili medijuma. Modifikator pH može da bude kiselina, baza, pufer ili materijal koji reaguje sa drugim materijalima prisutnim da služe za podizanje, snižavanje ili održavanje pH vrednosti. U jednom primeru izvođenja može da se koristi više od jednog modifikatora pH, kao što je više od jedne kiseline, više od jedne baze, jedna ili više kiselina sa jednom ili više baza, jedna ili više kiselina sa jednim ili više pufera, jedna ili više baza sa jednim ili više pufera, ili jedna ili više kiselina sa jednom ili više baza sa jednim ili više pufera. U jednom primeru izvođenja, pufer može da se proizvede u bujonu ili medijumu ili odvojeno i da se koristi kao sastojak bar delimično reagujući u kiselini ili bazi sa bazom ili kiselinom, respektivno. Kada se koristi više od jednog modifikatora pH, oni se mogu dodati u isto vreme ili u različito vreme. U jednom primeru izvođenja, jedna ili više kiselina i jedna ili više baza se kombinuju, što rezultira puferom. U jednom primeru izvođenja, komponente medijuma, kao što je izvor ugljenika ili izvor azota, služe kao modifikator pH; pogodne komponente medijuma uključuju one sa visokim ili niskim pH ili one sa puferskim kapacitetom. Primeri komponenti medijuma obuhvataju kiselinski- ili bazno-hidrolizovane biljne polisaharide koji imaju rezidualnu kiselinu ili bazu, biljni materijal tretiran postupkom eksplozije vlakana amonijakom (AFEX) sa rezidualnim amonijakom, mlečnu kiselinu, suve materije kukuruznog ekstrakta ili koncentrovani kukuruzni ekstrakt.
[0051] Termin "biljni polisaharid", kako se ovde koristi, ima svoje uobičajeno značenje koje podrazumevaju stručnjaci i može da obuhvata jedan ili više polimera šećera i derivata šećera, kao i derivate polimera šećera i/ili drugih polimernih materijala koji se javljaju u biljnoj materiji. Primeri biljnih polisaharida uključuju celulozu, skrob, pektin i hemicelulozu. Drugi su hitin, sulfonirani polisaharidi kao što su alginska kiselina, agaroza, karagenan, porfiran, furceleran i funoran. Uopšteno, polisaharid može da ima dve ili više šećernih jedinica ili derivata šećernih jedinica. Šećerne jedinice i/ili derivati šećernih jedinica mogu da se ponavljaju sa pravilnim obrascem, ili drugačije. Šećerne jedinice mogu da budu heksozne ili pentozne jedinice, ili njihove kombinacije. Derivati šećernih jedinica mogu da budu šećerni alkoholi, šećerne kiseline, amino šećeri, itd. Polisaharidi mogu da budu linearni, razgranati, umreženi ili njihova smeša. Jedna vrsta ili klasa polisaharida može biti unakrsno povezana sa drugom vrstom ili klasom polisaharida. Koncentracija saharida u biomasi koja sadrži biljne polisaharide kao što su celuloza, hemiceluloza, skrob, ili pektin može da bude data u vidu monosaharidnih ekvivalenata. Koncentracija monosaharidnih ekvivalenata je koncentracija saharida koja pretpostavlja potpunu hidrolizu polisaharida do monosaharida.
[0052] Termin "saharifikacija", kako se ovde koristi, ima svoje uobičajeno značenje koje je poznato stručnjacima u ovoj oblasti i može da uključuje konverziju biljnih polisaharida u vrste niže molekulske težine koje organizam može da iskoristi. Za neke organizme, ovo bi uključivalo konverziju u monosaharide, disaharide, trisaharide i oligosaharide do oko sedam monomernih jedinica, kao i lance slične veličine derivata šećera i kombinacije šećera i derivata šećera.
[0053] Termin "biomasa", kako se ovde koristi, ima svoje uobičajeno značenje koje podrazumevaju stručnjaci u ovoj oblasti i može da uključuje jedan ili više bioloških materijala koji se mogu pretvoriti u biogorivo, hemijski ili drugi proizvod. Biomasa, kako se ovde koristi, je sinonim za termin "sirovina" i uključuje kukuruzni sirup, melasu, silažu, poljoprivredne ostatke (stabljike kukuruza, travu, slamu, ljuske zrna, vlakna, bagasu, itd.), životinjski otpad (stajnjak koji potiče od goveda, živine i svinja), suve rastvorljive proizvode destilacije (DDS), suvu džibru (DDG), kondenzovane rastvorljive proizvode destilacije (CDS), vlažnu džibru (DWG), suvu džibru sa rastvorljivim materijama (DDGS), drvne materijale (drvo ili kora, piljevina, otpad od drvne građe, otpad iz mlina), komunalni otpad (otpadni papir, reciklirani toalet papir, dvorišni otpad, itd.), i kulture koje se koriste za dobijanje energije (topole, vrbe, prerijsko proso, Miscanthus sp., lucerka, prerijska plava trava, alge, uključujući makroalge, itd.). Jedan primer izvora biomase je biljna materija. Biljna materija može biti, na primer, drvenasta biljna materija, uključujući meko ili tvrdo drvo, nedrvena biljna materija, celulozni materijal, lignocelulozni materijal, hemicelulozni materijal, ugljeni hidrati, pektin, skrob, inulin, fruktani, glukani, kukuruz, šećerna trska, trave kao što je pirinač, kukuruz, ječam, pšenica, prerijsko proso, sirak, sirak visoke biomase, bambus ili slično, alge i materijal dobijen od navedenog. Biljke mogu da budu u svom prirodnom stanju ili genetski modifikovane, npr., da bi se povećao celulozni ili hemicelulozni deo ćelijskog zida, ili kako bi proizvodile dodatne egzogene ili endogene enzime za povećano izdvajanje komponenti ćelijskog zida. Biljna materija takođe može da uključuje kulturu biljnih ćelija ili kulturu tkiva biljnih ćelija. Biljna materija može dalje da se opiše navođenjem prisutnih hemijskih vrsta, kao što su proteini, polisaharidi i ulja. Polisaharidi uključuju polimere različitih monosaharida i derivate monosaharida uključujući glukozu, fruktozu, laktozu, galakturonsku kiselinu, ramnozu, itd. Biljna materija takođe uključuje sporedne proizvode poljoprivrednog otpada ili sekundarne tokove, kao što su komina, koncentrovani kukuruzni ekstrakt, suve materije kukuruznog ekstrakta, džibra, kore, koštice, fermentacioni otpad, slama, građa, otpadne vode, smeće i ostaci hrane. Kore mogu da potiču od citrusa, što uključuje, ali bez ograničenja, koru mandarine, koru grejpfruta, koru pomorandže, koru mandarine, koru limete i koru limuna. Ovi materijali mogu da potiču sa farmi, iz šumarskih organizacija, industrijskih izvora, domaćinstava, itd. Još jedan neograničavajući primer biomase je životinjska materija, uključujući, na primer, mleko, meso, mast, otpad od prerade životinjskog materijala, i životinjski otpad. "Sirovina" se često koristi za označavanje biomase koja se koristi za postupke, kao što su oni koji su ovde opisani.
[0054] Biomasa se može dobiti iz poljoprivrednih useva, ostataka useva, drveća, ivera drveta, piljevine, papira, kartona, trava, algi, komunalnog otpada i drugih izvora kao što je opisano gore. U jednom primeru izvođenja, biomasa sadrži celulozni, hemicelulozni, i/ili lignocelulozni materijal. U jednom primeru izvođenja biomasa je drvna (topola, eukaliptus, vrba, bor, itd.). U drugom primeru izvođenja, biomasa je nedrvenasti biljni materijal, kao što su trave, dikotile, monokotile, itd. Ostale biomase uključuju biomasu algi, nevaskularnu biljnu biomasu i prerađene materijale dobijene od biljaka; npr., ljuske, džibru, otpad iz komunalne kanalizacije, i slično.
[0055] U jednom primeru izvođenja, kompozicija biomase koja sadrži celulozu, hemicelulozu, i/ili lignocelulozu sadrži lucerku, alge, bagasu, bambus, kukuruznu stočnu hranu, klipove kukuruza, kukuruzna vlakna, zrna kukuruza, kukuruznu kašu, koncentrovani kukuruzni ekstrakt, suve materije kukuruznog ekstrakta, džibru, suve rastvorljive proizvode destilacije, suvu džibru, kondenzovane rastvorljive proizvode destilacije, vlažnu džibru, suvu džibru sa rastvorljivim materijama, eukaliptus, otpatke hrane, kore od voća, baštenske ostatke, travu, ljuske zrna, modifikovane useve, komunalni otpad, zobene ljuske, papir, papirnu pulpu, prerijsku plavu travu, topolu, pirinčane ljuske, ljuske semena, silažu, sirak, slamu, šećernu trsku, prerisjko proso, pšenicu, pšeničnu slamu, pšenične mekinje, pšenične mekinje bez skroba, vrbe, drvo, biljne ćelije, kulture biljnog tkiva, kulture tkiva, ili njihovu kombinaciju.
[0056] Termin "suva težina" biomase označava težinu biomase iz koje je uklonjena sva ili u suštini sva voda. Suva težina se obično meri u skladu sa Standardom američkog društva za ispitivanje i materijale (ASTM) E1 756-01 (Standardna metoda ispitivanja za određivanje ukupnih čvrstih materija u biomasi) ili Standardom Tehničkog udruženja industrije pulpe i papira, Inc. (TAPPI) T-412 om-02 (Vlaga u pulpi, papiru i kartonu).
[0057] Termin "produktivnost", kako se ovde koristi, ima svoje uobičajeno značenje koje podrazumevaju stručnjaci u ovoj oblasti i može da uključuje masu materijala od interesa proizvedenog u datom vremenu u datoj zapremini. Jedinice mogu biti, na primer, gram na litarčas, ili neka druga kombinacija mase, zapremine i vremena. U fermentaciji, produktivnost se često koristi da karakteriše koliko brzo se proizvod može napraviti unutar date fermentacione zapremine. Zapremina se može odnositi na ukupnu zapreminu posude za fermentaciju, radnu zapreminu posude za fermentaciju, ili stvarnu zapreminu bujona koji se podvrgava fermentaciji. Kontekst izraza će ukazati na značenje koje je namenjeno stručnjaku u ovoj oblasti. Produktivnost se razlikuje od "titra" po tome što produktivnost uključuje vremenski termin, a titar je analogan koncentraciji. Titar i produktivnost uopšteno mogu da se mere u bilo kom trenutku tokom fermentacije, kao što je na početku, na kraju, ili u nekom intermedijarnom vremenu, pri čemu se titar odnosi na količinu određenog materijala prisutnog ili proizvedenog u vremenskom trenutku od interesa, a produktivnost se odnosi na količinu određenog materijala proizvedenog po litru u datom vremenskom periodu. Vremenski period koji se koristi u određivanju produktivnosti može da bude od početka fermentacije ili od nekog drugog vremena, i traje do kraja fermentacije, na primer kada se ne proizvodi dodatni materijal ili kada dođe do žetve, ili neko drugo vreme, kako je naznačeno kontekstom upotrebe termina. "Ukupna produktivnost" se odnosi na produktivnost utvrđenu korišćenjem konačnog titra i ukupnog vremena fermentacije.
[0058] Termin "biokatalizator", kako se ovde koristi, ima svoje uobičajeno značenje koje podrazumevaju stručnjaci u ovoj oblasti i može da uključuje jedan ili više enzima i/ili mikroorganizama, uključujući rastvore, suspenzije i smeše enzima i mikroorganizama. U nekim kontekstima ova reč će se odnositi na moguću upotrebu enzima ili mikroorganizama za obavljanje određene funkcije, u drugim kontekstima reč će se odnositi na kombinovanu upotrebu ova dva, a u nekim drugim kontekstima, reč će se odnositi samo na jedno od dva. Kontekst izraza će ukazati na značenje koje je namenjeno stručnjaku u ovoj oblasti. Na primer, biokatalizator može da bude fermentirajući mikroorganizam. Termin biokatalizator uključuje fermentirajuće mikroorganizme, kao što su kvasac, bakterije, ili alge.
[0059] Termini "efikasnost konverzije" ili "prinos", kako se ovde koriste, imaju svoje uobičajeno značenje koje podrazumevaju stručnjaci u ovoj oblasti i mogu da uključuju masu proizvoda napravljenog iz mase supstrata. Termin može da se izrazi kao procentni prinos proizvoda iz polazne mase supstrata. Za proizvodnju etanola iz glukoze, neto reakcija je generalno prihvaćena kao:
C6H12O6→ 2 C2H5OH 2CO2
i teorijski maksimum efikasnosti konverzije, ili prinos, je 51% (tež.). Često, efikasnost konverzije biće navedena u odnosu na teorijski maksimum, na primer, "80% od teorijskog maksimuma". U slučaju konverzije glukoze u etanol, ova izjava bi ukazivala na efikasnost konverzije od 41% (tež.). Kontekst izraza će ukazati na supstrat i proizvod namenjen stručnjaku u ovoj oblasti.
[0060] "Predtretman" ili "prethodno obrađeno" se ovde koristi da se označi bilo koji mehanički, hemijski, termički, biohemijski postupak ili kombinaciju ovih postupaka izvedenih bilo u kombinovanom koraku ili uzastopno, čime se postiže razaranje ili ekspanzija biomase, tako da se biomasa učini podložnijom delovanju enzima i/ili mikroba. U jednom primeru izvođenja, predtretman uključuje uklanjanje ili razaranje lignina kako bi se polimeri celuloze i hemiceluloze u biljnoj biomasi učinili dostupnijim celulolitičkim enzimima i/ili mikrobima, na primer, tretmanom kiselinom ili bazom. U jednom primeru izvođenja, predtretman uključuje razaranje ili ekspanziju celuloznog i/ili hemiceluloznog materijala. Hemijski postupci predtretmana obuhvataju, ali nisu ograničeni na, beljenje, oksidaciju, redukciju, tretman kiselinom, tretman bazom, tretman sulfitom, tretman kiselim sulfitom, tretman baznim sulfitom, tretman amonijakom i hidrolizu. Postupci termičkog predtretmana uključuju, ali nisu ograničeni na, sterilizaciju, postupak ekspanzije ili eksplozije vlakana amonijakom ("AFEX"), eksploziju pare, držanje na povišenim temperaturama, pod pritiskom ili bez pritiska, u prisustvu ili odsustvu vode i zamrzavanje. Biohemijski postupci obuhvataju, ali nisu ograničeni na, obradu enzimima, uključujući enzime proizvedene pomoću genetski modifikovanih biljaka i obradu mikroorganizmima. Različiti enzimi koji mogu da se koriste uključuju celulazu, amilazu, βglukozidazu, ksilanazu, glukonazu, i druge polisaharaze; lizozim; lakazu i druge enzime koji modifikuju lignin; lipoksigenazu, peroksidazu i druge oksidativne enzime; proteaze; i lipaze. Jedan ili više mehaničkih, hemijskih, termičkih, termohemijskih i biohemijskih postupaka mogu da se kombinuju ili koriste odvojeno. Ovakvi kombinovani postupci mogu takođe da uključuju one koji se koriste u proizvodnji papira, proizvoda od celuloze, mikrokristalne celuloze i celuloznih proizvoda, i mogu da uključuju pulpiranje, kraft pulpiranje, obradu kiselim sulfitom. Sirovina može biti sporedni ili otpadni tok iz postrojenja koje koristi jedan ili više ovih postupaka na materijalu biomase, kao što je celulozni, hemicelulozni ili lignocelulozni materijal. Primeri uključuju fabrike papira, postrojenja za proizvodnju celuloze, postrojenja za destilaciju, postrojenja za preradu pamuka i postrojenja za mikrokristalnu celulozu. Sirovina takođe može uključivati otpadne materijale koji sadrže celulozu ili celulozne proizvode. Sirovine takođe mogu biti materijali od biomase, kao što su drvo, trave, kukuruz, skrob, ili saharid, proizvedeni ili požnjeveni kao sirovina namenjena za proizvodnju etanola ili drugih proizvoda, na primer, pomoću biokatalizatora.
[0061] Predtretman kompozicije biomase može da se izvede tako da se smanji veličina svih čvrstih materija. Smanjenje veličine čvrstih materija u sastavu biomase može biti korisno jer manje čestice imaju veći odnos površine prema zapremini. Povećanje odnosa površine prema zapremini može biti korisno jer može, na primer, da poveća brzinu vlaženja čestica (npr. vodom ili hemijskim agensom kao što je kiselina ili baza), poveća dostupnost enzima polisaharidima u biomasi, omogući korišćenje manje doze enzima tokom hidrolize biomase, omogućiti korišćenje manjeg broja ili manjih količina hemijskih supstanci (npr. kiselina ili baza) tokom koraka predtretmana i/ili hidrolize, omogući korišćenje slabijih kiselina ili baza u koraku predtretmana ili hidrolize, omogući korišćenje većih koncentracija čvrstih materija u bilo kom daljem koraku obrade (npr. tokom koraka hidrolize), i/ili povećava prinos saharida iz hidrolize biomase.
[0062] Kompozicije biomase mogu da se redukuju po veličini do smeše čestica koje imaju ujednačenu, ili suštinski ujednačenu veličinu. Takve smeše se mogu nazvati homogenim smešama. Homogene smeše čestica mogu da imaju mnoge prednosti u odnosu na smeše čestica koje imaju heterogenu veličinu u pogledu daljih postupaka predtretmana i/ili tokom hidrolize za proizvodnju tokova saharida. Na primer, heterogene smeše čestica mogu da budu izložene neravnomernom zagrevanju tokom koraka termičke i termohemijske obrade. Neravnomerno zagrevanje može da dovede do prekuvavanja (npr. ugljenisanje/sagorevanje) čestica ili nedovoljnog kuvanja čestica.
Ugljenisanje ili sagorevanje čestica može da smanji prinos saharida dobijenih hidrolizom čestica; ovo može da bude posledica razgradnje ili denaturacije saharidnih polimera kao što su skrob, hemiceluloza i/ili celuloza. Nedovoljno kuvanje čestica može da dovede do pojave nehidrolizovanih saharidnih polimera (npr. skroba, hemiceluloze, celuloze) tokom enzimske ili hemijske hidrolize, što takođe može da smanji prinos saharida. Nasuprot tome, ravnomerno zagrevanje, vlaženje, hemijski tretman (npr. tretman kiselinom ili bazom), i/ili enzimska hidroliza mogu da se postignu sa smešama čestica ujednačene veličine (npr. homogene smeše).
[0063] "Jedinjenja šećera", "tokovi šećera", "saharidna jedinjenja", ili "tokovi saharida" se ovde koriste za označavanje uglavnom monosaharidnih šećera, rastvorenih, kristalizovanih, uparenih, ili delimično rastvorenih, uključujući, ali ne ograničavajući se na heksoze i pentoze; šećernih alkohola; šećernih kiselina; šećernih amina; jedinjenja koja sadrže dva ili više od navedenog spojenih direktno ili indirektno preko kovalentnih ili jonskih veza; i njihovih smeša. Uključeni u ovaj opis su disaharidi; trisaharidi; oligosaharidi; polisaharidi; i šećerni lanci, razgranati i/ili linearni, bilo koje dužine. Struja šećera može da se sastoji, prvenstveno ili suštinski, od C6 šećera, C5 šećera, ili smeša C6 i C5 šećera u različitim odnosima navedenih šećera. C6 šećeri imaju osnovni lanac molekula od šest ugljenika, a C5 šećeri imaju osnovni lanac molekula od pet ugljenika. Termini "šećer" i "saharid" se ovde koriste kao sinonimi.
[0064] "Tečna" ili "vodena" kompozicija može da sadrži čvrste supstance, a "čvrsta" kompozicija može da sadrži tečnosti. Tečna kompozicija se odnosi na kompoziciju u kojoj je materijal primarno tečnost, a čvrsta kompozicija je ona u kojoj je materijal primarno čvrsta supstanca.
[0065] Termin "kPa" se odnosi na kilopaskal, jedinicu za pritisak. Standardni atmosferski pritisak, pritisak koji ispoljava 10 g mase na 1 cm<2>površine, definisan je kao 101.325 kPa. Termin "psi" ili "PSI" odnosi se na funtu sile po kvadratnom inču. To je pritisak koji je rezultat sile od jedne funte sile primenjene na površinu od jednog kvadratnog inča.
Opis
[0066] Opis i primeri u nastavku teksta detaljno ilustruju neke primere izvođenja otkrića. Stručnjaci u ovoj oblasti će prepoznati da postoje brojne varijacije i modifikacije ovog otkrića koje su obuhvaćene njegovim obimom. Shodno tome, ne treba smatrati da opis određenog primera izvođenja ograničava obim ovog otkrića.
[0067] Ovde su otkriveni postupci za efikasnu, brzu obradu biomase u uslovima visoke koncentracije biomase. Za razliku od postojećih postupaka, koji mogu da zadrže materijale biomase u komori tokom dužeg vremenskog perioda, otkriveno je da se obradom ovih materijala mogu izbeći duga vremena zadržavanja pod termičkim i hemijskim tretmanom, čime se izbegava razgradnja C5 šećera, proteina i lignina u nepoželjne proizvode kao što su HMF i furfurali, uz istovremenu mogućnost odvajanja ugljenohidratnih materijala, monomernih, kao i polimernih šećera, od drugih komponenti biomase. Inhibitori koji se obično formiraju tokom predtretmana su sirćetna kiselina (nastala tokom oslobađanja C5 šećera), kao i mravlja kiselina, furfural i HMF. Formiranje poslednja tri jedinjenja u velikoj meri zavisi od temperature, pritiska i vremena zadržavanja biomase tokom predtretmana.
[0068] Dalje, otkriveno je da solubilizacija kristalne celuloze nije narušena kratkim vremenom izlaganja. Ovi postupci takođe mogu da omoguće da se biomasa izlaže zagrevanju i pritisku ravnomerno, u cilju poboljšanog pristupa reaktanata za tretman biomasi. Tokom ovog postupka, mogu da se proizvedu čepovi koji razbijaju biomasu na manje čestice i dalje povećavaju pristup reaktanata za hidrolizu i oslobađanje C5 polimera, uz istovremeno oslobađanje i solubilizaciju C6 polimera. Biomasa se kreće kroz reakcionu zonu u kojoj se primenjuju para i pritisak, nakon čega sledi dodavanje kiseline, i konačno oslobađanje materijala na atmosferski pritisak brzim otvaranjem i zatvaranjem krajnjeg ventila. Ceo postupak se dešava u roku od nekoliko sekundi, što rezultuje termo-mehanički i hemijski hidrolizovanom biomasom sa nižim ili smanjenim nivoima inhibitora u poređenju sa postupcima predtretmana poznatim u tehnici.
[0069] U nekim slučajevima, ovde dati postupci predtretmana dozvoljavaju oslobađanje i depolimerizaciju šećera u brzom vremenskom okviru. Šećeri se mogu osloboditi i depolimerizovati u vrlo kratkom vremenskom periodu. Vremenski period može biti kraći od 20 sekundi. Uopšteno, vreme u reakcionoj zoni može da se kreće od sekunde do manje od 20 sekundi. Ovo obezbeđuje kontinuirano kretanje biomase kroz cev, što rezultuje brzo prethodno obrađenom biomasom koja sadrži malo, nimalo, ili suštinski nimalo inhibitora.
[0070] Ovde su opisani poboljšani, jeftini, energetski efikasni uređaji i postupci za predtretman za brzu preradu lignoceluloze, celuloze, hemiceluloze i sličnih materijala biomase pre enzimske hidrolize, koji uključuju termo-mehaničku obradu, sa ili bez hemikalija, i ekstruziju kontrolisanu promenljivim krajnjim ventilom kontrolisanim pritiskom. Postupci koji su ovde otkriveni mogu da uključuju upotrebu uređaja koji sadrži cilindričnu komoru podeljenu na cevaste zone, pri čemu biomasa može da se pomera bilo kontinuirano ili u serijama kroz cilindričnu komoru; redukovane veličine; tretirana pritiskom, toplotom, hemikalijama, ili njihovom kombinacijom u različitim cevastim zonama pre podvrgavanja brzoj promeni temperature i pritiska (npr. eksplozivna dekompresija). Biomasa može da se pomera pomoću mehanizma tipa puža, kao što je jednostruki, dvostruki, ili čak trostruki puž, kakav se nalazi u ekstruderu. Alternativno, biomasa može da se pomera mehanizmom kao što je blok ili drugi mehanički pritisak, diferencijalni hidrostatički pritisak kojim se upravlja vazduhom, uljem, klipom, vakuumom, ili gravitacijom. Ovi mehanizmi takođe mogu imati funkciju guranja ili kretanja napred ili razdvajanja biomase u komore ili zone za određeni tretman ili dodavanje materijala.
[0071] Uopšteno govoreći, ekstruder za upotrebu u ovom sistemu uključuje izduženi cilindar sa ulazom za materijal i izlazom za materijal uz njegove suprotne krajeve, sa jednim ili većim brojem izduženih, aksijalno rotirajućih puževa unutar cilindara koji služe za pokretanje materijala od njegovog ulaznog kraja ka njegovom izlaznom kraju. Puž je dizajniran da ujednači protok materijala uz smanjenje njegove veličine i različiti elementi puža su raspoređeni tako da povećavaju ili smanjuju protok, ili da formiraju čepove biomase unutar cilindara. Puž/puževi spojeni sa krajnjim ventilom pod pritiskom na izlazu, kontrolišu brzinu, pritisak, i delimično temperaturu koja se primenjuje na biomasu dok se kreće kroz i van cilindra.
[0072] Stručnjaci će razumeti da se mogu koristiti različiti postupci prerade biomase koje su modifikovani da uključuju ovde opisani brzi tretman i hidrolizu da bi se proizveli visoki nivoi ugljenih hidrata sa niskim nivoima inhibitora. Na primer, postupak sa cevi autora Andritz (US2014/0034260 A1) može da se uklopi sa odvojivom unutrašnjom komorom i krajnjim ventilom prema ovde prikazanom postupku. Postupci mogu da se izvedu korišćenjem dvopužnog ekstrudera. Slično tome, ekstruderi sa jednim ili više puževa mogu da se prilagode ovom postupku. Dalje, kiselina se koristi u toku predtretmana, i alkalija, ili druge hemikalije mogu da se koriste tokom predtretmana, ili (u postavci korisnoj za razumevanje pronalaska) može da se koristi samo para.
[0073] Sistemi i postupci koji su ovde otkriveni mogu da se koriste za predtretman biomase u industrijskom obimu uz visoku propusnost. Na primer, procenjeno je da biomasa može da se kreće kroz, i da bude obrađena u skladu sa sledećom Tabelom 1 kontinuiranim radom dvopužnog ekstrudera u skladu sa nekima od ovde opisanih postupaka.
Tabela 1
[0074] Opšti pregled aparata i njegove upotrebe u ekstruderu su opisani u nastavku teksta. Reaktor u vidu cilindra sa pužem može da sadrži metalno telo cilindra (koje može da bude obloženo specijalnim materijalima kao što su keramika, staklo, aluminijum, hasteloj, titanijum i slično) veličine koja može da varira od, na primer, od 30 mm do 220 mm u prečniku, ili više, opremljeno jednim ili većim brojem puževa, orijentisano horizontalno ili vertikalno. Cilindar može da se podeli na posebne odeljke i može da bude opremljen priključcima sa višestrukom namenom duž gornje, bočne i/ili donje površine. Takvi priključci sa višestrukom namenom mogu da budu priključci sa mogućnošću zatvaranja. Priključci sa višestrukom namenom mogu da omoguće ubrizgavanje vode, pare, kiseline ili drugih hemikalija. Priključci sa višestrukom namenom mogu da omoguće umetanje termoparova i/ili manometara za merenje temperature i pritiska unutar cilindara. Po potrebi mogu da se dodaju dodatni priključci. Cilindar reaktora može da bude opremljen električnim grejnim elementima ili parnim omotačem za ravnomerno zagrevanje cilindra. Grejanje se može alternativno ili dodatno obezbediti ubrizgavanjem pare. Cilindar reaktora može da bude pričvršćen za cev koja ispušta sadržaj u ekspanzioni rezervoar ili drugi kontejner. Ekspanzioni rezervoar može da bude napravljen od nerđajućeg čelika. Cilindar može da se izoluje od ekspanzionog rezervoara pomoću cevi sa ležištem koje ima sklop pritiskom aktiviranog ispusnog ventila koji je sposoban za kontinuirano podešavanje položaja u zavisnosti od povratnog pritiska na ventilu i pritiska unutar sistema. Sklop ispusnog ventila može da sadrži umetnuto metalno ili keramičko zaptivno ležište kako bi se omogućilo eksplozivno ispuštanje biomase. Sklop pritiskom aktiviranog ventila može da sadrži konusnu mlaznicu povezanu sa osovinom (videti na SL. 1 i 2). Prečnik krajnjeg ventila može da varira u zavisnosti od veličine mašine, i obično se kreće od 30 mm do 220 mm ili više. Konusna mlaznica može da bude spojena sa osovinom koja je pričvršćena za aktuator u generatoru protivpritiska. Aktuator može da obezbedi pneumatski pritisak koji se reguliše generatorom protivpritiska, koji prati pritisak. Pritisak može da bude visoki pritisak, tako da ne dolazi do povratnog toka i postoji ograničen protok materijala iz cevi. Protivpritisak na konusnoj mlaznici i sedištu može da bude podesiv. Na primer, postupci mogu da se izvode korišćenjem 50 psi do 600 psi (manometarskog pritiska) protivpritiska na osovinu spojenu sa konusnom mlaznicom krajnjeg ventila za smicanje. Konus krajnjeg ventila za smicanje može da se pomera između potpuno zatvorenog i potpuno otvorenog položaja, i bilo kojeg intermedijarnog položaja. Cev na izlazu iz krajnjeg ventila za smicanje može da usmerava tretirane čvrste materije na dno ekspanzionog rezervoara a, gde čvrste materije i para mogu da se razdvoje i lako uklone.
[0075] SL.1 prikazuje primer izvođenja jednog tipa dizajna reaktora kako je ovde dato. Reaktor može da bude reaktor komercijalnog obima. Sadrži horizontalni cilindar 31 opremljen dvostrukim pužem (nije prikazano) i ispusni ventil 17 pričvršćen na posebnu krajnju prirubnicu 14 na drugom kraju cilindra. Cilindar može da bude izolovan i može da ima nepropusne zidove. Motor 24 za pomeranje puževa može da se pričvrsti blizu prvog kraja. Motor može da bude, npr., kombinacija motora na električni pogon i zupčanične kutije, sa ili bez remenica i klinastih kaiševa ili bilo koji drugi mehanizam za okretanje puževa. Motor takođe može da bude, na primer i bez ograničenja, sinhroni motor obrtnog momenta. Koš 20 može da se pričvrsti na ulaz zatvorenog kraja cilindra 31. Biomasa može da se dodaje kroz otvor koša 20. Biomasa može biti bilo koja biomasa kako je ovde navedeno. Može da postoji dozator za stvaranje protoka bez sabijanja ili sa sabijanjem (nije prikazano) kao što je sabijač za kontrolu dodavanja biomase iz koša 20 u cilindar 31. Sabijajući i/ili nesabijajući dozator može da bude bilo koji sabijajući i/ili nesabijajući dozator poznat u tehnici. Na primer, nesabijajući dozator za indukovanje protoka može da bude nesabijajući dozator ili razni tipovi induktora protoka u vidu rezervoara sa pokretnim dnom praćeni transporterima za merenje protoka kao što su razni tipovi vučnih lanaca, elevatora sa korpom, ili rotirajućih spirala. U svom najjednostavnijem obliku, nesabijajući dozator može da se odnosi na ručno punjenje biomase u otvoreni prvi kraj tela cilindra. Sabijajući dozatori mogu da obuhvataju mehaničko sabijanje. Mehaničko sabijanje može da se postigne obezbeđivanjem mehaničkog uređaja za sabijanje kao što je povratni klip ili pužni dozator. Cilindar 31 može da ima prvi priključak 29 sa mogućnošću zatvaranja za dodavanje vode za hidrataciju biomase u cevi dok se ona udaljava od kraja na kome je koš. Puževi mogu da budu dizajnirani sa odeljcima tako da formiraju čep P1 sa visokim smicanjem, koji može nastati nakon dodavanja vode, ali pre dodavanja pare kroz priključke 32 i 33. Čep P1 sa visokim smicanjem može da razbije biomasu na čestice manje veličine (npr. od oko 10 do 200 mikrona). Čepovi koji se formiraju mogu da razdvoje biomasu na odeljke ili zone koje mogu različito da se tretiraju. Kretanje puževa kroz nepropusnu komoru 30 cilindra gura smešu biomase i vode iz zone doziranja u prvu zonu 91. Priključci 32, 33 dodaju paru pod pritiskom (npr. na oko 300 psi do 600 psi) u cilindar nakon formiranja prvog čepa, povećavajući pritisak cilindra na željenu temperaturu i pritisak (na primer, 600 psi i temperatura od 253°C). Drugi čep P2 može da se formira pre dodavanja vodene kiseline (ili druge hemikalije, npr. baze) i može da odvoji materijal u drugoj zoni 92. U ovoj drugoj zoni, C6 polimeri mogu da se rastvore i/ili C5 polimeri mogu da se hidrolizuju u monosaharide. U ovoj zoni se mogu održavati termomehanički uslovi. Nakon dodavanja kiseline (ili alkalnog rastvora) kroz 34, može da se formira treći čep P3 dok se biomasa kreće kroz komoru 30 cilindra. Kiselina (ili alkalni rastvor) takođe mogu da se dodaju nakon što se formira treći čep. Dalja solubilizacija šećera može da se odvija u ovoj trećoj zoni 93 i, ako je potrebno, može da se doda još vode kroz drugi priključak (nije prikazan) u trećoj zoni 93.
[0076] Krajnji ventil 17 na samom kraju treće zone 93, kada je postavljen, čini deo reakcione zone R1. Krajnji ventil može da bude pod stalnim pritiskom. Regulator protivpritiska (npr., videti SL.
11 i 12) može da se doda telu cilindra 31 tako da regulator protivpritiska prati pritisak na kraju zone 93. Monitoring može da bude kontinuiran. Regulator protivpritiska deluje tako da održava podešeni pritisak otvaranjem i zatvaranjem krajnjeg ventila (npr. kontinuirano) 17 preko osovine 60 koja je povezana sa aktuatorom (npr., videti SL. 12 i 13). Aktuator može da bude bilo koji aktuator kao što je ovde navedeno. Na primer, aktuator može da bude pneumatski aktuator. Aktivnost ventila može da se odvija brzo, kako bi se otvorio krajnji ventil 17 i ispustio materijal pod pritiskom u cev 62 koja vodi do otvorenog ekspanzionog rezervoara 70, čime se izduvava tretirana biomasa i brzo snižava temperatura i pritisak sa nekoliko stotina psi na atmosferski pritisak. Kako pritisak pada, regulator protivpritiska dovodi do toga da aktuator zatvori krajnji ventil 17 kretanjem osovine 60. Razlika pritisaka može da varira u zavisnosti od količine potrebne za dalje rastvaranje C6 šećera. Kada radi u idealnim uslovima, krajnji ventil 17 možda nikada neće biti potpuno zatvoren i nikada neće biti potpuno otvoren, pri čemu se osovina 60 kreće napred i nazad pod kontrolom aktuatora.
[0077] U nekim slučajevima, bilo koji uređaj kao što je ovde navedeno sadrži aktuator. Aktuator može da se kontroliše pomoću regulatora. Aktuator na uređaju kao što je ovde predviđeno može da bude bilo koji tip aktuatora ili motora od mehaničkog, elektro-mehaničkog, linearnog, piezoelektričnog, ultrazvučnog, hidrauličnog, elektrohidrauličnog, pneumatskog tipa, tipa sa segmentnim vretenom, tipa sa pokretnim namotajem, ili tipa koji može da se kontroliše sa pokretnim gvožđem, poznatog u tehnici. U nekim slučajevima, aktuator u uređaju kao što je ovde dato sadrži pneumatski aktuator. Pneumatski aktuator može da bude klipni aktuator. U nekim slučajevima, aktuator u uređaju kao što je ovde dato sadrži hidraulički aktuator. Primeri mehaničkih aktuatora mogu da uključuju aktuatore tipa vretena (npr. navojno vreteno, vijčana dizalica, kuglično navojno vreteno, ili valjkasto navojno vreteno), točka i osovine (npr. dizalica, vitlo, letva i zupčanik, pogonski lanac, pogonski kaiš, kruti lanac, ili kruti kaiš), klipne aktuatore, membranske aktuatore, ili bregaste aktuatore. Regulator za upravljanje aktuatorom u bilo kom uređaju kao što je ovde dato može da bude regulator pritiska. Regulator pritiska može da bude regulator protivpritiska. Regulator pritiska (npr. regulator protivpritiska) može da bude jednostepeni ili dvostepeni regulator. Regulator pritiska može da sadrži restrikcioni element, element opterećenja i merni element. Restrikcioni element može da bude ventil kao što je ravni zaporni ventil, leptirasti ili pečurkasti ventil. Za preciznu kontrolu, ventil kao što je ravni zaporni ventil može da ima dobre rezultate. Drugi tipovi ventila mogu da budu brzo-otvarajući ravni zaporni ventil, loptasti, leptirasti ili ravni zaporni ventil jednakog procenta.
[0078] Element opterećenja može biti teg, opruga ili aktuator (npr. klipni ili membranski aktuator) u kombinaciji sa oprugom. U nekim slučajevima, regulator pritiska u bilo kom uređaju koji je ovde dat je pneumatski regulator pritiska. Pneumatski regulator pritiska radi sa modifikovanim pečurkastim ventilom. Na primer, može da se koristi E/P regulator pritiska, serija ED05 (Bosch Rexroth AG). U nekim slučajevima, regulator pritiska u bilo kom uređaju koji je ovde dat je hidraulički regulator pritiska. Regulator pritiska takođe može da bude u komunikaciji i/ili da sadrži merač protoka za merenje brzina protoka unutar uređaja kao što je ovde dato. Merač protoka može da bude merač protoka, rotometar ili regulator masenog protoka poznat u tehnici.
[0079] Tri cilindrične komore (zone) 91, 92 i 93 u okviru tela cilindra 31 i ispusna cev 62 kroz ventil do atmosferskog pritiska čine reakcionu zonu R1 gde se vrši predtretman biomase. Predtretman biomase unesene u telo cilindra 31 odvija se unutar komore 30 cilindra sve dok je materijal na povišenim temperaturama i pritiscima, tako da se reakciona zona R1 završava kada se materijal ispusti u atmosferu. Termohemijski i mehanički pritisak u ovoj zoni, kao i vreme zadržavanja, mogu se menjati u skladu sa vrstom biomase koja se podvrgava predtretmanu. Stručnjaci će prepoznati da materijal biomase sa visokom koncentracijom polimera ugljenih hidrata koji se lako rastvaraju i hidrolizuju može da zahteva manje vremena i/ili manji pritisak i temperaturu.
[0080] Vreme zadržavanja u reakcionoj zoni može da bude veoma kratko u poređenju sa drugim sistemima za predtretman poznatim u stanju tehnike. Vreme zadržavanja u reakcionoj zoni (npr., SL. 1, R1) uređaja koji je ovde dat može da bude manje od 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 i u nekim postavkama korisnim za razumevanje pronalaska mogu biti 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 35, 40, 45, 50, 55, ili 60 sekundi. Vreme zadržavanja u reakcionoj zoni (npr., SL.1, R1) uređaja koji je ovde dat može da bude oko 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, i u nekim postavkama korisnim za razumevanje pronalaska mogu biti, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 3035, 40, 45, 50, 55, ili 60 sekundi. Vreme zadržavanja u reakcionoj zoni (npr., SL. 1, R1) uređaja koji je ovde dat može da bude između oko 1 sekunde do oko 2, oko 1 sekunde do oko 3 sekunde, oko 1 sekunde do oko 4 sekunde, oko 1 sekunde do oko 5 sekundi, oko 1 sekunde do oko 6 sekundi, oko 1 sekunde do oko 7 sekundi, oko 1 sekunde do oko 8 sekundi, oko 1 sekunde do oko 9 sekundi, oko 1 sekunde do oko 10 sekundi, oko 1 sekunde do oko 15 sekundi, oko 1 do oko 20 sekundi, oko 2 sekunde do oko 4 sekunde, oko 2 sekunde, do oko 6 sekundi, oko 2 sekunde do oko 8 sekundi, oko 2 sekunde, do oko 10 sekundi, oko 2 sekunde do oko 15 sekundi, oko 2 sekunde do oko 20 sekundi, oko 5 sekundi do oko 10 sekundi, oko 5 sekundi do oko 10 sekundi, oko 5 sekundi do oko 15 sekundi, oko 5 sekundi do oko 20 sekundi, oko 10 sekundi do oko 12 sekunde sekundi, oko 10 sekundi do oko 14 sekunde, oko 10 sekundi, do oko 16 sekundi, oko 10 sekundi do oko 18 sekundi, oko 10 sekundi do oko 20 sekundi, oko 15 sekundi do oko 20 sekundi, i u nekim postavkama korisnim za razumevanje pronalaska mogu biti oko 20 sekundi do oko 30 sekundi, oko 30 sekundi do oko 45 sekundi, ili oko 45 sekundi do oko 60 sekundi. Pritisak može da varira od 0 do 800 psi, poželjno od 300-700 psi. Temperaturni opseg je širok, od 100 do 260°C ili više, poželjno od 160-230°C. Primenjena temperatura obično zavisi od kristalnosti celuloznog vlakna u biomasi; na primer, meko drvo ima viši procenat kristalne celuloze i zahteva temperaturu od 210-240°C. Kiselina je dodata da pomogne u reakciji i može da varira od 0 tež.% čiste hemikalije po suvoj toni biomase do 8 tež.% čiste hemikalije po suvoj toni biomase, poželjno od 1 tež.% do 5 tež.%.
[0081] Ovde dobijena biomasa je prethodno tretirana na povišenoj temperaturi i/ili pritisku u uređaju kao što je ovde dato. U jednom primeru izvođenja, biomasa se prethodno tretira na temperaturnom opsegu od 20°C do 400°C. U drugom primeru izvođenja biomasa se prethodno tretira na temperaturi od oko 20°C, 25°C, 30°C, 35°C, 40°C, 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 80°C, 90°C, 100°C, 120°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C, 350°C, 400°C ili više. U drugom primeru izvođenja, povišene temperature su obezbeđene upotrebom pare, vruće vode, ili vrućih gasova. U jednom primeru izvođenja para može da se ubrizga u sud ili komoru cilindra koja sadrži biomasu. U drugom primeru izvođenja para, vruća voda, ili vruć gas mogu da se ubrizgaju u omotač suda tako da greju, ali ne dolaze u direktan kontakt sa biomasom. U dodatnom primeru izvođenja toplota može da se primeni spolja upotrebom električnih grejača za cilindar.
[0082] Ovde dobijena biomasa je prethodno tretirana na povišenoj temperaturi i/ili pritisku u uređaju kako je ovde dato. U jednom primeru izvođenja, biomasa se podvrgava predtretmanu na pritisku u opsegu od 0 do 800 PSI. U nekim primerima izvođenja, zagrevanje biomase koja se podvrgava predtretmanu u uređaju kako je ovde dato, sprovodi se na pritisku višem od atmosferskog. Pritisak može da bude od oko 25 PSI do oko 800 PSI. Pritisak može da bude između oko 300 PSI i 500 PSI. Pritisak može da bude oko 400 PSI. Na primer, pritisak može da bude oko 25-800, 25-700, 25-600, 25-500, 25-250 PSI, 25-225 PSI, 25-200 PSI, 25-175 PSI, 25-150 PSI, 25-125 PSI, 25-100 PSI, 25-75 PSI, 25-50 PSI, 50-225 PSI, 50-200 PSI, 50-175 PSI, 50-150 PSI, 50-125 PSI, 50-100 PSI, 50-75 PSI, 75-200 PSI, 75-175 PSI, 75-150 PSI, 75-125 PSI, 75-100 PSI, 100-175 PSI, 100-150 PSI, 100-125 PSI, 125-150 PSI, 25 PSI, 30 PSI, 35 PSI, 40 PSI, 45 PSI, 50 PSI, 55 PSI, 60 PSI, 65 PSI, 70 PSI, 75 PSI, 80 PSI, 85 PSI, 90 PSI, 95 PSI, 100 PSI, 105 PSI, 110 PSI, 115 PSI, 120 PSI, 125 PSI, 130 PSI, 135 PSI, 140 PSI, 145 PSI, 150 PSI, 155 PSI, 160 PSI, 165 PSI, 170 PSI, 175 PSI, 180 PSI, 185 PSI, 190 PSI, 195 PSI, 200 PSI, 205 PSI, 210 PSI, 215 PSI, 220 PSI, 225 PSI, 230 PSI, 235 PSI, 240 PSI, 245 PSI, 250 PSI, 300PSI, 350 PSI, 400 PSI, 450 PSI, 500 PSI, 550 PSI, 600 PS, 650 PSI, 700 PSI, 750 PSI, 800 PSI, 850 PSI, 900 PSI, 950 PSI, ili 1000 PSI. U jednom primeru izvođenja, pritisak je od oko 25 PSI do oko 250 PSI. U drugom primeru izvođenja, pritisak je od oko 75 PSI do oko 200 PSI. U drugom primeru izvođenja, pritisak je od oko 100 PSI do oko 400 PSI.
[0083] U jednom primeru izvođenja, jedna ili više kiselina mogu da budu kombinovane, dajući pufer koji može da se upotrebi za sprovođenje predtretmana biomase kako je ovde dato u uređaju kako je ovde dato. U nekim slučajevima, pH može da se snizi do neutralnog pH ili kiselog pH, na primer pH od 7.0, 6.5, 6.0, 5.5, 5.0, 4.5, 4.0, ili niže. Na primer, ne-neutralni vodeni medijum upotrebljen za predtretman biomase kako je ovde dato u uređaju kako je ovde dato može da ima pH niži od 7, 6.5, 6, 5.5, 5, 4.5, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, ili 1. Na primer, ne-neutralni vodeni medijum može da ima pH koji je oko 6.5, 6.4, 6.3, 6.2, 6.1, 6, 5.9, 5.8, 5.7, 5.6, 5.5, 5.4, 5.3, 5.2, 5.1, 5, 4.9, 4.8, 4.7, 4.6, 4.5, 4.4, 4.3, 4.2, 4.1, 4, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6, 3.5, 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3, 2.9, 2.8, 2.7, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, ili niži. U nekim primerima izvođenja, pH se snižava i/ili održava u opsegu od oko pH 4.5 do oko 7.1, ili oko 4.5 do oko 6.9, ili oko pH 5.0 do oko 6.3, ili oko pH 5.5 do oko 6.3, ili oko pH 6.0 do oko 6.5, ili oko pH 5.5 do oko 6.9 ili oko pH 6.2 do oko 6.7.
[0084] U nekim primerima izvođenja, predtretman biomase kako je ovde dato u uređaju kako je ovde dato obuhvata hidrataciju kompozicije biomase u ne-neutralnom vodenom medijumu koji ima pH koji je veći od 7. Na primer, ne-neutralni vodeni medijum može da ima pH veći od 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5 ili više. Na primer, ne-neutralni vodeni medijum može da ima pH koji je oko 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 10, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8, 10.9, 11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, 11.8, 11.9, 12, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9, 13, 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6, 13.7, 13.8, 13.9, ili viši. Ne-neutralni vodeni medijum koji ima pH veći od 7 može da sadrži jednu ili više baza kao što je natrijum hidroksid, kalcijum hidroksid, kalijum hidroksid, amonijak, amonijum hidroksid, vodonik peroksid ili njihova kombinacija. Jedna ili više baza mogu da budu u bilo kojoj pogodnoj koncentraciji, kao što je bilo koja od ovde opisanih koncentracija.
[0085] U nekim primerima izvođenja, predtretman kompozicije biomase obuhvata hidrataciju kompozicije biomase u ne-neutralnom vodenom medijumu koji sadrži od oko 0.1% do oko 50% tež./tež. ili zapr./tež. po težini suve biomase jedne ili više kiselina ili jedne ili više baza. Na primer, ne-neutralni vodeni medijum može da sadrži oko 25-50%, 10-50%, 10-25%, 5-50%, 5-25%, 5-10%, 4-50%, 4-25%, 4-10%, 4-5%, 3-50%, 3-25%, 3-10%, 3-5%, 3-4%, 2-50%, 2-25%, 2-10%, 2-5%, 2-4%, 2-3%, 1-50%, 1-25%, 1-10%, 1-5%, 1-4%, 1-3%, 1-2%, 0.5-50%, 0.5-25%, 0.5-10%, 0.5-5%, 0.5-4%, 0.5-3%, 0.5-2%, 0.5-1%, 0.5-%, 0.1-50%, 0.1-25%, 0.1-10%, 0.1-5%, 0.1-4%, 0.1-3%, 0.1-2%, 0.1-1%, 0.1-0.5%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 24%, 23%, 22%, 21%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9.5%, 9%, 8.5%, 8%, 7.5%, 7%, 6.5%, 6%, 5.5%, 5%, 4.9%, 4.8%, 4.7%, 4.6%, 4.5%, 4.4%, 4.3%, 4.2%, 4.1%, 4%, 3.9%, 3.8%, 3.7%, 3.6%, 3.5%, 3.4%, 3.3%, 3.2%, 3.1%, 3%, 2.9%, 2.8%, 2.7%, 2.6%, 2.5%, 2.4%, 2.3%, 2.2%, 2.1%, 2%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, ili 0.1% jedne ili više kiselina ili jedne ili više baza. Jedna ili više kiselina može da bude sumporna kiselina, peroksisirćetna kiselina, mlečna kiselina, mravlja kiselina, sirćetna kiselina, limunska kiselina, fosforna kiselina, hlorovodonična kiselina, sumporna kiselina, hlorsirćetna kiselina, dihlorosirćetna kiselina, trihlorsirćetna kiselina, trifluorosirćetna kiselina, oksalna kiselina, benzojeva kiselina, ili njihova kombinacija. Jedna ili više baza može da bude natrijum hidroksid, kalcijum hidroksid, kalijum hidroksid, amonijak, amonijum hidroksid, vodonik peroksid ili njihova kombinacija. U nekim primerima izvođenja, ne-neutralni vodeni medijum sadrži jednu ili više kiselina ili jednu ili više baza u koncentraciji od oko 1% do oko 5% zapr./tež. po težini suve biomase. U nekim primerima izvođenja, ne-neutralni vodeni medijum sadrži sumpornu kiselinu u koncentraciji od oko 1% do oko 5% zapr./tež. po težini suve biomase. U nekim primerima izvođenja, ne-neutralni vodeni medijum sadrži sumpornu kiselinu u koncentraciji oko 1.8% zapr./tež. po težini suve biomase. U nekim primerima izvođenja, neneutralni vodeni medijum sadrži sumpornu kiselinu u koncentraciji oko 1% zapr./tež. po težini suve biomase.
[0086] U ekspanzionom rezervoaru 70, biomasa može da se kreće kroz naniže usmerenu cev. Prethodno obrađenoj biomasi može da se pristupi iz ekspanzionog rezervoara 70. U nekim slučajevima, uređaj za predtretman biomase kako je ovde dato može biti dizajniran da pokreće biomasu do koraka odvajanja ili do rezervoara za enzimsku hidrolizu. Pare mogu da se ispuštaju kroz otvoreni vrh ekspanzionog rezervoara 70 ili, alternativno, ekspanzioni rezervoar 70 može da bude zatvoren, a da se pare ispuštaju kroz cev u drugu oblast ili komoru. Alternativno, cev može da bude cevovodom spojena sa kondenzatorom.
[0087] Aparat (npr., telo cilindra) može da bude napravljen od ugljeničnog čelika, nerđajućeg čelika ili bilo kog drugog materijala koji je otporan na kiseline i alkalije i koji može da izdrži pritisak koji se stvara. Takođe je moguće imati hemijski inertni premaz na unutrašnjoj strani komore (npr. unutrašnja komora tela cilindra) koji ne reaguje sa kiselinom ili alkalijom ili bilo kojim hemijskim sredstvom koje se koristi u ovde datim postupcima. Telo cilindra može da bude horizontalno ili vertikalno sa modifikacijama za punjenje biomase ili obezbeđivanje odgovarajućeg pritiska pražnjenja. Stručnjak u ovoj oblasti može lako da konfiguriše aparat sa vertikalnim cilindrom za pravilan rad.
[0088] U nekim slučajevima, uređaj za prethodni tretman biomase kako je ovde dato sadrži dvopužni ekstruder. Primer ko-rotirajućeg, dvopužnog ekstrudera koji se koristi za ovde opisane postupke dat je na SL. 2. Dvopužni ekstruder na SL. 2 sadrži cilindar 31, horizontalnu cilindričnu komoru 30, koja uključuje dva mehanizma 51 i 52 za punjenje pužnog tipa. Cilindar sadrži otvoreni prvi kraj 11 za dodavanje biomase. Biomasa može da bude bilo koja biomasa kako je ovde dato. Celokupni ekstruzioni aparat 10 uključuje primarni dovodni koš 20 koji sadrži biomasu koja se dodaje. Unutar koša 20 je pužni transporter 13 za isporuku za ravnomernu raspodelu materijala u otvoreni prvi kraj 11. Postoji priključak 15 u koji može da se doda voda kako biomasa ulazi u komoru 30 ekstrudera. Cilindrična komora 30 ima još jedan priključak 29 za vodu, priključke 32, 33 sa mogućnošću zatvaranja za dodavanje pare pod pritiskom i priključke 34, 35 sa mogućnošću zatvaranja za dodavanje hemijskog reaktanta (npr., kiseline). Treći priključak 36 može da se doda, ako je potrebna dodatna para nishodno od priključaka 34 i 35. Kao na SL.1, komora 30 cilindra je podeljena u 3 zone (nije prikazano), nastale zbog konfiguracije puža, srodne 91, 92 i 93 na SL.
1. Para pod pritiskom se ubrizgava da bi podigla temperaturu i pritisak biomase, a hemikalije za hemijsku reakciju, ako je potrebno. Izolacija 12 može da se postavi izvan ili kao deo cilindra 31 koji obuhvata komoru 30 cilindra i održava željenu temperaturu u komori. Merači 83, 87 temperature i manometri 81, 85 koriste se za praćenje temperature, odnosno pritiska u komori.
[0089] Kako se biomasa ubacuje kroz koš 20 u komoru 30, termo-mehanički pritisak se stvara dodavanjem pare i konfiguracijom čepova (zbog oblika i kretanja različitih odeljaka pužnih mehanizama). Dvopužni mehanizam 51, 52 pokreće biomasu kroz cev do otvora 22 između krajnje ploče 14 komore 30 cilindra i ispusnog ventila 89.
[0090] Kao na SL.1, uređaj sa SL.2 proizvodi tri čepa P1, P2, P3 tokom procesa kretanja biomase kroz cev od jednog kraja ka drugom (videti SL. 1). Iako nije prikazan na SL. 2, P1 se formira nakon dodavanja vode kroz priključak 29 pre dodavanja pare kroz priključke 32 i 33. Priključci 32, 33 dodaju paru pod pritiskom na oko 300 psi do 600 psi u cilindar nakon formiranja prvog čepa povećavajući pritisak u cilindru do željene temperature i pritiska; na primer, 600 psi i temperature od 253°C. P2 se formira pre dodavanja vodenog rastvora kiseline kroz priključke 34 i 35, dok se P3 obično formira nakon dodavanja vodenog rastvora kiseline. Takođe, kao na SL.1, na SL. 2 zona u komori 30 cilindra između P1 i P2 je zona 91, dok je zona 92 između P2 i P3 i zona 93 je između P3 i ispusne oblasti. Zona 91 između prva dva čepa, zona 92 između čepa P2 i čepa P3, zona između čepa P3 i ispusne oblasti do posebne krajnje prirubnice 14 zajedno čine reakcionu zonu R1 (kao što je prikazano na SL.1). U nekim slučajevima, hemikalije koje se koriste za pomoć u predtretmanu biomase (npr., kiselina ili alkalija ili druga hemikalija) dodaju se između drugog čepa P2 i trećeg čepa P3 formiranog u reakcionoj zoni R1.
[0091] U nekim slučajevima, predtretman biomase korišćenjem uređaja kao što je prikazano na SL. 2 podrazumeva zaptivanje priključaka u uređaju sa SL. 2 nakon prolaska biomase kroz svaki odeljak i dodavanja vodenog rastvora koji sadrži kiselinu i pare i zatim održavanje željene temperature. Kao što je prikazano na SL.2, ispusni ventil 17 može da bude delimično smešten u metalnu ili keramičku zaptivku 89 tako da je ispusni ventil uglavnom zatvoren. U radu, (SL. 2 i SL. 12) kako pritisak u komori 30 cilindra naraste do određene tačke, ispusni ventil 17 se otvara (dalje od komore cilindra). Osovina 60 ventila se pruža kroz cev do aktuatora 72 unutar, ili pričvršćena za generator protivpritiska (kontrolna jedinica) 73. Smeša biomase, šećera, i vodenih hemikalija se gura kroz otvor 22 ispusnog ventila kretanjem dvostrukog puža 50, 51 u komori 30 od prvog kraja prema drugom (izlaznom) kraju i od porasta pritiska. Biomasa prolazi kroz otvor 22 ispusnog ventila i kroz cev 62 gde se sakuplja u ekspanzioni rezervoar 70 kroz otvor 71 na vrhu ekspanzionog rezervoara koji omogućava pristup prethodno tretiranoj biomasi i izlaz para. Takođe može postojati poseban otvor koji omogućava ispuštanje pare (nije prikazano).
[0092] Poprečni presek kraja za pražnjenje dvopužnog ekstrudera prikazanog na SL.2 prikazan je na SL. 3. Kao što je prikazano na SL. 3, cilindar 31 sadrži dvostruki puž 51, 52 koji se okreće pomoću osovina 26, 28. U jednom primeru izvođenja, zamenljivi čvrsti umetak 38 cilindra od specijalnog metala otpornog na koroziju i habanje ili drugog jedinjenja može da okružuje puževe. Obim ivica sečiva dvostrukog puža 51, 52 i granice probušenih rupa kroz umetak 38 cilindra su predstavljene tačkastim linijama. Postoji oko 1 mm između vrhova elemenata puža i umetka 38 cilindra. U nekim slučajevima, tačkaste linije mogu biti stvarni otvori cilindra (umesto cilindra 31) i mogu da budu sačinjeni od specijalnih metalnih umetaka dodatih za otpornost na habanje i izbušenih tako da odgovaraju prečniku puževa. U jednom primeru izvođenja, aparat za grejanje (nije prikazano) je postavljen oko celog tela cilindra. SL. 4 prikazuje poprečni presek specijalne prirubnice 14 na kraju za pražnjenje koja je pričvršćena za kraj ekstrudera. Prirubnica 14 je povezana sa ekstruderom i dvostruki puž prenosi materijal dalje do ispusnog ventila. SL. 5 prikazuje prelaz sa otvora za dvostruki puž u prirubnici 14 na kraju za ispuštanje u ekstruderu do jednog izlaza otvora 22 ventila kada se gleda od kraja otvora ventila kroz uski kraj koji se spaja sa ventilom 17. Otvor se širi da obuhvati otvor za dvostruki puž na prirubnici 14. SL.6 dalje prikazuje kućište 19 kraja ispusnog ventila sa jednim cilindričnim otvorom 22 koji se povezuje sa prirubnicom 14 ekstrudera. Prethodno obrađena biomasa se ispušta kroz otvor 22 okružen metalnom ili keramičkom zaptivkom 89 koja je učvršćena u položaju za interakciju sa mehanizmom ispusnog ventila. Keramička ili metalna zaptivka može takođe da se pruža kroz otvor 22 ventila i obezbedi oblogu ili umetak između otvora 22 ventila i kućišta 19 ventila.
[0093] Ventil na ispusnom kraju ("krajnji ventil") ekstrudera kako je ovde dato može da ima jedan od mnogo različitih dizajna. Krajnji ventil koji se koristi u ovom postupku je jedan od nekoliko tipova koji mogu precizno da se nadgledaju i kontrolišu pomoću generatora protivpritiska. Krajnji ventil može biti jednosmerni ili dvosmerni. U nekim slučajevima, krajnji ventil u ekstruderu kako je ovde dato je jednosmeran dok je protok kroz ekstruder jednosmeran. U nekim slučajevima, krajnji ventil u ekstruderu kako je ovde predviđeno je dvosmeran dok je protok kroz ekstruder jednosmeran. SL. 7 je horizontalni pogled na otvor 22 ventila u njegovom kućištu 19 gde se sužava od otvora za dvostruki puž ekstrudera ka kraju ispusnog ventila.
[0094] SL.8 je horizontalni pogled na sklop 65 kućišta ventila sa ispusnom cevi 62, uključujući kućište 63 koje sadrži otvor ventila i kućište 19 kao što je prikazano na SL. 7. SL. 9 prikazuje kućište sa SL. 8, pokazujući kako je sklop ventila integrisan sa kućištem. SL. 10 je horizontalni presek sa ventilom 17 i osovinom 60 ventila postavljenim u otvor kućišta 19 ventila unutar kućišta 65 i 63.
[0095] SLIKE 1 i 2 su primeri izvođenja koji pokazuju kretanje biomase kroz reaktore upotrebom čepova za razdvajanje različitih reakcija u komore i za smanjenje veličine čestica. Ovi primeri izvođenja mogu da se variraju kako bi se prilagodili različitim vrstama i veličinama biomase za optimalnu obradu i izdvajanje monosaharida ili čak oligomera. Na primer, veličina druge komore može da se smanji ako biomasa sadrži mali procenat hemiceluloze u poređenju sa udelom celuloze. Vreme zadržavanja u bilo kojoj komori može da se varira i stručnjaci u oblasti će znati da tipovi pužnih elemenata u odeljcima koji proizvode čepove, i seku i pomeraju materijale za obradu napred, i njihov razmeštaj mogu da imaju beskonačan broj permutacija. Upotrebljene kombinacije će zavisiti od vrste biomase i veličine čestica poželjnih za optimalni predtretman. Prema tome, vreme zadržavanja, temperatura, vreme i hemijski tretman mogu da budu neograničeni pri upotrebi ovog postupka.
[0096] Odeljci puževa ugrađeni u ovaj sistem mogu da uključuju, na primer, transportne elemente za kretanje materijala kroz ekstruder i elemente blokova za gnječenje za formiranje čepova. Pogodan sistem može da bude sačinjen od pojedinačnog elementa zavojnice puža sa žlebovima za mešanje u profilu puža. Element može da ima levi navoj (povratni transport) ili desni navoj (profil puža postavljen za transport unapred). Ovi elementi mogu da sadrže manje žlebova za mešanje i smanjenu dubinu žlebova da bi se smanjio poprečni protok proizvoda između kanala profila puža, pomažući na taj način da se održi ujednačen pritisak i kretanje biomase i smanji povratni tok. Pužni elementi mogu da budu sačinjeni od različitih materijala uključujući, na primer, stelit, hasteloj, inkonel, PM čelik, hrom čelik i nitrovani čelik i/ili mogu biti proizvedeni sa različitim površinskim premazima da bi se smanjilo habanje i abrazija. Primeri ovih elemenata mogu se naći kod Extricom GmbH (www.extricom.de). Stručnjaci će znati da su tipovi elemenata i njihov raspored neograničeni i da se mogu rasporediti prema mnogo različitih obrazaca za specifične materijale biomase.
[0097] Početna suva težina biomase koja se koristi u postupcima ovog pronalaska je najmanje oko 10% ukupne težine smeše biomase i vodenog rastvora kiseline. Tipičnije, suva težina biomase je najmanje oko 20% i može biti najmanje oko 30%, 45%, 50% ili više. Sirova biomasa će tipično varirati između 30 tež% i 90 tež% čvrstih materija, a biomasa koja izlazi iz uređaja za predtretman će tipično varirati između 25 tež% i 40 tež% čvrstih materija. Procenat suve težine biomase može da varira i optimalni procenat može da bude različit za različite vrste biomase. Na primer, biomasa od najmanje oko 40% je poželjna kada se koristi piljevina (piljevina će biti razblažena malom količinom kondenzata pare), da bi se obezbedila prethodno obrađena biomasa koja je saharifikovana da bi se proizveli fermentabilni šećeri dovoljno koncentrovani za isplativu fermentaciju do etanola. Pogodnija je biomasa piljevine od najmanje oko 30%. Poželjni procenat suve težine određene vrste biomase za upotrebu u ovim postupcima za proizvodnju hidrolizata sa visokim sadržajem šećera može lako da odredi stručnjak u ovoj oblasti.
[0098] Biomasa može da se napuni u aparat za doziranje, kao što je koš prikazan dijagramom na SL. 1, koji je, zauzvrat, dovodi u reaktor. Punjenje može da se olakša upotrebom protočnog transportera kao što je pužni transporter, sabijač, vučni lanac, elevator sa korpom, transportna traka ili slično. Ravnomernije uvođenje biomase u reaktor može da se ostvari dodavanjem konusnog puža ili sličnog, što omogućava da biomasa ulazi u reaktor pri ujednačenoj brzini i gustini što pomaže da se aparat za doziranje ne začepi.
[0099] Upotrebom ovog postupka, vodeni rastvor koji sadrži kiselinu ili bazu može da sadrži bilo koju koncentraciju koja je neophodna za hidrolizu polimera ugljenih hidrata. Tako, na primer, može da se koristi kiselina u koncentraciji od 0.01% do preko 7 ili 8%, ili u koncentracijama od 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, ili bilo koje vrednosti između. U uređajima za predtretman, kako je ovde predviđeno, priključci, isključujući jedan ili više kroz koje se dodaje para, mogu da budu zatvoreni. Ventili za upotrebu u uređajima kao što su ovde dati mogu da budu bilo koji tip ventila poznat u tehnici koji može da bude otvoren ili zatvoren. Ventili mogu da budu loptasti ventili, pečurkasti ventili, nepovratni ventili ili rotirajući nožasti zasuni, ili njihove kombinacije.
[0100] Para može da se dodaje kroz jedan ili više priključaka u telu cilindra na početku reakcione zone, nakon što se formira prvi čep, u količini koja je potrebna za podizanje temperature smeše biomase i vodenog rastvora kiseline do željene tačke. Može da se koristi više od jednog priključka, pri čemu su priključci raspoređeni tako da se kontakt sa parom distribuira preko biomase ili da se temperatura i pritisak brže podignu. Para pod pritiskom se može dodati da bi se temperatura smeše biomase i vodenog rastvora kiseline podigla na između oko 80° C i oko 300° C, poželjno između 160° C i 230° C. Temperatura smeše biomase i vodenog rastvora kiseline može da bude oko 20°C, 25°C, 30°C, 35°C, 40°C, 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 80°C, 90°C, 100°C, 120°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C, 350°C, ili 400°C. Temperatura smeše biomase i vodenog rastvora kiseline može da bude od oko 20°C do oko 400°C, oko 50°C do oko 350°C, oko 80°C do oko 300°C, oko 100°C do oko 250°C, ili oko 160°C do oko 210°C. Dodatna para može da se doda kroz priključak između formacije drugog i trećeg čepa cilindrične komore, ako je potrebno, da bi se održala željena temperatura i pritisak. Aparat može da sadrži grejni omotač, parni omotač, trakaste grejače, cilindrične grejače, ili izolacioni omotač koji doprinose podizanju i/ili održavanju temperature i pritiska. Grejni ili parni omotači su posebno pogodni za reaktore malih razmera, dok su izolacioni omotači pogodni za velike reaktore. Zagrevanje može da se odvija u različitim fazama, uključujući prethodno zagrevanje cilindara pre tretmana ili predtretmana. Vrsta biomase koja se podvrgava predtretmanu takođe može da utiče na optimalno vreme i temperaturu za tretman u ovom postupku, što može lako proceniti stručnjak u ovoj oblasti.
[0101] Dovođenje biomase na opisane temperature korišćenjem pare pod pritiskom u ovim postupcima rezultuje pritiscima u komori reaktora koji su između oko 300 psi i oko 1000 psi. Tipičnije, pritisak je između oko 300 psi i 800 psi. Para pod pritiskom se dodaje kroz priključke na oko 300 do 600 psi. Pritisci u komori reaktora mogu da budu 25-250 PSI, 25-225 PSI, 25-200 PSI, 25-175 PSI, 25-150 PSI, 25-125 PSI, 25-100 PSI, 25-75 PSI, 25-50 PSI, 50-225 PSI, 50-200 PSI, 50-175 PSI, 50-150 PSI, 50-125 PSI, 50-100 PSI, 50-75 PSI, 75-200 PSI, 75-175 PSI, 75-150 PSI, 75-125 PSI, 75-100 PSI, 100-175 PSI, 100-150 PSI, 100-125 PSI, 125-150 PSI, 25 PSI, 30 PSI, 35 PSI, 40 PSI, 45 PSI, 50 PSI, 55 PSI, 60 PSI, 65 PSI, 70 PSI, 75 PSI, 80 PSI, 85 PSI, 90 PSI, 95 PSI, 100 PSI, 105 PSI, 110 PSI, 115 PSI, 120 PSI, 125 PSI, 130 PSI, 135 PSI, 140 PSI, 145 PSI, 150 PSI, 155 PSI, 160 PSI, 165 PSI, 170 PSI, 175 PSI, 180 PSI, 185 PSI, 190 PSI, 195 PSI, 200 PSI, 205 PSI, 210 PSI, 215 PSI, 220 PSI, 225 PSI, 230 PSI, 235 PSI, 240 PSI, 245 PSI, 250 PSI, 300PSI, 350 PSI, 400 PSI, 450 PSI, 500 PSI, 550 PSI, 600 PS, 650 PSI, 700 PSI, 750 PSI, 800 PSI, 850 PSI, 900 PSI, 950 PSI, ili 1000 PSI. Međutim, pod određenim okolnostima može da bude poželjan niži pritisak. Na primer, potrebno je malo ili nimalo pritiska da bi se oslobodili C5 polimeri iz biomase bogate C5 i/ili biomase bez lignina.
[0102] U primerima izvođenja ovog pronalaska (npr., SL. 1 i 2), nakon predtretmana biomase kako je ovde dato tokom željenog vremena na odgovarajućem pritisku i temperaturi, biomasa i vodena hemikalija ili druga smeša se pomeraju kroz ispusni ventil 17 na kraju tela cilindra 30 u ekspanzioni rezervoar 70. Ispusni ventil 17 može da se zatvori tokom reakcije biomase sa vodenim rastvorom kiseline ili drugom hemikalijom na željenoj temperaturi, a zatim otvori za prolaz biomase. U reaktoru sa komorom sa dvostrukim pužem, kao što je prikazano na SL. 2, ispusni ventil 17 se otvara pod pritiskom u ekstruderu sa otvorom ventila između kraja ekstrudera i komore ventila, nakon što para i biomasa povećaju pritisak u reakcionoj komori, i ispušta prethodno obrađenu biomasu kako bi se pritisak oslobodio do tačke kada je pritisak koji trpi krajnji ventil preko osovine veći. Upotreba spoljašnjeg ventila je velika prednost u pokušaju da se održi homogeni pritisak u cilindru kada se koristi formiranje čepa za održavanje više zona. Zone se mogu lakše održavati kada se oslobađanje materijala pod pritiskom kontroliše pomoću pojedinačno responsivnih ventila pod pritiskom.
[0103] Na primer SL.12, ilustruje otvoreni ventil 17 u uređaju prikazanom na SL.2, što se događa kada je pritisak pare i biomase u komori 30 cilindra (na SL. 2) u telu cilindra 31 veći od pritiska koji trpi krajnji ventil 17. Kako se pritisak u komori smanjuje, pritisak osovine na krajnji ventil 17 gura ventil ka zatvaranju prema kraju ekstrudera, čime se smanjuje oslobađanje biomase u ekspanzioni rezervoar 70 na SL.2 i omogućava ponovno stvaranje pritiska u ekstruderu. Nasuprot tome, SL. 11 ilustruje položaj ventila 17 kada je postavljen u metalnu ili keramičku zaptivku 89 i kada je pritisak osovine veći od pritiska u ekstruderu. U kombinaciji, SL. 11 i 12 prikazuju konstantno kretanje krajnjeg ventila napred i nazad dok se biomasa obrađuje u telu cilindra 31. U nekim slučajevima, krajnji ventil 17 nikada nije potpuno zatvoren i nikada potpuno otvoren. Prema tome, krajnji ventil ostaje u suštini otvoren tokom čitavog rada dok se u ekstruderu održava konzistentan pritisak dok se biomasa obrađuje i oslobađa.
[0104] Ovde opisana primena je kontinuirana, a ključ za izlazni ventil je stalno praćenje pritiska sistema. Postoji povratna petlja koja kontinuirano podešava otvor ventila kako bi se održao određeni pritisak u sistemu. Videti SL. 11 i 12. Ovo može da obezbedi kontinuirani postupak i ekstruder može kontinuirano da se podešava kako bi se održao željeni pritisak u kontinuiranom postupku. Ukupno uzevši, ovo može da bude složeniji mehanizam nego kod uobičajenih sistema za pražnjenje kod predtretmana, i može da obezbedi veoma strogu, preciznu kontrolu kontinuiranog postupka.
[0105] Primeri ispusnih ventila koji mogu da se koriste uključuju pečurkaste ispusne ventile, nožaste zasune, ventile sa sedištem, leptiraste ventile, rotirajuće ventile sa V-portom, i slično. Posebno koristan u reaktoru manjeg obima, može da bude ravni zaporni ventil sa klipom ili ispusni ventil pečurkastog tipa, gde je tvrda gornja strana sedišta ventila keramički otvor za pražnjenje, a mekša donja strana sedišta ventila se zaptiva na klip ventila sa tvrdom površinom, sa površinom protoka koja se kontinuirano povećava izvan sedišta ventila kada se klip ventila uvuče da bi se otvorio.
[0106] Najpogodnije, ispusni ventil pečurkastog tipa uključivao bi venturi sa postepenom ekspanzijom. Jedan primer izvođenja pečurkastog ventila sa venturijem sa postepenom ekspanzijom koji je pogodan za reaktor za predtretman biomase prikazan je dijagramom na SL.
10. Ovaj ventil obuhvata sklop krajnjeg ventila sa konusnom mlaznicom i metalnim ili keramičkim sedištem. Kako bi se izbeglo začepljivanje, može da bude dizajniran venturi sa postepenom ekspanzijom kao što je prikazano na SL. 11 (zatvoreni položaj) i SL. 12 (otvoreni položaj) da ubrza čvrste materije kroz zazor koji se stalno povećava između stacionarnog cilindra 89 venturija i pokretnog unutrašnjeg konusa 17 venturija koji je postavljen na kraju osovine 60 ventila. Ispusni cilindar u koji se konus uklapa može biti generalno smešten u kućište 19 ispusnog ventila na izlazu iz komore reaktora. Unutrašnji konus 89 venturija može da bude mlaznica na kraju osovine 60 ventila. Osovina 60 ventila može da bude spojena sa aktuatorom 72 za kontrolu kretanja. Aktuator 72 može da bude bilo koji uređaj poznat u tehnici koji može da pokreće osovinu ventila nazad i napred u horizontalnom kretanju, kao što je električni, pneumatski ili hidraulični motor, pneumatski aktuator ventila, ili hidraulični klip ili bilo koji drugi tip aktuatora poznat u stanju tehnike i/ili ovde opisan. Aktuator, zauzvrat, može da bude unutar ili spojen sa elektronskim regulatorom 73 pritiska koji prima signal pritiska iz reakcione komore. Na primer, može da se koristi E/P regulator pritiska, serije ED05 (Bosch Rexroth AG). Kada je osovina ventila u svom krajnjem levom položaju, spoljna ivica unutrašnjeg konusa naleže na unutrašnju ivicu metalnog ili keramičkog spoljašnjeg cilindra da bi zaptila kraj za pražnjenje reaktora. Tokom predtretmana, osovina ventila može da se pomera udesno da bi se obezbedila veličina otvora koja je poželjna za venturi. Ovaj dizajn može da obezbedi zonu obrade određene dužine koja se ravnomerno pruža u pravcu toka. U ovom dizajnu, čvrste materije biomase mogu da se ubrzaju niz osu prstenastog konusa koji se postepeno otvara sve dok pritisak u komori ne može da se oslobodi do tačke u kojoj elektronski signal iz reakcione komore rezultuje pritiskom koji trpi krajnji ventil koji izaziva pomeranje krajnjeg ventila prema komori, zatvarajući zazor između procesnog venturija i metalnog ili keramičkog sedišta.
[0107] Tretirana biomasa može da se potisne kroz ispusni ventil prelazeći u cev koja vodi u ekspanzioni rezervoar. Pare zatim mogu da se oslobode i biomasa može da se ohladi u pripremi za podešavanje pH, odvajanje čvrstih materija i/ili enzimsku hidrolizu. Može da se koristi bilo koji tipičan ekspanzioni rezervoar. Potiskivanje može da dovede do pada pritiska sa pritiska koji se održava unutar reakcione zone (npr. reakciona zona prikazana na SL. 1 i 2) na atmosfrski pritisak i obično može da ohladi materijal biomase do oko 100° C. Temperatura zatim može da se smanji do oko 50° C što može da bude poželjno za enzimsku saharifikaciju. Biomasa može da se ukloni iz ekspanzionog rezervoara i podvrgne saharifikaciji u serijama. Uopšteno, u ovom trenutku, C5 polimeri su hidrolizovani u oligomere ili monosaharide, u zavisnosti od količine korišćene kiseline ili alkalije i temperature i pritiska koji se održavaju tokom tretmana u reakcionim zonama komore cilindra (videti SL. 1 i 2), kao i hidroliza određene frakcije ili procenta amorfnih regiona i C6 polimera, ostavljajući kristalne rešetke fragmentisanih C6 otvorenim za saharifikaciju (npr.
enzimska saharifikacija).
[0108] U nekim slučajevima, pH sirovine koja je prethodno obrađena ovde datim postupcima u uređaju kako je ovde dato se podešava pre daljeg tretmana (npr. enzimska saharifikacija). Promena pH prethodno obrađene sirovine može da se postigne ispiranjem sirovine (npr. vodom) jednom ili više puta da bi se uklonila alkalna ili kisela supstanca, ili druga supstanca koja se koristi ili proizvodi tokom predtretmana. Pranje može da obuhvata izlaganje prethodno obrađene sirovine jednakoj zapremini vode 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, ili više puta. U drugom primeru izvođenja može da se doda pH modifikator. Na primer, kiselina, pufer, ili materijal koji reaguje sa drugim prisutnim materijalima može se dodati da se modulira pH sirovine. U jednom primeru izvođenja može da se koristi više od jednog pH modifikatora, kao što su jedna ili više baza, jedna ili više baza sa jednim ili više pufera, jedna ili više kiselina, jedna ili više kiselina sa jednim ili više pufera, ili jedan ili više pufera. Kada se koristi više od jednog pH modifikatora, oni se mogu dodati istovremeno ili u različito vreme. Drugi neograničavajući primeri postupaka za neutralizaciju sirovina tretiranih alkalnim supstancama su opisani, na primer u SAD patentima br.4,048,341; 4,182,780; i 5,693,296.
[0109] U nekim slučajevima, sistem može da bude dizajniran da hidrolizuje i uklanja C5 polimere u prvoj reakcionoj komori ili zoni pre njihovog podvrgavanja tretmanu jakom kiselinom i/ili visokim temperaturama ili pritiscima u drugoj zoni reakcione komore. Postupci tretmana razblaženom kiselinom i toplom vodom mogu da se koriste za rastvaranje celokupne ili jednog dela hemiceluloze. Postupci koji koriste alkalne reagense mogu da se koriste za uklanjanje celokupnog, većine ili dela lignina tokom koraka predtretmana. Preostali C6 polimeri i ostaci lignina mogu da se obrađuju pri visokim koncentracijama kiselina i visokim temperaturama i pritiscima bez stvaranja sporednih proizvoda C5, kao što su furfurali i sirćetna kiselina. Ovo bi rezultiralo smešom C6 polimera u suštini bez C5 šećera i inhibitora iz hidrolize C5 polimera. Čisti tok C6 ovog tipa je poželjan za proizvodnju određenih krajnjih proizvoda kao što su bioplastika i kao dodatak fermentaciji skroba u etanol i druga biogoriva.
[0110] U nekim slučajevima, biomasa ili sirovina kako je ovde dato podleže predtretmanu pomoću uređaja kako je ovde dato tako da se šećeri (saharidi) proizvedeni prethodnom obradom odvajaju i dobijaju kao krajnji proizvod kako je ovde dato. Izdvojeni i dobijeni šećeri mogu da se koriste bez koraka hidrolize. Izdvojeni i dobijeni šećeri mogu da budu monosaharidi ili oligomeri saharida ili njihova kombinacija. Šećeri (npr. monosaharidi i/ili oligomeri) mogu biti C5 i/ili C6 saharidi ili njihova kombinacija. U nekim slučajevima, biomasa se podvrgava predtretmanu za proizvodnju oligomera saharida u kukuruznim vlaknima. Oligomeri saharida proizvedeni od kukuruznog vlakna mogu da budu C5 oligomeri. U jednom primeru izvođenja, predtretman biomase ili sirovine kako je ovde dato proizvodi koncentraciju rastvorljivih oligomera prethodno obrađene sirovine u prethodno obrađenoj sirovini koja iznosi 1%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, ili 99%. Primeri rastvorljivih oligomera uključuju, ali nisu ograničeni na, celobiozu i ksilobiozu. U jednom primeru izvođenja, parametri predtretmana proizvode koncentraciju rastvorljivih oligomera u prethodno obrađenoj sirovini koja iznosi 30% do 90%. U jednom primeru izvođenja, parametri predtretmana su takvi da koncentracija rastvorljivih oligomera u prethodno obrađenoj sirovini iznosi 45% do 80%.
Enzimska hidroliza
[0111] U jednom primeru izvođenja, enzimski tretman se koristi za hidrolizu različitih viših saharida (više molekulske težine) prisutnih u biomasi do nižih saharida (niže molekulske težine), na primer u pripremi za fermentaciju pomoću biokatalizatora kao što su kvasci za proizvodnju etanola, vodonika, ili drugih hemikalija kao što su organske kiseline uključujući jantarnu kiselinu, mravlju kiselinu, sirćetnu kiselinu i mlečnu kiselinu. Ovi enzimi i/ili hidrolizati mogu da se upotrebe u fermentacijama za proizvodnju različitih proizvoda uključujući goriva, i druge hemikalije.
[0112] U jednom primeru, postupak za prevođenje materijala biomase u etanol uključuje predtretman materijala biomase (npr., "sirovine"), hidrolizu prethodno obrađene biomase za pretvaranje polisaharida u oligosaharide, dalju hidrolizu oligosaharida u monosaharide, i pretvaranje monosaharida u biogoriva i hemijske proizvode. Enzimi kao celulaze, polisaharaze, lipaze, proteaze, ligninaze i hemicelulaze, koji pomažu u proizvodnji monosaharida, mogu da se koriste u biosintezi krajnjih proizvoda fermentacije. Materijal biomase koji može da se koristi uključuje drvenastu biljnu materiju, nedrvenu biljnu materiju, celulozni materijal, lignocelulozni materijal, hemicelulozni materijal, ugljene hidrate, pektin, skrob, inulin, fruktane, glukane, kukuruz, alge, šećernu trsku, druge trave, prerijsko proso, bagasu, pšeničnu slamu, ječmenu slamu, pirinčanu slamu, klip kukuruza, bambus, kore citrusa, sirak, sirak visoke biomase, ljuske semena, i materijal dobijen od njih. Finalni proizvod se zatim može odvojiti i/ili prečistiti, kako je naznačeno osobinama za željeni finalni proizvod. U nekim slučajevima mogu da se koriste i jedinjenja koja se odnose na šećere kao što su šećerni alkoholi ili šećerne kiseline.
[0113] Hemikalije koje se koriste u postupcima predmetnog pronalaska su lako dostupne i mogu da se nabave kod komercijalnih dobavljača, kao što je Sigma-Aldrich. Dodatno, komercijalni enzimski kokteli (npr. Accellerase<™>1000, CelluSeb-TL, CelluSeb-TS, Cellic<™,>CTec, STARGEN<™>, Maxalig<™>, Spezyme.R<™>, Distillase.R<™>, G-Zyme.R<™>, Fermenzyme.R<™>, Fermgen<™>, GC 212, ili Optimash<™>) ili bilo koji drugi komercijalni enzimski koktel može da se nabavi kod prodavaca kao što je Specialty Enzymes & Biochemicals Co., Genencor, ili Novozymes.
Alternativno, enzimski kokteli mogu da se pripreme gajenjem jednog ili više organizama kao što su, na primer, gljive (npr. Trichoderma, Saccharomyces, Pichia, gljive belog truljenja itd.), bakterije (npr. Clostridium, ili koliformna bakterija, bakterija Zymomonas, Sacharophagus degradans itd.) u pogodnom medijumu i sakupljanjem proizvedenih enzima iz njih. U nekim primerima izvođenja, sakupljanje može da uključuje jedan ili više koraka prečišćavanja enzima.
[0114] U jednom primeru izvođenja, tretman biomase nakon predtretmana biomase upotrebom ovde opisanih postupaka i uređaja sadrži enzimsku hidrolizu. U jednom primeru izvođenja biomasa se nakon predtretmana kako je ovde dato obrađuje enzimom ili smešom enzima, npr., endonukleaza, egzonukeaza, celobiohidrolaza, celulaze, beta-glukozidaze, glikozid hidrolaza, glikoziltransferaza, lijaza, esteraza i proteina koji sadrže module koji grade ugljene hidrate. U jednom primeru izvođenja, enzim ili smeša enzima je jedan ili više pojedinačnih enzima sa različitim aktivnostima. U drugom primeru izvođenja, enzim ili smeša enzima može da predstavlja enzimske domene sa određenom katalitičkom aktivnošću. Na primer, enzim sa višestrukim aktivnostima može da ima višestruke enzimske domene, uključujući na primer katalitičke domene glikozid hidrolaza, glikoziltransferaza, lijaza i/ili esteraza.
[0115] U jednom primeru izvođenja, enzimi koji razgrađuju polisaharide koriste se za hidrolizu biomase i mogu da uključuju enzime koji razgrađuju celulozu, naime, celulaze. Primeri nekih celulaza uključuju endocelulaze i egzo-celulaze koje hidrolizuju beta-1,4-glukozidne veze.
[0116] U jednom primeru izvođenja, enzimi koji razgrađuju polisaharide koriste se za hidrolizu biomase i mogu da uključuju enzime koji imaju sposobnost da razgrade hemicelulozu, naime, hemicelulaze. Hemiceluloza može da bude glavna komponenta biljne biomase i može da sadrži smešu pentoza i heksoza, na primer, D-ksilopiranoze, L-arabinofuranoze, D-manopiranoze, D-glukopiranoze, D-galaktopiranoze, D-glukopiranoziluronske kiseline i drugih šećera. U jednom primeru izvođenja, enzimi koji razgrađuju polisaharide koriste se za hidrolizu biomase i mogu da uključuju enzime koji imaju sposobnost da razgrade pektin, naime, pektinaze. U zidovima biljnih ćelija, umrežena celuloza može da bude uronjena u matricu od pektina koja može da bude kovalentno umrežena sa ksiloglukanima i određenim strukturnim proteinima. Pektin može da sadrži homogalakturonan (HG) ili ramnogalakturonan (RH).
[0117] U jednom primeru izvođenja, hidroliza biomase uključuje enzime koji mogu da hidrolizuju skrob. Enzimi koji hidrolizuju skrob uključuju alfa-amilazu, glukoamilazu, beta-amilazu, egzoalfa-1,4-glukanazu, i pululanazu.
[0118] U jednom primeru izvođenja, hidroliza biomase sadrži hidrolaze koje mogu da uključuju enzime koji hidrolizuju hitin, naime, hitinazu. U drugom primeru izvođenja, hidrolaze mogu da uključuju enzime koji hidrolizuju lihen, naime, lihenazu.
[0119] U jednom primeru izvođenja, više od jednog od ovih koraka može da se odvija u bilo koje dato vreme. Na primer, hidroliza prethodno obrađene sirovine i hidroliza oligosaharida može da se odvija istovremeno, i jedan ili više od njih može da se odvija istovremeno sa konverzijom monosaharida u gorivo ili hemikaliju.
[0120] U drugom primeru izvođenja, enzim može direktno da prevodi polisaharide u monosaharide. U nekim slučajevima, enzim može da hidrolizuje polisaharide u oligosaharide i enzim ili drugi enzim može da hidrolizuje oligosaharide u monosaharide.
[0121] U drugom primeru izvođenja, enzimi mogu da se dodaju fermentaciji ili mogu da budu proizvedeni pomoću mikroorganizama prisutnih pri fermentaciji. U jednom primeru izvođenja, mikroorganizam prisutan pri fermentaciji proizvodi neke enzime. U drugom primeru izvođenja, enzimi se proizvode odvojeno i dodaju u fermentacionu smešu.
[0122] Da bi se ukupna konverzija prethodno obrađene biomase u finalni proizvod odvijala velikim brzinama, generalno je neophodno da svaki od neophodnih enzima za svaki korak konverzije bude prisutan sa dovoljno visokom aktivnošću. Ako jedan od ovih enzima nedostaje, ili je prisutan u nedovoljnim količinama, brzina proizvodnje krajnjeg proizvoda može da bude smanjena. Brzina proizvodnje takođe može da bude smanjena ako mikroorganizmi odgovorni za konverziju monosaharida u proizvod sporo preuzimaju monosaharide i/ili imaju ograničenu sposobnost za translokaciju monosaharida i intermedijera proizvedenih tokom konverzije u krajnji proizvod. Dodaci frakcija dobijenih predtretmanom i/ili predtretmanom i hidrolizom mogu da povećaju početne ili ukupne stope rasta. U drugom primeru izvođenja, biokatalizator sporo preuzima oligomere, što zahteva skoro potpunu konverziju polisaharida i oligomera u monomerne šećere.
[0123] U drugom primeru izvođenja, enzime postupka proizvodi biokatalizator, uključujući niz hidrolitičkih enzima pogodnih za materijale biomase koji se koriste u postupcima fermentacije. U jednom primeru izvođenja, biokatalizator se uzgaja u uslovima pogodnim za indukciju i/ili podsticanje proizvodnju enzima potrebnih za saharifikaciju prisutnog polisaharida. Proizvodnja ovih enzima može da se odvija u posebnoj posudi, kao što je posuda za fermentaciju semena ili druga posuda za fermentaciju, ili u proizvodnoj posudi za fermentaciju u kojoj se odvija proizvodnja etanola. Kada se enzimi proizvode u posebnoj posudi, oni se, na primer, mogu preneti u proizvodnu posudu za fermentaciju zajedno sa ćelijama, ili kao tečni rastvor relativno oslobođen ćelija koji sadrži međućelijski medijum sa enzimima. Kada se enzimi proizvode u posebnoj posudi, oni mogu da se osuše i/ili prečiste pre dodavanja u posudu za hidrolizu ili proizvodnu posudu za fermentaciju. Uslovi koji su pogodni za proizvodnju enzima se često održavaju uzgajanjem ćelija u medijumu koji uključuje biomasu koju bi ćelije trebalo da hidrolizuju u narednim koracima fermentacije. Dodatne komponente medijuma, kao što su dodaci soli, faktori rasta i kofaktori, koji uključuju, ali se ne ograničavaju na fitate, aminokiseline i peptide, takođe mogu da pomognu u proizvodnji enzima koje mikroorganizam koristi za proizvodnju željenih proizvoda.
Fermentacija
[0124] Predmetno otkriće takođe obezbeđuje fermentativnu smešu koja sadrži: celuloznu sirovinu koja je prethodno obrađena alkalnom ili kiselom supstancom i na temperaturi od oko 160°C do oko 210°C; zatim hidrolizovana smešom enzima, i mikroorganizam sposoban da fermentira šećer sa pet ugljenika i/ili šećer sa šest ugljenika. U jednom primeru izvođenja, šećer sa pet ugljenika je ksiloza, arabinoza, ili njihova kombinacija. U jednom primeru izvođenja, šećer sa šest ugljenika je glukoza, galaktoza, manoza, ili njihova kombinacija. U jednom primeru izvođenja, alkalna supstanca je NaOH. U nekim primerima izvođenja, NaOH se dodaje u koncentraciji od oko 0.5% do oko 2% po težini sirovine. U jednom primeru izvođenja, kiselina predstavlja ili je manje od 2% HCl ili H2SO4. U jednom primeru izvođenja, mikroorganizam je soj Rhodococcus, soj Clostridium, soj Trichoderma, soj Saccharomyces, soj Zymomonas, ili drugi mikroorganizam pogodan za fermentaciju biomase. U drugom primeru izvođenja, postupak fermentacije obuhvata fermentaciju biomase upotrebom mikroorganizma koji je Clostridium phytofermentans, Clostridium algidixylanolyticum, Clostridium xylanolyticum, Clostridium cellulovorans, Clostridium cellulolyticum, Clostridium thermocellum, Clostridium josui, Clostridium papyrosolvens, Clostridium cellobioparum, Clostridium hungatei, Clostridium cellulosi, Clostridium stercorarium, Clostridium termitidis, Clostridium thermocopriae, Clostridium celerecrescens, Clostridium polysaccharolyticum, Clostridium populeti, Clostridium lentocellum, Clostridium chartatabidum, Clostridium aldrichii, Clostridium herbivorans, Acetivibrio cellulolyticus, Bacteroides cellulosolvens, Caldicellulosiruptor saccharolyticum, Rhodococcus opacus, Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens, Fibrobacter succinogenes, Eubacterium cellulosolvens, Butyrivibrio fibrisolvens, Anaerocellum thermophilum, Halocella cellulolytica, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Sacharophagus degradans, ili Thermoanaerobacterium saccharolyticum. U još jednom primeru izvođenja, mikroorganizam je genetski modifikovan kako bi se poboljšala aktivnost jednog ili više hidrolitičkih enzima, kao što je genetski modifikovani Saccharomyces cerevisiae.
[0125] U jednom primeru izvođenja mikroorganizam divljeg tipa ili genetski poboljšani mikroorganizam može da se upotrebi za hemijsku proizvodnju fermentacijom. Postupci za proizvodnju genetski poboljšanog soja mogu da uključuju genetsku modifikaciju, fuziju protoplasta, mutagenezu i adaptivne postupke, kao što je usmerena evolucija. Na primer, kvasci mogu da budu genetski modifikovani da fermentišu C5 šećere. Ostali korisni kvasci su vrste Candida, Cryptococcus, Debaryomyces, Deddera, Hanseniaspora, Kluyveromyces, Pichia, Schizosaccharomyces i Zygosaccharomyces. Sojevi Rhodococcus, kao varijante Rhodococcus opacus su izvor triacilglicerola i drugih lipida za skladištenje. (Videti, npr., Waltermann, et al., Microbiology 146:1143-1149 (2000)). Drugi korisni organizmi za fermentaciju uključuju, ali nisu ograničeni na kvasce, posebno sojeve Saccaromyces i bakterije kao što su Clostridium phytofermentans, Thermoanaerobacter ethanolicus, Clostridium thermocellum, Clostridium beijerinickii, Clostridium acetobutylicum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum, Thermoanaerobacterium saccharolyticum, Thermoanaerobacter thermohydrosulfuricus, Clostridium acetobutylicum, Moorella ssp., Carboxydocella ssp., Zymomonas mobilis, rekombinantna E. Coli, Klebsiella oxytoca, Rhodococcus opacus i Clostridium beijerickii.
[0126] Prednost kvasaca je njihova sposobnost da rastu pod uslovima koji uključuju povišenu koncentraciju etanola, visoku koncentraciju šećera, nisku koncentraciju šećera, i/ili da funkcionišu pod anaerobnim uslovima. Ove karakteristike, u različitim kombinacijama, mogu da se koriste za postizanje rada sa dugim ili kratkim ciklusima fermentacije i mogu da se koriste u kombinaciji sa šaržnim fermentacijama, dolivnim fermentacijama, fermentacijama sa samo-sejanjem/delimičnom žetvom i ponovnom upotrebom ćelija iz finalne fermentacije kao inokuluma.
[0127] U jednom primeru izvođenja, dolivna fermentacija se izvodi na prethodno obrađenoj i naknadno tretiranoj biomasi da bi se dobio krajnji proizvod fermentacije, kao što je alkohol, etanol, organska kiselina, jantarna kiselina, TAG, ili vodonik. U jednom primeru izvođenja, postupak fermentacije obuhvata istovremenu hidrolizu i fermentaciju (SSF) biomase upotrebom jednog ili više mikroorganizama kao što je soj Rhodococcus, soj Clostridium, soj Trichoderma, soj Saccharomyces, soj Zymomonas, ili drugi mikroorganizam pogodan za fermentaciju biomase. U drugom primeru izvođenja, postupak fermentacije obuhvata istovremenu hidrolizu i fermentaciju biomase upotrebom mikroorganizma koji je Clostridium algidixylanolyticum, Clostridium xylanolyticum, Clostridium cellulovorans, Clostridium cellulolyticum, Clostridium thermocellum, Clostridium josui, Clostridium papyrosolvens, Clostridium cellobioparum, Clostridium hungatei, Clostridium cellulosi, Clostridium stercorarium, Clostridium termitidis, Clostridium thermocopriae, Clostridium celerecrescens, Clostridium polysaccharolyticum, Clostridium populeti, Clostridium lentocellum, Clostridium chartatabidum, Clostridium aldrichii, Clostridium herbivorans, Clostridium phytofermentans, Acetivibrio cellulolyticus, Bacteroides cellulosolvens, Caldicellulosiruptor saccharolyticum, Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens, Fibrobacter succinogenes, Eubacterium cellulosolvens, Butyrivibrio fibrisolvens, Anaerocellum thermophilum, Halocella cellulolytica, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Sacharophagus degradans, ili Thermoanaerobacterium saccharolyticum.
[0128] U jednom primeru izvođenja, postupak fermentacije može da uključuje odvojenu hidrolizu i fermentaciju (SHF) biomase pomoću jednog ili više enzima, kao što su ksilanaze, endo-1,4-betaksilanaze, ksilozidaze, beta-D-ksilozidaze, celulaze, hemicelulaze, karbohidraze, glukanaze, endoglukanaze, endo-1,4-beta-glukanaze, egzoglukanaze, glukozidaze, beta-D-glukozidaze, amilaze, celobiohidrolaze, egzocelobiohidrolaze, fitaze, proteaze, peroksidaza, pektat lijaze, galakturonaze, ili lakaze. U jednom primeru izvođenja, jedan ili više enzima upotrebljenih za obradu biomase su termostabilni. U drugom primeru izvođenja, biomasa se tretira jednim ili većim brojem enzima, kao što su oni koji su ovde dati, pre fermentacije. U drugom primeru izvođenja, biomasa se tretira jednim ili većim brojem enzima, kao što su oni koji su ovde dati, tokom fermentacije. U drugom primeru izvođenja, biomasa se tretira jednim ili većim brojem enzima, kao što su oni koji su ovde dati, pre fermentacije i tokom fermentacije. U drugom primeru izvođenja, enzim upotrebljen za hidrolizu biomase je isti kao oni koji se dodaju tokom fermentacije. U drugom primeru izvođenja, enzim upotrebljen za hidrolizu biomase je drugačiji od onih koji se dodaju tokom fermentacije.
[0129] U nekim primerima izvođenja, fermentacija može da se izvede u aparatu kao što je bioreaktor, fermentaciona posuda, reaktor sa tankom koji se meša, ili reaktor sa fluidizovanim slojem. U jednom primeru izvođenja biomasi koja se obrađuje mogu da se dodaju pogodne hemikalije kako bi se olakšao snažan rast jednog ili više fermentujućih organizama. U jednom primeru izvođenja, koristan dodatak uključuje, ali nije ograničen na izvor azota i/ili aminokiselina kao što je ekstrakt kvasca, cistein, ili amonijumove soli (npr. nitrat, sulfat, fosfat itd.); izvor prostih ugljenih hidrata kao što je koncentrovani kukuruzni ekstrakt i maltozni sirup; izvor vitamina kao što je ekstrakt kvasca; puferska sredstva kao što su soli (uključujući, ali bez ograničenja, citratne soli, fosfatne soli, ili karbonatne soli); ili mineralne nutrijente, kao što su soli magnezijuma, kalcijuma, ili gvožđa. U nekim primerima izvođenja, u fermentacionu smešu se dodaju modifikatori redoks potencijala uključujući, ali bez ograničenja, cistein ili merkaptoetanol.
[0130] U jednom primeru izvođenja titar i/ili produktivnost fermentacione proizvodnje krajnjeg proizvoda pomoću mikroorganizma poboljšava se uzgajanjem mikroorganizma u medijumu koji sadrži jedno ili više jedinjenja koja sadrže heksozne i/ili pentozne šećere. U jednom primeru izvođenja, postupak obuhvata konverziju polaznog materijala (kao što je biomasa) u biogorivo, kao što je jedan ili više alkohola. U jednom primeru izvođenja, postupci pronalaska obuhvataju dovođenje u kontakt supstrata koji sadrži i heksozne (npr. glukozu, celobiozu) i pentozne (npr. ksilozu, arabinozu) saharide sa mikroorganizmom koji može da hidrolizuje C5 i C6 saharide kako bi se proizveo etanol. U drugom primeru izvođenja, postupci pronalaska obuhvataju dovođenje u kontakt supstrata koji sadrži i heksozne (npr. glukozu, celobiozu) i pentozne (npr. ksilozu, arabinozu) saharide sa R. opacus kako bi se proizveo TAG.
[0131] U nekim primerima izvođenja predmetnog pronalaska, šaržna fermentacija smeše heksoznih i pentoznih saharida pomoću mikroorganizma upotrebom postupaka predmetnog pronalaska obezbeđuje stope preuzimanja od oko 0.1-8 g/L/h ili više heksoze i oko 0.1-8 g/L/h ili više pentoze (ksiloza, arabinoza, itd.). U nekim primerima izvođenja predmetnog pronalaska, šaržna fermentacija smeše heksoznih i pentoznih saharida pomoću mikroorganizma upotrebom postupaka predmetnog pronalaska obezbeđuje stope preuzimanja od oko 0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1, 2, 3, 4, 5, ili 6 g/L/h ili više heksoze i oko 0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1, 2, 3, 4, 5, ili 6 g/L/h ili više pentoze.
[0132] U jednom primeru izvođenja, postupak za proizvodnju etanola ili drugog alkohola proizvodi oko 10 g/l do 120 za 40 časova ili manje. U drugom primeru izvođenja postupak za proizvodnju etanola proizvodi oko 10 g/l, 11 g/L, 12 g/L, 13 g/L, 14 g/L, 15 g/L, 16 g/L, 17 g/L, 18 g/L, 19 g/L, 20 g/L, 21 g/L, 22 g/L, 23 g/L, 24 g/L, 25 g/L, 26 g/L, 27 g/L, 28 g/L, 29 g/L, 30 g/L, 31 g/L, 32 g/L, 33 g/L, 34 g/L, 35 g/L, 36 g/L, 37 g/L, 38 g/L, 39 g/L, 40 g/L, 41 g/L, 42 g/L, 43 g/L, 44 g/L, 45 g/L, 46 g/L, 47 g/L, 48 g/L, 49 g/L, 50 g/L, 51 g/L, 52 g/L, 53 g/L, 54 g/L, 55 g/L, 56 g/L, 57 g/L, 58 g/L, 59 g/L, 60 g/L, 61 g/L, 62 g/L, 63 g/L, 64 g/L, 65 g/L, 66 g/L, 67 g/L, 68 g/L, 69 g/L, 70 g/L, 71 g/L, 72 g/L, 73 g/L, 74 g/L, 75 g/L, 76 g/L, 77 g/L, 78 g/L, 79 g/L, 80 g/L, 81 g/L, 82 g/L, 83 g/L, 84 g/L, 85 g/L, 86 g/L, 87 g/L, 88 g/L, 89 g/L, 90 g/L, 91 g/L, 92 g/L, 93 g/L, 94 g/L, 95 g/L, 96 g/L, 97 g/L, 98 g/L, 99 g/L, 100 g/L, 110 g/l, 120 g/l, ili više alkohola za 40 časova fermentacijom biomase. U drugom primeru izvođenja, alkohol se proizvodi postupkom koji obuhvata istovremenu fermentaciju heksoznih i pentoznih saharida. U drugom primeru izvođenja, alkohol se proizvodi pomoću mikroorganizma uz istovremenu fermentaciju heksoznih i pentoznih saharida.
[0133] U drugom primeru izvođenja, nivo komponente medijuma se održava na željenom nivou dodavanjem dodatne komponente medijuma kako se komponenta konzumira ili je organizam preuzima. Primeri komponenti medijuma uključuju, ali nisu ograničeni na ugljenični supstrat, azotni supstrat, vitamine, minerale, faktore rasta, kofaktore i biokatalizatore. Komponenta medijuma može da se dodaje kontinuirano ili u pravilnim ili nepravilnim intervalima. U jednom primeru izvođenja, dodatna komponenta medijuma se dodaje pre potpunog iscrpljivanja komponente medijuma u medijumu. U jednom primeru izvođenja, potpuno iscrpljivanje može efikasno da se upotrebi, na primer za pokretanje različitih metaboličkih puteva, da se pojednostave nishodne operacije, ili takođe iz drugih razloga. U jednom primeru izvođenja, dozvoljeno je da nivo komponente medijuma varira za oko 10% oko središnje tačke, u jednom primeru izvođenja, dozvoljeno je da varira za oko 30% oko središnje tačke, a u jednom primeru izvođenja, dozvoljeno je da varira za 60% ili više oko središnje tačke. U jednom primeru izvođenja, nivo komponente medijuma se održava tako što se dozvoljava da se komponenta medijuma iscrpi do odgovarajućeg nivoa, nakon čega sledi povećanje nivoa komponente medijuma na drugi odgovarajući nivo. U jednom primeru izvođenja, komponenta medijuma, kao što je vitamin, se dodaje u dve različite vremenske tačke tokom postupka fermentacije. Na primer, jedna polovina ukupne količine vitamina se dodaje na početku fermentacije, a druga polovina se dodaje na središnjoj tački fermentacije.
[0134] U drugom primeru izvođenja, nivo azota se održava na željenom nivou dodavanjem dodatnog materijala koji sadrži azot kako organizam troši ili preuzima azot. Materijal koji sadrži azot može da se dodaje kontinuirano ili u pravilnim ili nepravilnim intervalima. Korisni nivoi azota uključuju nivoe od oko 5 do oko 10 g/L. U jednom primeru izvođenja, nivoi od oko 1 do oko 12 g/L takođe mogu biti korisni. U drugom primeru izvođenja se koriste nivoi, kao što je oko 0.5, 0.1 g/L ili čak niži, i viši nivoi, kao što su oko 20, 30 g/L ili čak i viši. U drugom primeru izvođenja korisni nivo azota je oko 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 ili 30 g/L. Azot se može isporučiti kao jednostavan materijal koji sadrži azot, kao što su jedinjenja amonijuma (npr. amonijum sulfat, amonijum hidroksid, amonijak, amonijum nitrat, ili bilo koje drugo jedinjenje ili smeša koja sadrži amonijumski deo), nitratna ili nitritna jedinjenja (npr. kalijum, natrijum, amonijum, kalcijum ili drugo jedinjenje ili smeša koja sadrži nitratni ili nitritni deo) ili kao složeniji materijal koji sadrži azot, kao što su aminokiseline, proteini, hidrolizovani protein, hidrolizovani kvasac, ekstrakt kvasca, sušeni pivski kvasac, hidrolizati kvasca, džibra, protein soje, hidrolizovani protein soje, proizvodi fermentacije i prerađeni ili prah kukuruznog ekstrakta ili neprerađene biljne ili životinjske materije bogate proteinima, uključujući one koje potiču od pasulja, semena, soje, mahunarki, orašastih plodova, mleka, svinja, goveda, sisara, ribe, kao i drugih delova biljaka i drugih vrsta životinja. Materijali koji sadrže azot korisni u različitim primerima izvođenja takođe uključuju materijale koji sadrže materijal koji sadrži azot, uključujući, ali ne ograničavajući se na smeše jednostavnog ili složenijeg materijala koji sadrži azot, pomešan sa izvorom ugljenika, drugi materijal koji sadrži azot, ili druge hranljive ili nehranljive materije i biljne materije tretirane postupkom AFEX.
[0135] U drugom primeru izvođenja, nivo ugljenika se održava na željenom nivou dodavanjem jedinjenja šećera ili materijala koji sadrži jedinjenja šećera ("materijal koji sadrži šećer") kako organizam troši ili preuzima šećer. Materijal koji sadrži šećer može da se dodaje kontinuirano ili u pravilnim ili nepravilnim intervalima. U jednom primeru izvođenja, dodatni materijal koji sadrži šećer se dodaje pre potpunog iscrpljivanja jedinjenja šećera koja su dostupna u medijumu. U jednom primeru izvođenja, potpuno iscrpljivanje može efikasno da se upotrebi, na primer za pokretanje različitih metaboličkih puteva, da se pojednostave nishodne operacije, ili takođe iz drugih razloga. U jednom primeru izvođenja, dozvoljeno je da nivo ugljenika (meren gramima šećera prisutnog u materijalu koji sadrži šećer po litru bujona) varira za oko 10% oko središnje tačke, u jednom primeru izvođenja, dozvoljeno je da varira oko 30% oko središnje tačke, a u jednom primeru izvođenja je dozvoljeno da varira za 60% ili više oko središnje tačke. U jednom primeru izvođenja, nivo ugljenika se održava tako što se dozvoljava da se ugljenik iscrpi do odgovarajućeg nivoa, nakon čega sledi povećanje nivoa ugljenika na drugi odgovarajući nivo. U nekim primerima izvođenja, nivo ugljenika može da se održava na nivou od oko 5 do oko 120 g/L. Međutim, nivoi od oko 30 do oko 100 g/L takođe mogu da budu korisni, kao i nivoi od oko 60 do oko 80 g/L. U jednom primeru izvođenja, nivo ugljenika se održava na više od 25 g/L za deo kultivacije. U drugom primeru izvođenja, nivo ugljenika se održava na oko 5 g/L, 6 g/L, 7 g/L, 8 g/L, 9 g/L, 10 g/L, 11 g/L, 12 g/L, 13 g/L, 14 g/L, 15 g/L, 16 g/L, 17 g/L, 18 g/L, 19 g/L, 20 g/L, 21 g/L, 22 g/L, 23 g/L, 24 g/L, 25 g/L, 26 g/L, 27 g/L, 28 g/L, 29 g/L, 30 g/L, 31 g/L, 32 g/L, 33 g/L, 34 g/L, 35 g/L, 36 g/L, 37 g/L, 38 g/L, 39 g/L, 40 g/L, 41 g/L, 42 g/L, 43 g/L, 44 g/L, 45 g/L, 46 g/L, 47 g/L, 48 g/L, 49 g/L, 50 g/L, 51 g/L, 52 g/L, 53 g/L, 54 g/L, 55 g/L, 56 g/L, 57 g/L, 58 g/L, 59 g/L, 60 g/L, 61 g/L, 62 g/L, 63 g/L, 64 g/L, 65 g/L, 66 g/L, 67 g/L, 68 g/L, 69 g/L, 70 g/L, 71 g/L, 72 g/L, 73 g/L, 74 g/L, 75 g/L, 76 g/L, 77 g/L, 78 g/L, 79 g/L, 80 g/L, 81 g/L, 82 g/L, 83 g/L, 84 g/L, 85 g/L, 86 g/L, 87 g/L, 88 g/L, 89 g/L, 90 g/L, 91 g/L, 92 g/L, 93 g/L, 94 g/L, 95 g/L, 96 g/L, 97 g/L, 98 g/L, 99 g/L, 100 g/L, 101 g/L, 102 g/L, 103 g/L, 104 g/L, 105 g/L, 106 g/L, 107 g/L, 108 g/L, 109 g/L, 110 g/L, 111 g/L, 112 g/L, 113 g/L, 114 g/L, 115 g/L, 116 g/L, 117 g/L, 118 g/L, 119 g/L, 120 g/L, 121 g/L, 122 g/L, 123 g/L, 124 g/L, 125 g/L, 126 g/L, 127 g/L, 128 g/L, 129 g/L, 130 g/L, 131 g/L, 132 g/L, 133 g/L, 134 g/L, 135 g/L, 136 g/L, 137 g/L, 138 g/L, 139 g/L, 140 g/L, 141 g/L, 142 g/L, 143 g/L, 144 g/L, 145 g/L, 146 g/L, 147 g/L, 148 g/L, 149 g/L, ili 150 g/L.
[0136] Ugljenični supstrat je, kao i azotni supstrat, neophodan za proizvodnju ćelija i proizvodnju enzima, ali za razliku od azotnog supstrata služi kao sirovina za proizvodnju krajnjih proizvoda. Često, više ugljeničnog supstrata može dovesti do veće proizvodnje krajnjih proizvoda. U drugom primeru izvođenja, može da bude korisno da se primene nivo ugljenika i nivo azota koji su u određenom međusobnom odnosu tokom najmanje dela vremena fermentacije. U jednom primeru izvođenja, odnos ugljenika prema azotu se održava u opsegu od oko 30:1 do oko 10:1. U drugom primeru izvođenja, odnos ugljenik - azot se održava od oko 20:1 do oko 10:1 ili poželjnije od oko 15:1 do oko 10:1. U drugom primeru izvođenja, odnos ugljenik - azot je oko 30:1, 29:1, 28:1, 27:1, 26:1, 25:1, 24:1, 23:1, 22:1, 21:1, 20:1, 19:1, 18:1, 17:1, 16:1, 15:1, 14:1, 13:1, 12:1, 11:1, 10:1, 9:1, 8:1, 7:1, 6:1, 5:1, 4:1, 3:1, 2:1, ili 1:1.
[0137] Održavanje odnosa ugljenika i azota u određenim rasponima može da ima korisne efekte na postupak, kao što je brzina metabolizma ugljeničnog supstrata, koja zavisi od količine ugljeničnog supstrata i količine i aktivnosti prisutnih enzima, uravnotežena sa brzinom proizvodnje krajnjeg proizvoda. Balansiranje odnosa ugljenika i azota može, na primer, da olakša kontinuiranu proizvodnju ovih enzima, tako da zamene one koji su izgubili aktivnost.
[0138] U drugom primeru izvođenja, količina i/ili vreme dodavanja ugljenika, azota ili druge komponente medijuma mogu da budu povezani sa merenjima koja se obavljaju tokom fermentacije. Na primer, može da se meri količina prisutnih monosaharida, količina prisutnog nerastvorljivog polisaharida, aktivnost polisaharaze, količina prisutnog proizvoda, količina ćelijskog materijala (na primer, zapremina pakovanih ćelija, suva težina ćelija, itd.) i/ili količina azota (na primer, nitrata, nitrita, amonijaka, uree, proteina, aminokiselina, itd.). Može da se uzme u obzir koncentracija određene vrste, ukupna količina vrsta prisutnih u fermentoru, broj sati tokom kojih je fermentacija trajala i zapremina fermentora. U različitim primerima izvođenja, ova merenja mogu da se uporede jedno sa drugim i/ili mogu da se uporede sa prethodnim merenjima istog parametra prethodno urađenih na istoj fermentaciji ili drugoj fermentaciji. Prilagođavanja količine komponente medijuma mogu da se postignu, na primer, promenom brzine protoka toka koji sadrži tu komponentu ili promenom učestalosti dodavanja te komponente. Na primer, količina saharida može da se poveća kada se proizvodnja ćelija povećava brže od proizvodnje krajnjeg proizvoda. U drugom primeru izvođenja, količina azota može da se poveća kada se nivo aktivnosti enzima smanji.
[0139] U drugom primeru izvođenja, može da se primeni dolivni postupak, gde se komponente medijuma i/ili sveže ćelije dodaju tokom fermentacije bez uklanjanja dela bujona za žetvu pre kraja fermentacije. U jednom primeru izvođenja dolivni postupak se zasniva na napajanju hranljivim medijumom koji ograničava rast kulture mikroorganizama. U jednom primeru izvođenja, medijum za napajanje je visoko koncentrovan da bi se izbeglo razblaživanje bioreaktora. U drugom primeru izvođenja, kontrolisano dodavanje hranljive materije direktno utiče na brzinu rasta kulture i izbegava prekomerni metabolizam, kao što je formiranje sporednih metabolita. U jednom primeru izvođenja hranljiva materija koja ograničava rast je izvor azota ili izvor saharida.
[0140] U različitim primerima izvođenja, određene komponente medijuma mogu imati korisne efekte na performanse fermentacije, kao što je povećanje titra željenih proizvoda ili povećanje brzine proizvodnje željenih proizvoda. Specifična jedinjenja se mogu isporučiti kao specifični, čisti sastojak, kao što je određena aminokiselina, ili se mogu isporučiti kao komponenta složenijeg sastojka, kao što je korišćenje mikrobnog, biljnog ili životinjskog proizvoda kao sastojka medijuma kako bi se obezbedila određena aminokiselina, promoter, kofaktor ili drugo korisno jedinjenje. U nekim slučajevima, određeno jedinjenje koje se nalazi u sastojku medijuma može da se kombinuje sa drugim jedinjenjima od strane organizma, što rezultuje jedinjenjem korisnim za fermentaciju. Jedan primer ove situacije bi bio kada sastojak medijuma obezbeđuje specifičnu aminokiselinu koju organizam koristi da napravi enzim koji je koristan za fermentaciju. Drugi primeri mogu uključivati komponente medijuma koje se koriste za stvaranje promotera rasta ili proizvoda, itd. U takvim slučajevima, može biti moguće dobiti rezultat koji je koristan za fermentaciju dodavanjem enzima, promotera, faktora rasta, itd. ili dodavanjem prekursora. U nekim situacijama nije poznat specifičan mehanizam putem koga komponenta medijuma koristi fermentaciji, već samo da se tako postiže koristan rezultat.
[0141] U jednom primeru izvođenja, fermentacija za proizvodnju goriva se izvodi kultivisanjem soja biokatalizatora R. opacus u medijumu koji ima dodatak komponente lignina i koncentraciju jednog ili više izvora ugljenika. Rezultujuća proizvodnja krajnjeg proizvoda kao što je TAG može da bude do 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, i u nekim slučajevima do 10 puta i više veća, u smislu zapreminske produktivnosti, u odnosu na postupak u kome se koristi samo dodatak relativno čistog izvora saharida, i može da postigne efikasnost konverzije ugljenika koja se približava teoretskom maksimumu. Teoretski maksimum može da varira u zavisnosti od supstrata i proizvoda. Na primer, opšte prihvaćena maksimalna efikasnost konverzije glukoze u etanol je 0.51 g etanola/g glukoze. U jednom primeru izvođenja, biokatalizator može da proizvede oko 40-100% teoretskog maksimalnog prinosa etanola. U drugom primeru izvođenja, biokatalizator može da proizvede do oko 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% pa čak i 100% teoretskog maksimalnog prinosa etanola. U jednom primeru izvođenja biokatalizator može da proizvede do oko 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.99%, ili 100% teorijskog maksimalnog prinosa goriva. Može biti moguće postići rezultat koristan za fermentaciju obogaćivanjem medijuma komponentom za predtretman ili hidrolizu. U nekim situacijama nije poznat specifičan mehanizam putem koga komponenta medijuma koristi fermentaciji, već samo da se tako postiže koristan rezultat.
[0142] Različiti primeri izvođenja nude prednosti koje se odnose na poboljšanje titra i/ili produktivnosti proizvodnje krajnjeg proizvoda fermentacije pomoću biokatalizatora kultivisanjem organizma u medijumu koji sadrži jedno ili više jedinjenja koja sadrže određene delove masnih kiselina i/ili kultivisanjem organizma u uslovima kontrolisanog pH.
[0143] U jednom primeru izvođenja, pH medijuma se kontroliše na manje od oko pH 7.2 za najmanje deo fermentacije. U jednom primeru izvođenja, pH se kontroliše u opsegu od oko pH 3.0 do oko 7.1 ili oko pH 4.5 do oko 7.1, ili oko pH 5.0 do oko 6.3, ili oko pH 5.5 do oko 6.3, ili oko pH 6.0 do oko 6.5, ili oko pH 5.5 do oko 6.9 ili oko pH 6.2 do oko 6.7. pH može da se kontroliše dodavanjem pH modifikatora. U jednom primeru izvođenja, pH modifikator je kiselina, baza, pufer ili materijal koji reaguje sa drugim prisutnim materijalima da bi služio za podizanje ili snižavanje pH. U jednom primeru izvođenja može se koristiti više od jednog pH modifikatora, kao što je više od jedne kiseline, više od jedne baze, jedna ili više kiselina sa jednom ili više baza, jedna ili više kiselina sa jednim ili više pufera, jedna ili više baza sa jedan ili više pufera, ili jedna ili više kiselina sa jednom ili više baza sa jednim ili više pufera. Kada se koristi više od jednog pH modifikatora, oni se mogu dodati u isto vreme ili u različito vreme. U jednom primeru izvođenja, jedna ili više kiselina i jedna ili više baza mogu da budu kombinovane, što rezultira puferom. U jednom primeru izvođenja, komponente medijuma, kao što je izvor ugljenika ili izvor azota, takođe mogu da posluže kao pH modifikator; pogodne komponente medijuma uključuju one sa visokim ili niskim pH ili one sa puferskim kapacitetom. Primeri komponenti medijuma uključuju kiselinsko- ili bazno-hidrolizovane biljne polisaharide koji imaju zaostalu kiselinu ili bazu, biljni materijal tretiran postupkom AFEX sa rezidualnim amonijakom, mlečnu kiselinu, suve materije kukuruznog ekstrakta ili koncentrovani kukuruzni ekstrakt.
[0144] U jednom primeru izvođenja, tokom fermentacije može da se primeni konstantan pH. U jednom primeru izvođenja, vreme i/ili količina smanjenja pH vrednosti mogu da budu povezani sa uslovima rasta ćelija, na primer, povezani sa brojem ćelija, proizvedenim krajnjim proizvodom, prisutnim krajnjim proizvodom ili brzinom proizvodnje krajnjeg proizvoda. U jednom primeru izvođenja, smanjenje pH može da se izvrši u odnosu na fizička ili hemijska svojstva fermentacije, kao što su viskozitet, sastav medijuma, proizvodnja gasa, sastav oslobođenog gasa, itd.
Oporavak krajnjih proizvoda fermentacije
[0145] U drugom aspektu, obezbeđeni su postupci za oporavak krajnjih proizvoda fermentacije, kao što je alkohol (npr. etanol, propanol, metanol, butanol, itd.), drugo biogorivo ili hemijski proizvod. U jednom primeru izvođenja, bujon će biti sakupljen u nekom trenutku tokom fermentacije, a fermentativni krajnji proizvod ili proizvodi će se povratiti. Bujon sa krajnjim proizvodom koji treba da se povrati će uključivati i krajnji proizvod i nečistoće. Nečistoće uključuju materijale kao što su voda, ćelijska tela, ćelijski ostaci, višak ugljeničnog supstrata, višak azotnog supstrata, druge preostale hranljive materije, drugi metaboliti i druge komponente medijuma ili digestirane komponente medijuma. U toku prerade bujona, bujon može da se zagreva i/ili da reaguje sa različitim reagensima, što dovodi do nastanka dodatnih nečistoća u bujonu.
[0146] U jednom primeru izvođenja, koraci obrade za oporavak krajnjeg proizvoda često uključuju nekoliko koraka odvajanja, uključujući, na primer, odvajanje destilacijom alkoholnog materijala visoke koncentracije od materijala koji sadrži manje čistog alkohola. U jednom primeru izvođenja, materijal visoke koncentracije etanola može dodatno da se koncentruje da bi se postigla veoma visoka koncentracija alkohola, kao što je 98% ili 99% ili 99.5% (tež.) ili čak i više. Drugi koraci odvajanja, kao što su filtracija, centrifugiranje, ekstrakcija, adsorpcija, itd. takođe mogu da budu deo nekih postupaka oporavka alkohola kao proizvoda ili biogoriva, ili drugih biogoriva ili hemijskih proizvoda.
[0147] U jednom primeru izvođenja, obim postupka može da se poveća za proizvodnju komercijalno korisnih biogoriva. U drugom primeru izvođenja, biokatalizator se koristi za proizvodnju alkohola, npr., etanola, butanola, propanola, metanola ili goriva kao što su ugljovodonici, vodonik, TAG i hidroksi jedinjenja. U sledećem primeru izvođenja, biokatalizator se koristi za proizvodnju karbonilnog jedinjenja kao što je aldehid ili keton (npr. aceton, formaldehid, 1-propanal, itd.), organska kiselina, derivat organske kiseline kao što je estar (npr. estar voska, glicerid, itd.), 1,2-propandiol, 1,3-propandiol, mlečna kiselina, mravlja kiselina, sirćetna kiselina, jantarna kiselina, pirogrožđana kiselina ili enzim kao što su celulaza, polisaharaza, lipaze, proteaza, ligninaza i hemicelulaza.
[0148] Biosinteza TAG je široko rasprostranjena u prirodi i pojava TAG kao rezervnih jedinjenja je široko rasprostranjena među biljkama, životinjama, kvascima i gljivama. Nasuprot tome, međutim, TAG se ne smatraju uobičajenim jedinjenjima za skladištenje u bakterijama. Biosinteza i akumulacija TAG opisani su samo za nekoliko bakterija koje pripadaju grupi aktinomiceta, kao što su rodovi Streptomyces, Nocardia, Rhodococcus, Mycobacterium, Dietzia i Gordonia, i, u manjoj meri, i za nekoliko drugih bakterija, npr. kao Acinetobacter baylyi i Alcanivorax borkumensis. Od sredine 1990-ih, proizvodnja TAG u sojevima ovih rodova koji razgrađuju ugljovodonike je često objavljivana. TAG se čuvaju u sfernim lipidnim telima kao intracelularne inkluzije, u količinama koje zavise od odgovarajuće vrste, uslova kultivacije i faze rasta. Obično je važan faktor za proizvodnju TAG količina azota koja se dovodi u medijum za kulturu. Višak ugljenika, koji je dostupan kulturi nakon iscrpljivanja azota, nastavlja da se asimiluje od strane ćelija i, zahvaljujući oleaginoznim bakterijama koje poseduju potrebne enzime, pretvara se direktno u lipid. Sastav i strukture bakterijskih molekula TAG značajno variraju u zavisnosti od bakterije i uslova kultivacije, posebno izvora ugljenika. Videti, Brigham CJ, et al. (2011) J Microbial Biochem Technol S3:002.
[0149] U jednom primeru izvođenja, korisne biohemikalije mogu da se proizvedu iz biomase neprehrambenih biljaka, tehnikom ekstrakcije parom ili toplom vodom koja se izvodi dovođenjem u kontakt šarže prethodno obrađenog materijala biomase neprehrambenog biljnog porekla, kao što je kukuruzna stočna hrana ili sirak sa vodom i /ili kiselinom (sa ili bez dodatnih jedinjenja ili materijala za poboljšanje postupka), u posudi pod pritiskom na povišenoj temperaturi do oko 160 -220°C i na pH ispod oko 7.0, da bi se dobila vodena smeša (rastvor ekstrakta) korisnih šećera uključujući saharide dugog lanca (šećere), sirćetnu kiselinu i lignin, dok strukturni (celuloza i lignin) deo lignoceluloznog materijala uglavnom ostaje netaknut. U kombinaciji, ove potencijalno inhibitorne hemikalije, posebno proizvodi razgradnje šećera, su nisko zastupljene, a hranljive materije biljnog porekla koje su prirodne komponente na bazi lignoceluloze i koje su korisne za organizam koji fermentira C5 i C6 se takođe dobijaju. U tom cilju, vodeni ekstrakt se koncentruje (centrifugiranjem, filtracijom, ekstrakcijom rastvaračem, flokulacijom, isparavanjem), stvaranjem toka koncentrovanog šećera, odvojeno od drugih šećera poreklom od hemiceluloze (bogate C5) i celuloze (bogate C6) koji se kanališu u fermentabilni tok.
[0150] U drugom primeru izvođenja, nakon enzimske/kisele hidrolize, dodatna hemijska jedinjenja koja se oslobađaju se obnavljaju sa tokom šećera što rezultuje rastvorom šećera kratkog lanca koji sadrži ksilozu, manozu, arabinozu, ramnozu, galaktozu i glukozu (šećeri sa 5 i 6 ugljenika). Tok šećera, sada značajno bogat supstancama C5 i C6, može se konvertovati mikrobnom fermentacijom ili hemijskom katalizom u proizvode kao što su triacilglicerol ili TAG i dalje rafinisati da bi se proizveo tok bogat JP8 ili mlaznim gorivom. Ako korekcija procenta šećera C5 nije izvršena, ona može da se izvrši pre fermentacije da bi se ostvarila željena kombinacija C5 i C6 šećera za fermentujući organizam i odgovarajući krajnji proizvod.
PRIMERI
[0151] Sledeći primeri služe da ilustruju određene primere izvođenja i aspekte i ne treba ih shvatiti kao ograničavajuće za njihov obim.
Primer 1. Predtretman biomase upotrebom dvopužnog ekstrudera
[0152] Dvopužni ekstruder kao što je prikazano dijagramom na SL.2 upotrebljen je za izvođenje četiri kontinuirana ciklusa od 224, 695, 1100 i 977 časova svaki. Ekstruder je radio uz indirektno zagrevanje kroz zidove reaktora do kraja eksperimenta. Brzina protoka do 136 kg/h je postignuta kroz ekstruder sa direktnim ubrizgavanjem pare za dovod procesne toplote. Odabrani materijali bili su otporni na kiseline. Sirovina je dozirana kroz trakasti dozator sa vaganjem i padala je u sabijač koji je snabdevao cilindar ekstrudera. Dva puža su bila postavljena tako da se prepliću i obezbeđuju brz prenos toplote i mase kada se para i kiselina ubrizgaju kroz priključke za paru i kiselinu povezane sa telom cilindra ekstrudera kao što je prikazano na SL. 2. Priključci za dovod pare i kiseline su zaptiveni pomoću odeljaka sa povratnim tokom u puževima. Ventil za kontrolu pritiska kojim se upravlja hidrauličnim putem smešten je u keramičku zaptivku i pritisak je kontrolisan da bi se održao što je moguće konstantniji pritisak u reakcionom delu ekstrudera.
[0153] Čvrste materije su bile izložene visokoj temperaturi i pritisku i niskom pH tokom maksimalno oko 10 sekundi u reakcionoj zoni kao što je prikazano na ekstruderu prikazanom na SL. 2 pre izduvavanja u ekspanzioni rezervoar. Vreme zadržavanja u reakcionoj zoni je kontrolisano vremenom rotacije puževa. Balansna komora iznad puževa u dovodu pumpe imala je ulogu ekspanzione posude, gde vruća voda isparava, hladeći proizvod i uklanjajući neke od inhibitora sa niskom tačkom ključanja, kao što je furfural. Pod ovim uslovima, izgleda da ekstruzija nije proizvodila dovoljno furfurala ili HMF da bi rast kvasca ili fermentacija bili inhibirani, sve dok se izbegavalo prekuvavanje uz kratke reakcione periode. HMF i furfural, inhibitori reverzije, formirani su u malim količinama tokom ovog predtretmana (npr., ukupno 0.3 do 0.5 tež.% suvog prethodno obrađenog proizvoda).
Primer 2. Veličina čestica nakon predtretmana sa dvopužnim ekstruderom
[0154] Ovaj ciklus je sproveden da bi se procenilo smanjenje veličine čestica koje se dešava tokom predtretmana biomase u modifikovanom dvopužnom ekstruderu. Kao sirovina za biomasu korišćena je piljevina trešnje, prosečne veličine čestica od oko 3 mm x 3 mm x 1 mm i prosečnog sadržaja vlage od 31%. Biomasa trešnje je stavljena u dvopužni ekstruder ZSK-30 proizvođača Coperion, u suštini kao što je opisano u Primeru 1. Parametri obrade korišćeni za eksperiment su predstavljeni u Tabeli 2.
Tabela 2 – Eksperimentalni parametri raspodele veličine čestica
[0155] Piljevina trešnje je prerađivana kontinuirano. Konačni sadržaj vlage prerađene piljevine trešnje iznosio je oko 76.8%. Kada je postignuto stabilno stanje, uzorak prethodno obrađenog materijala je uzet za analizu veličine čestica. Uzorak je analiziran pomoću teorije Mie rasejanja upotrebom Horiba LA-920, koji ima sposobnost merenja prečnika čestica od 0.02 µm do 2000 µm.
Rezultati su ukazali na značajno smanjenje veličine čestica koje se dešavalo tokom postupka predtretmana. Prosečna veličina čestica je smanjena sa 3 mm u sirovom materijalu na 20.75 µm u prethodno obrađenom efluentu. Rezime raspodele veličine čestica je predstavljen na SL.13. Primer 3
Analiza suspenzije biomase nakon predtretmana
[0156] Tabela 3 je rezime različitih vrsta biomase prethodno obrađene u optimizovanom skupu uslova, sa analizom rezultujućeg sastava šećera i organskih kiselina tečne frakcije koja dolazi iz predtretmana kao suspenzija biomase. Dodata je voda ili para u cilju prilagođavanja željenom sadržaju čvrstih materija za predtretman.
[0157] Vlažna džibra sa 68.10% vlage je stavljena u sabijač dvopužnog ekstrudera. Uslovi u ekstruderu su postavljeni na pritisak ventila pare od 39.0 kg/h, 232°C, i pritisak krajnjeg ventila od 400 psi, sa 4.0% H2SO4. Biomasa je izašla iz ekstrudera kao suspenzija sa 21.8% ukupne čvrste materije. Za analizu nakon predtretmana, sadržaj vlage u suspenziji biomase je određen korišćenjem analizatora vlage. Uzorak homogene suspenzije je centrifugiran 5 minuta na 6000 o/min, a supernatant je korišćen za pripremu standardnog HPLC uzorka. Sve analize šećera i organskih kiselina vršene su na Shimadzu HPLC sistemu sa RID-10A detektorom i BIORAD Aminex HPX-87H kolonom (300x7.8mm). Mobilna faza je bila 0.01N H2SO4i HPLC je bio kalibrisan u 8 tačaka od 0.1 g/L do 50.0 g/L.
[0158] Piljevina trešnje je ponovo prosejana na 34.4% vlage. Uslovi u sistemu ekstrudera su postavljeni na pritisak ventila pare od 27.2 kg/h, 232°C, i pritisak krajnjeg ventila od 400 psi, sa 2.0% H2SO4. Biomasa je izašla iz sistema kao homogena suspenzija sa 25.9% ukupne čvrste materije. Suspenzija biomase je ohlađena i zatim analizirana kao što je gore opisano.
[0159] Crveni javor sa 22.50% vlage je doveden u sistem ekstrudera pri pritisku ventila pare od 30.4 kg/h, 232°C, i pritisku krajnjeg ventila od 400 psi, sa 2.0% H2SO4. Biomasa je izašla iz sistema ekstrudera kao homogena suspenzija sa 29.1% ukupne čvrste supstance. Suspenzija biomase je ohlađena i zatim analizirana kao što je gore opisano.
[0160] Žuta topola sa 37.58% vlage je dovedena u sistem ekstrudera pri pritisku ventila pare od 30.4 kg/h, 232°C, i pritisku krajnjeg ventila od 400 psi, sa 2.0% H2SO4. Biomasa je izašla iz sistema ekstrudera kao homogena suspenzija sa 26.8% ukupne čvrste supstance. Suspenzija biomase je ohlađena i zatim analizirana kao što je gore opisano.
[0161] Analize tečne frakcije prethodno obrađenih suspenzija dale su bogatu ekstrakciju hemiceluloze iz biomase lignoceluloze i nisku koncentraciju organskih kiselina i inhibitora. Tabela 3. Uslovi predtretmana i sastav tečne frakcije prethodno obrađenog materijala; kg/MT označava kilograme po suvoj metričkoj toni biomase.
<∗>Označava količinu glicerola (kg/MT) u tečnoj frakciji obrađene vlažne džibre.
[0162] Tabela 4 daje rezime analize sastava šećera različitih sirovina navedenih u Tabeli 3 i Tabeli 5.
Analiza sastava
[0163] Vlažna džibra: sastav šećera zrna kukuruza je analiziran korišćenjem potpuno suvog uzorka sirovine. Kvantifikacija ukupnih teoretski dostupnih šećera u neobrađenoj sirovini primenom hidrolize pomoću 72% sumporne kiseline tokom 1 časa na 35°C, praćene hidrolizom pomoću 4% sumporne kiseline tokom 1 časa na 249°C u autoklavu urađena je prema NREL LAP za "Određivanje strukturnih ugljenih hidrata i lignina u biomasi" (NREL/TP-510-42618: A. Sluiter, B. Hames, R. Ruiz, C. Scarlata, J. Sluiter, D. Templeton, i D. Crocker). Analiza šećera je obavljena na Shimadzu HPLC sistemu sa RID-10A detektorom i kolonom BIORAD Aminex HPX-87H (300x7.8mm). Mobilna faza bila je 0.01N H2SO4i HPLC je bio kalibrisan u 8 tačaka od 0.1 g/L do 50.0 g/L.
[0164] Trešnja, crveni javor i žuta topola su analizirani na sastav šećera nakon prethodnog tretmana. Analiza sastava teorijskih monomernih šećera određena je enzimskom hidrolizom sa prevelikom količinom koktela enzima celulaze da bi se hidrolizovali svi mogući šećeri prisutni u frakcijama celuloze i hemiceluloze. Analiza šećera je obavljena na Shimadzu HPLC sistemu sa RID-10A detektorom i kolonom BIORAD Aminex HPX-87H (300x7.8mm). Mobilna faza bila je 0.01N H2SO4i HPLC je bio kalibrisan u 8 tačaka od 0.1g/L do 50.0g/L.
Tabela 4. Analiza sastava neobrađenih sirovina
Sirovina Prosečna Prosečna Prosečni Prosečna Prosečna Prosečna Ukupni celuloza hemiceluloza lignin glukoza ksiloza arabinoza raspol. (kg/MT) (kg/MT) (kg/MT) (kg/MT) (kg/MT) (kg/MT) šećer
)
[0165] Tabela 5 sumira konverzije šećera iz predtretmana i naknadne enzimske hidrolize kao što je opisano dole. Efikasnosti konverzije su izračunate kao procenat analize sastava monomernih šećera, uzete kao teoretski maksimalni prinos šećera.
Enzimska hidroliza
[0166] Sadržaj vlage u suspenziji prethodno obrađene biomase određen je upotrebom analizatora vlage. Dodata je voda da bi se dobila suspenzija sa 15% ukupne čvrste materije i suspenzija je mešana do homogenosti. pH suspenzije je podešen na 5.2 upotrebom 10M NaOH, a zatim su alikvoti od 100g suspenzije preneti u pojedinačna boce za mućkanje od 250mL. Komercijalno dostupni enzim celulaza dodat je u količini od 8kg proteina po metričkoj toni suve čvrste materije u svaku bocu za mućkanje od 250mL. Hidroliza je izvedena u inkubatoru za mućkanje Kuhner (Climo-Shaker ISF4-X) na 50°C i 200 o/min tokom 72 časa.
[0167] Uzorci su uzeti u više vremenskih tačaka tokom hidrolize i nakon 72 časa, izračunata je efikasnost konverzije. Uzorci hidrolizata su sakupljeni za analizu i centrifugirani. Supernatant je analiziran na monomerne šećere, organske kiseline i inhibitore putem HPLC metode kao što je opisano gore.
Tabela 5. Oporavak šećera iz predtretmana i enzimske hidrolize, izračunat kao procenat analize sastava monomernih šećera.
Primer 4.
[0168] Pored tretmana opisanih iznad u tekstu, brojne druge vrste sirovina su obrađene kroz ovde definisani aparat. Na primer, otpadni papir iz postrojenja za upravljanje otpadom mleven je u mlinu Fitzmill da bi prošao kroz sito od 2.36 mm i mešan do 1.25 tež.% u vodi pre obrade. Ostale sirovine su uključivale kukuruzno vlakno sa 25% čvrste materije, bagasu (16 ciklusa), meko drvo (33 ciklusa), pirinčanu slamu (12 ciklusa), pšeničnu slamu (8 ciklusa), mešanu slamu, ječmenu slamu (8 ciklusa) i ljuske ovsa (10 ciklusa).

Claims (14)

Patentni zahtevi
1. Postupak industrijskog obima za predtretman najmanje jedne tone biomase dnevno, pri čemu postupak obuhvata:
(a) ubacivanje biomase pri brzini od bar jedne suve metričke tone (MT) biomase po danu u sistem koji sadrži:
cilindar (31) koji definiše unutrašnju komoru (30) i koji sadrži ulazni priključak (11) blizu prvog kraja cilindra i krajnju prirubnu ploču (14) na drugom kraju cilindra;
jedan ili više rotirajućih puževa (51, 52) konfigurisanih da pomeraju biomasu kroz unutrašnju komoru cilindra i koji sadrže jedan ili više odeljaka konfigurisanih da formiraju jedan ili više čepova (P1, P2, P3) od biomase za odvajanje unutrašnje komore cilindra na dve ili više zona (91, 92, 93), uključujući zonu doziranja i reakcionu zonu (R1); i pritiskom aktivirani ispusni ventil (17) povezan sa krajnjom prirubnom pločom (14) i konfigurisan da se otvara i zatvara kao odgovor na pritisak unutar cilindra, pri čemu je pritiskom aktivirani ispusni ventil (17) povezan sa aktuatorom (72) koji je funkcionalno povezan sa jedinicom (73) za kontrolu protivpritiska koja je funkcionalno povezana sa jednim ili više manometara (81, 85), čime se omogućava kontinuirana proizvodnja kompozicije prethodno obrađene biomase koja sadrži tečnu frakciju koja sadrži monosaharide i čvrste čestice koje sadrže celulozu;
cilindar dalje sadrži jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja konfigurisanih za dodavanje pare (priključci 32, 33) u reakcionu zonu, i jedan ili više priključaka (34, 35) sa mogućnošću zatvaranja konfigurisanih za dodavanje jednog ili više hemijskih agenasa u reakcionu zonu, i gde opciono hemijski agens sadrži kiselinu; i
(b) obradu biomase na povišenoj temperaturi i pritisku unutar reakcione zone tokom manje od oko 20 sekundi da bi se proizvela kompozicija prethodno obrađene biomase koja sadrži tečnu frakciju koja sadrži monosaharide i čvrste čestice koje sadrže celulozu;
pri čemu se biomasa kreće kroz reakcionu zonu gde su primenjeni para i pritisak, praćeno dodavanjem kiseline; i
pri čemu postupak dalje obuhvata oslobađanje materijala na atmosferskom pritisku otvaranjem i zatvaranjem pritiskom aktiviranog ispusnog ventila (17) kontinuirano.
2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, pri čemu postupak obuhvata jedan, dva ili tri rotirajuća puža.
3. Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 2, pri čemu sistem dalje obuhvata motor (24) konfigurisan da rotira jedan ili više rotirajućih puževa (51, 52) opciono, pri čemu je motor konfigurisan da rotira jedan ili više rotirajućih puževa na oko: 100, 250, 400, 500, 750, 1000, 1100, 1250, 1500 ili 2000 o/min.
4. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-3, naznačen time što je sistem sposoban da obrađuje biomasu brzinom od najmanje oko 2 suve MT/dan, 3 suve MT/dan, 4 suve MT/dan, 5 suvih MT/dan, 7.5 suvih MT/dan, 10 suvih MT/dan, 15 suvih MT/dan, 20 suvih MT/dan, 25 suvih MT/dan, 50 suvih MT/dan, 75 suvih MT/dan, 100 suvih MT/dan, 150 suvih MT/dan, ili 200 suvih MT/dan.
5. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-4, naznačen time što sistem dalje sadrži koš (20) povezan sa ulaznim priključkom (11) za dovod biomase u zonu doziranja; i opciono, pri čemu koš dalje sadrži dozator konfigurisan da pomera biomasu iz koša kroz ulazni priključak, i opciono, dozator je pužni transporter za isporuku konfigurisan da ravnomerno distribuira biomasu u zonu doziranja.
6. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-5, naznačen time što cilindar dalje sadrži: jedan ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja konfigurisanih za dodavanje tečnosti biomasi (priključak 29) u zoni doziranja;
i gde hemijski agens dalje sadrži bazu, i gde opciono hemijski agens sadrži sumpornu kiselinu;
jedan ili više priključaka koji sadrže merač (83, 87) temperature, manometar (81, 85) ili njihovu kombinaciju;
ili
bilo koju njihovu kombinaciju.
7. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-6, naznačen time što je sistem konfigurisan da održava povišenu temperaturu u reakcionoj zoni na: 50-500 °C, 75-400 °C, 100-350 °C, 150-300 °C, ili 200-250°C, i opciono, pri čemu se povišena temperatura obezbeđuje parom, grejnim omotačem ili njihovom kombinacijom.
8. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-7, naznačen time što je sistem konfigurisan da održava povišen pritisak u reakcionoj zoni na: 3.45-68.95 bara (50-1000 PSI), 6.89-51.71 bara (100-750 PSI) , 13.79-41.37 bara (200-600 PSI), 20.68-34.47 bara (300-500 PSI) ili 24.13-31.03 bara (350-450 PSI), i opciono pri čemu se povišeni pritisak održava dodavanjem pare, tečnosti, biomase ili njihove kombinacije.
9. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-8, naznačen time što pritiskom aktivirani ispusni ventil (17) sadrži pečurkasti ventil, loptasti ventil, nepovratni ventil ili rotirajući nožasti zasun.
10. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-9, naznačen time što je aktuator (72) pneumatski aktuator, hidraulični aktuator, elektromehanički aktuator ili njihova kombinacija.
11. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-10, naznačen time što su jedan ili više manometara (81, 85) konfigurisani da prate pritisak u cilindru preko jednog ili više priključaka sa mogućnošću zatvaranja u cilindru.
12. Postupak prema patentnom zahtevu 11, naznačen time što je najmanje jedan od jednog ili više manometara (81, 85) konfigurisan da prati pritisak unutar reakcione zone.
13. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1-12, naznačen time što je sistem konfigurisan da proizvodi čvrste čestice u opsegu veličine od oko: 1-500 µm, 1-250 µm, 1-200 µm ili 1-150 µm i opciono u prosečnoj veličini od oko 15-25 µm.
14. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 9-13, naznačen time, što je pritiskom aktivirani ispusni ventil (17) ispusni ventil pečurkastog tipa koji uključuje venturi sa postepenom ekspanzijom.
RS20220804A 2014-12-09 2015-12-09 Brzi predtretman RS63528B2 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462089704P 2014-12-09 2014-12-09
PCT/US2015/064850 WO2016094594A1 (en) 2014-12-09 2015-12-09 Rapid pretreatment
EP15866602.4A EP3230463B2 (en) 2014-12-09 2015-12-09 Rapid pretreatment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RS63528B1 RS63528B1 (sr) 2022-09-30
RS63528B2 true RS63528B2 (sr) 2025-10-31

Family

ID=56108148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20220804A RS63528B2 (sr) 2014-12-09 2015-12-09 Brzi predtretman

Country Status (19)

Country Link
US (4) US10844413B2 (sr)
EP (2) EP3230463B2 (sr)
CN (1) CN107208120B (sr)
AU (1) AU2015360513B2 (sr)
BR (1) BR112017012364B1 (sr)
CA (1) CA2969840A1 (sr)
DK (1) DK3230463T4 (sr)
ES (1) ES2926062T5 (sr)
FI (1) FI3230463T4 (sr)
HR (1) HRP20221024T4 (sr)
HU (1) HUE059764T2 (sr)
LT (1) LT3230463T (sr)
MX (1) MX2017007631A (sr)
PL (1) PL3230463T5 (sr)
PT (1) PT3230463T (sr)
RS (1) RS63528B2 (sr)
SI (1) SI3230463T2 (sr)
SM (1) SMT202200344T1 (sr)
WO (1) WO2016094594A1 (sr)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2906917A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Sweetwater Energy, Inc. Carbon purification of concentrated sugar streams derived from pretreated biomass
PL3230463T5 (pl) 2014-12-09 2025-10-13 Apalta Patents OÜ Szybkie przetwarzanie wstępne
WO2017136915A1 (en) * 2016-02-10 2017-08-17 Iogen Corporation Pretreatment of lignocellulosic biomass with sulfur dioxide and/or sulfurous acid
US10429061B2 (en) * 2016-05-26 2019-10-01 The Babcock & Wilcox Company Material handling system for fluids
EP3577210B1 (en) 2017-02-03 2020-10-28 Advanced Substrate Technologies A/S System for treating biomass with a gas
EP3583223A4 (en) 2017-02-16 2020-12-23 Sweetwater Energy, Inc. HIGH PRESSURE ZONE TRAINING FOR PRETREATMENT
SE541494C2 (en) * 2017-10-31 2019-10-15 Valmet Oy Reactor arrangement and method for pre-hydrolysis of biomass material
CN107880949A (zh) * 2017-11-16 2018-04-06 成都新柯力化工科技有限公司 一种通过预分离生物质制备液体燃料的方法
EP3527580B1 (en) * 2018-02-16 2021-04-07 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS Continuous, solvent-free and non-enzymatic peptide synthesis by reactive extrusion
CN110144290A (zh) * 2019-06-06 2019-08-20 广州承葛生物科技有限公司 一种用于肠菌分离的过滤器
US12492132B2 (en) 2019-08-16 2025-12-09 Cambi Technology As Device for controlling thermal hydrolysis decompression and process plant comprising such device
CN110762206A (zh) * 2019-11-28 2020-02-07 湖南省益能环保科技有限公司 一种干料输送单向密封装置
CA3165573A1 (en) 2019-12-22 2021-07-01 Sweetwater Energy, Inc. Methods of making specialized lignin and lignin products from biomass
EP4222088A4 (en) 2020-10-02 2024-11-06 Apalta Patents OÜ PRESSURE VALVE PROCESSING
EP4416259A4 (en) * 2021-10-12 2024-11-20 Episome Biyoteknolojik Urunler Sanayi Ticaret Anonim Sirketi CELLULOSE HYDROLYSIS APPARATUS FOR USE WITH HIGH SOLIDS LOADING
SE2250551A1 (en) * 2022-05-06 2023-11-07 Ikea Supply Ag Apparatus for recycling of lignocellulosic fibres from fibreboards
FI20225938A1 (en) * 2022-10-14 2024-04-15 Upm Kymmene Corp Elimination of the formation of accumulations in a conveyor
CN115843950B (zh) * 2022-11-09 2024-05-31 山东太积堂健康生活有限公司 一种益生菌固体饮料及其制备方法
KR20260016508A (ko) * 2023-05-30 2026-02-03 에피썸 비요테크놀로직 우룬너 사나이 베 티카렛 아노님 써케티 높은 고형물 적재를 위한 셀룰로오스 가수분해 장치
CN118931974B (zh) * 2024-08-21 2025-06-03 东莞理工学院 一种降解未脱毒生物质制氢的方法及其应用

Family Cites Families (297)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1447461A (en) 1921-04-19 1923-03-06 Government Method for employing decolorizing carbons and other adsorbing materials
US1867750A (en) 1926-01-19 1932-07-19 John J Naugle Apparatus for heating and treating subdivided carbonaceous material and the like
US2388222A (en) 1940-04-27 1945-10-30 Infilco Inc Purification of sugar solutions
US2362357A (en) 1941-08-20 1944-11-07 Johns Manville Method for treatment of sugar liquors
US2594544A (en) 1947-06-11 1952-04-29 Publicker Ind Inc Production of activated carbon from distillers mash
US2763580A (en) 1951-01-29 1956-09-18 Pittsburgh Coke & Chemical Co Activated carbon treatment of sugar liquors and regeneration
US3577358A (en) 1967-02-10 1971-05-04 Owens Illinois Inc Organic isocyanate-lignin reaction products and process
US3563799A (en) 1967-10-02 1971-02-16 Industrial Filter Pump Mfg Co Purified liquid sugar concentrate and method of manufacturing same
US3730770A (en) 1971-04-07 1973-05-01 Industrial Filter Pump Mfg Co Sugar recovery method
US3819292A (en) 1972-11-10 1974-06-25 Beloit Corp Programmed pressure extruder valve
ZA75370B (en) 1974-02-15 1976-01-28 H Funk Method of treating bagasse
SE423027B (sv) 1974-07-08 1982-04-13 Lagerstrom & Mattsson Hb Hande Forfarande for hojning av foderverdet hos halm i balform
US4052988A (en) 1976-01-12 1977-10-11 Ethicon, Inc. Synthetic absorbable surgical devices of poly-dioxanone
SE7605943L (sv) 1976-05-25 1977-11-26 Boliden Ab Forfarande och anordning for lutning av forvedat gres
US4186658A (en) 1977-01-24 1980-02-05 Stake Technology Ltd. Apparatus for conveying particulate material
DE2737118A1 (de) 1977-08-17 1979-03-01 Projektierung Chem Verfahrenst Verfahren zur gewinnung von zuckern, gegebenenfalls cellulose und gegebenenfalls lignin aus lignocellulosischen pflanzlichen rohstoffen
FI790530A7 (fi) 1978-02-21 1979-08-22 Siren M J O Filtermaterial samt foerfarande foer framstaellning av och anvaendning av detsamma
FR2418295A1 (fr) 1978-02-27 1979-09-21 Creusot Loire Procede et installation de traitement en continu d'une matiere cellulosique
US4201596A (en) 1979-01-12 1980-05-06 American Can Company Continuous process for cellulose saccharification
US4237226A (en) 1979-02-23 1980-12-02 Trustees Of Dartmouth College Process for pretreating cellulosic substrates and for producing sugar therefrom
US4326032A (en) 1979-08-20 1982-04-20 Grove Leslie H Process for the production of organic fuel
CA1173380A (en) 1980-02-19 1984-08-28 Michael I. Sherman Acid hydrolysis of biomass for ethanol production
US4288551A (en) 1980-03-10 1981-09-08 The Coca-Cola Company Process for the purification of sugar syrups
CA1190923A (en) 1980-03-18 1985-07-23 Barry Rugg Process and apparatus for chemical conversion of materials and particularly the conversion of cellulose waste to glucose
US4350766A (en) 1980-08-01 1982-09-21 Purdue Research Foundation Pentose syrup production from hemicellulose
DE3105581C2 (de) 1981-02-16 1985-05-15 Otto Dr. 2300 Kiel Moebus Verfahren zur Fermentation von Kohlenhydraten unter Erzeugung von Äthanol und Biomasse
US4502890A (en) 1981-03-02 1985-03-05 Calgon Carbon Corporation Purification of sugar liquors with activated carbon
DE3125566A1 (de) 1981-06-30 1983-01-20 Supraton F.J. Zucker GmbH, 4040 Neuss Verfahren zum kontinuierlichen mahlen und mischen von staerkehaltigen rohstoffen
US4427584A (en) 1981-08-24 1984-01-24 University Of Florida Conversion of cellulosic fibers to mono-sugars and lignin
US4395488A (en) 1981-09-14 1983-07-26 Rowe Delton J Drive-through pit production of ethanol
US4600590A (en) 1981-10-14 1986-07-15 Colorado State University Research Foundation Method for increasing the reactivity and digestibility of cellulose with ammonia
US5037663A (en) 1981-10-14 1991-08-06 Colorado State University Research Foundation Process for increasing the reactivity of cellulose-containing materials
CA1267407B (en) 1981-11-12 1990-04-03 Edward A. Delong Method of rendering lignin separable from cellulose and hemicellulose and the product so produced
FR2525236A1 (fr) 1982-04-15 1983-10-21 Creusot Loire Procede et dispositif d'hydrolyse d'une matiere cellulosique
ATE37983T1 (de) 1982-04-22 1988-11-15 Ici Plc Mittel mit verzoegerter freigabe.
US4478856A (en) 1982-05-06 1984-10-23 Novo Industri A/S Production of purified vegetable protein
EP0105937B1 (en) 1982-10-04 1987-11-19 Baron Howard Steven Strouth Method of manufacturing alcohol from ligno-cellulose material
US4452973A (en) 1982-11-12 1984-06-05 American Cyanamid Company Poly(glycolic acid)/poly(oxyethylene) triblock copolymers and method of manufacturing the same
US4632795A (en) 1982-11-26 1986-12-30 Wenger Manufacturing, Inc. Method and apparatus for extrusion processing of cellulose bearing materials
US4806475A (en) 1983-12-28 1989-02-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Alkaline peroxide treatment of agricultural byproducts
GB8401206D0 (en) 1984-01-17 1984-02-22 Allied Colloids Ltd Polymers and aqueous solutions
US4935183A (en) 1984-04-23 1990-06-19 Wenger Manufacturing, Inc. Method of extruding material through a twin-screw extruder having respective conical nose screw sections
US4615742A (en) 1985-01-10 1986-10-07 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Progressing batch hydrolysis process
US4728367A (en) 1985-01-31 1988-03-01 Wenger Manufacturing, Inc. Extrusion method and apparatus for acid treatment of cellulosic materials
US5114488A (en) 1985-01-31 1992-05-19 Wenger Manufacturing, Inc. Extrusion method and apparatus for acid treatment of cellulosic materials
US4650689A (en) 1985-03-25 1987-03-17 Urban Fuels, Inc. Process for ethanol production from cellulosic materials
US4644060A (en) 1985-05-21 1987-02-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Supercritical ammonia treatment of lignocellulosic materials
US4643191A (en) 1985-11-29 1987-02-17 Ethicon, Inc. Crystalline copolymers of p-dioxanone and lactide and surgical devices made therefrom
US4716203A (en) 1986-09-05 1987-12-29 American Cyanamid Company Diblock and triblock copolymers
US5340403A (en) 1986-10-20 1994-08-23 Zeneca Limited Process for the production of xylose
US4862168A (en) 1987-03-19 1989-08-29 Beard Terry D Audio digital/analog encoding and decoding
EP0393147B1 (en) 1987-12-22 1995-05-31 KAMPEN, Willem Hemmo Process for manufacturing ethanol, glycerol and succinic acid
US5177008A (en) 1987-12-22 1993-01-05 Kampen Willem H Process for manufacturing ethanol and for recovering glycerol, succinic acid, lactic acid, betaine, potassium sulfate, and free flowing distiller's dry grain and solubles or a solid fertilizer therefrom
NZ229080A (en) 1989-05-11 1991-10-25 Convertech Group Ltd Two stage process and equipment for the steam hydrolysis of woody material
JP2896174B2 (ja) 1989-10-27 1999-05-31 富士レビオ株式会社 人工担体
US7109005B2 (en) 1990-01-15 2006-09-19 Danisco Sweeteners Oy Process for the simultaneous production of xylitol and ethanol
US5378491A (en) 1990-02-20 1995-01-03 A. E. Staley Manufacturing Co. Method of preparing a starch hydrolysate, an aqueous starch hydrolysate dispersion, method of preparing a food containing a starch hydrolysate, and a food formulation containing a starch hydrolysate
US5171592A (en) 1990-03-02 1992-12-15 Afex Corporation Biomass refining process
US5019094A (en) 1990-05-09 1991-05-28 Ethicon, Inc. Crystalline copolymers of p-dioxanone and poly(alkylene oxides)
US5080665A (en) 1990-07-06 1992-01-14 American Cyanamid Company Deformable, absorbable surgical device
US5232649A (en) 1990-10-31 1993-08-03 Werner & Pfleiderer Method of removing liquids from solids
FR2678168B1 (fr) 1991-06-28 1993-09-03 Rhone Poulenc Rorer Sa Nanoparticules ayant un temps de capture par le dysteme reticulo endothelial allonge.
US5384333A (en) 1992-03-17 1995-01-24 University Of Miami Biodegradable injectable drug delivery polymer
US5693296A (en) 1992-08-06 1997-12-02 The Texas A&M University System Calcium hydroxide pretreatment of biomass
US5865898A (en) 1992-08-06 1999-02-02 The Texas A&M University System Methods of biomass pretreatment
KR940003548U (ko) 1992-08-14 1994-02-21 김형술 세탁물 건조기
US5338366A (en) 1993-01-04 1994-08-16 Kamyr, Inc. Acid pre-hydrolysis reactor system
KR960015447B1 (ko) 1993-03-16 1996-11-14 주식회사 삼양사 의료용 생분해성 고분자
US5597714A (en) 1993-03-26 1997-01-28 Arkenol, Inc. Strong acid hydrolysis of cellulosic and hemicellulosic materials
US5543158A (en) 1993-07-23 1996-08-06 Massachusetts Institute Of Technology Biodegradable injectable nanoparticles
DE4329937C1 (de) 1993-09-04 1994-11-24 Rhodia Ag Rhone Poulenc Verfahren zur Behandlung von Cellulose zu deren Aktivierung für nachfolgende chemische Reaktionen
KR0148704B1 (ko) 1994-01-10 1998-08-17 김상응 생체분해성 약물전달용 고분자
US5846787A (en) 1994-07-11 1998-12-08 Purdue Research Foundation Office Of Technology Transfer Processes for treating cellulosic material
ATE181338T1 (de) 1995-03-25 1999-07-15 Rhodia Acetow Aktiengesellscha Verfahren zur aktivierung von polysacchariden, danach hergestellte polysaccharide und deren verwendung
US5612052A (en) 1995-04-13 1997-03-18 Poly-Med, Inc. Hydrogel-forming, self-solvating absorbable polyester copolymers, and methods for use thereof
US5702717A (en) 1995-10-25 1997-12-30 Macromed, Inc. Thermosensitive biodegradable polymers based on poly(ether-ester)block copolymers
US20030143659A1 (en) 1996-03-28 2003-07-31 Hendrik Louis Bijl Process for the preparation of a granular microbial biomass and isolation of a compound thereform
US6475552B1 (en) 1997-03-19 2002-11-05 Danisco Finland Oy Polymerization of mono and disaccharides using low levels of polycarboxylic acids
US5916780A (en) 1997-06-09 1999-06-29 Iogen Corporation Pretreatment process for conversion of cellulose to fuel ethanol
US5969189A (en) 1997-06-30 1999-10-19 The Texas A&M University System Thermal conversion of volatile fatty acid salts to ketones
US5986133A (en) 1997-06-30 1999-11-16 The Texas A&M University System Recovery of fermentation salts from dilute aqueous solutions
US6043392A (en) 1997-06-30 2000-03-28 Texas A&M University System Method for conversion of biomass to chemicals and fuels
US6024227A (en) 1997-08-04 2000-02-15 Ahlstrom Machinery Inc. Tramp material removal from pulp feed systems
WO1999047250A1 (de) 1998-03-13 1999-09-23 Rhodia Acetow Gmbh Vorrichtung, verfahren und druckreaktor zur behandlung von feststoffen mit verflüssigten gasen unter druck
US6176176B1 (en) 1998-04-30 2001-01-23 Board Of Trustees Operating Michigan State University Apparatus for treating cellulosic materials
CN100575331C (zh) 1999-03-11 2009-12-30 齐凯姆公司 一种生产乙醇的方法
KR20010010393A (ko) 1999-07-20 2001-02-05 김윤 소수성 고분자와 친수성 고분자의 생분해성 블록 공중합체 및이를 포함하는 약물 전달체 조성물
KR100360827B1 (ko) 1999-08-14 2002-11-18 주식회사 삼양사 난용성 약물을 가용화하기 위한 고분자 조성물 및 그의 제조방법
AU1584201A (en) 1999-11-02 2001-05-14 Waste Energy Integrated Sytems, Llc Process for the production of organic products from lignocellulose containing biomass sources
US6409841B1 (en) 1999-11-02 2002-06-25 Waste Energy Integrated Systems, Llc. Process for the production of organic products from diverse biomass sources
US6258175B1 (en) 1999-11-03 2001-07-10 Gene E. Lightner Method to produce fermentable sugars from a lignocellulose material
KR100416242B1 (ko) 1999-12-22 2004-01-31 주식회사 삼양사 약물전달체용 생분해성 블록 공중합체의 액체 조성물 및이의 제조방법
US6355456B1 (en) 2000-01-19 2002-03-12 Dakota Ag Energy, Inc. Process of using wet grain residue from ethanol production to feed livestock for methane production
CN1190373C (zh) 2000-02-17 2005-02-23 里索国家实验室 处理木质纤维素材料的方法
ES2166316B1 (es) 2000-02-24 2003-02-16 Ct Investig Energeticas Ciemat Procedimiento de produccion de etanol a partir de biomasa lignocelulosica utilizando una nueva levadura termotolerante.
CA2404029A1 (en) 2000-03-23 2001-09-27 Richard W. Russell Method of converting agricultural waste to liquid fuel and associated apparatus
ES2390066T3 (es) 2000-05-12 2012-11-06 Samyang Biopharmaceuticals Corporation Procedimiento para la preparación de micelas poliméricas mediante separación de fase de un copolímero en bloque
US7217770B2 (en) 2000-05-17 2007-05-15 Samyang Corporation Stable polymeric micelle-type drug composition and method for the preparation thereof
DE60136465D1 (de) 2000-06-29 2008-12-18 Biogasol Ipr Aps Relationen in einem biologischen prozessfluid
ATE477038T1 (de) 2000-06-29 2010-08-15 Biogasol Ipr Aps Verfahren zum abziehen und abfiltern von teilvolumina von prozessflüssigkeiten
US6365732B1 (en) 2000-07-10 2002-04-02 Sweet Beet Incorporated Process for obtaining stereoisomers from biomass
US6423145B1 (en) 2000-08-09 2002-07-23 Midwest Research Institute Dilute acid/metal salt hydrolysis of lignocellulosics
WO2002017540A2 (en) 2000-08-22 2002-02-28 Deere & Company System and method for developing a farm management plan for production agriculture
US7214402B2 (en) 2000-10-06 2007-05-08 Granite City Food & Brewery, Ltd. Method and apparatus for distributed production of beer
FI111960B (fi) 2000-12-28 2003-10-15 Danisco Sweeteners Oy Erotusmenetelmä
WO2002070753A2 (en) 2001-02-28 2002-09-12 Iogen Energy Corporation Method of processing lignocellulosic feedstock for enhanced xylose and ethanol production
US20020197686A1 (en) 2001-06-25 2002-12-26 Lightner Gene E. Water soluble carbhydrates derived from lignocellulose by enzyme hydrolysis
US20030153797A1 (en) 2001-10-30 2003-08-14 Onsite Technolgy Llc Process for producing a liquid fuel composition
WO2003049538A2 (en) 2001-12-06 2003-06-19 Prodigene, Inc. Methods for the cost-effective saccharification of lignocellulosic biomass
US20030203454A1 (en) 2002-02-08 2003-10-30 Chotani Gopal K. Methods for producing end-products from carbon substrates
GB0218010D0 (en) 2002-08-05 2002-09-11 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Production of a fermentation product
GB0218012D0 (en) 2002-08-05 2002-09-11 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Production of a fermentation product
US20040168960A1 (en) 2002-11-01 2004-09-02 The Texas A&M University System Methods and systems for pretreatment and processing of biomass
US20040171136A1 (en) 2002-11-01 2004-09-02 Holtzapple Mark T. Methods and systems for pretreatment and processing of biomass
AU2002952423A0 (en) 2002-11-04 2002-11-21 Agroteknik Pty Ltd Synergistic Co-Location of Process Plants
EP2269470A1 (en) 2002-11-07 2011-01-05 The Texas A&M University System Process for solubilizing protein
US7705116B2 (en) 2002-11-07 2010-04-27 Texas A&M University System Method and system for solubilizing protein
US20040231060A1 (en) 2003-03-07 2004-11-25 Athenix Corporation Methods to enhance the activity of lignocellulose-degrading enzymes
EP2534961A1 (en) 2003-03-10 2012-12-19 POET Research, Inc. Method for producing ethanol using raw starch
MY138555A (en) † 2003-06-02 2009-06-30 Jgc Corp High-pressure treatment apparatus and method for operating high-pressure treatment apparatus
WO2004108969A1 (en) 2003-06-06 2004-12-16 Cargill, Incorporated Method of refining sucrose
DE10327954C5 (de) 2003-06-20 2008-06-26 Wilkening, Carl Ludwig, Dr. Verbesserte Verfahren zur Herstellung von Ethanol und Methan aus Getreide
WO2004113551A1 (en) 2003-06-25 2004-12-29 Novozymes A/S Process for the hydrolysis of starch
US20050054064A1 (en) 2003-09-08 2005-03-10 Srikrishna Talluri Production of alcohol from a combination of sweet sorghum and other feedstock
US7504245B2 (en) * 2003-10-03 2009-03-17 Fcstone Carbon, Llc Biomass conversion to alcohol using ultrasonic energy
US7311901B2 (en) 2003-10-10 2007-12-25 Samyang Corporation Amphiphilic block copolymer and polymeric composition comprising the same for drug delivery
GB2408262B (en) 2003-11-24 2007-09-12 British Sugar Plc A method of preparation of L-arabinose
JP2005229822A (ja) 2004-02-17 2005-09-02 Jgc Corp バイオマスから単糖を製造する方法及び単糖製造装置
WO2005087937A2 (en) 2004-03-10 2005-09-22 Broin And Associates, Inc. Continuous process for producing ethanol using raw starch
US7812153B2 (en) 2004-03-11 2010-10-12 Rayonier Products And Financial Services Company Process for manufacturing high purity xylose
JP2007532587A (ja) 2004-04-13 2007-11-15 アイオゲン エナジー コーポレイション リグノセルロース処理における無機塩回収方法
FI118012B (fi) 2004-06-04 2007-05-31 Valtion Teknillinen Menetelmä etanolin valmistamiseksi
CA2569822A1 (en) 2004-06-16 2006-01-19 The Texas A&M University System Methods and systems for biomass conversion to carboxylic acids and alcohols
JP2008506370A (ja) 2004-07-16 2008-03-06 イオゲン エナジー コーポレーション セルロース系バイオマスから糖の製品流を得る方法
US20060030990A1 (en) 2004-08-06 2006-02-09 Anderson Noel W Method and system for estimating an agricultural management parameter
ATE425155T1 (de) 2004-08-31 2009-03-15 Biomass Technology Ltd Verfahren und vorrichtungen zur kontinuierlichen verarbeitung erneuerbarer rohstoffe
US7198925B2 (en) 2004-09-30 2007-04-03 Iogen Energy Corporation Pre-treatment of bales of feedstock
WO2006050064A2 (en) 2004-10-29 2006-05-11 Board of Supervisor of Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College Direct production of white sugar from sugarcane juice or sugar beet juice
US7218975B2 (en) 2004-11-09 2007-05-15 Coe Newnes/Mcgehee Inc. Integrated mill
US7909895B2 (en) 2004-11-10 2011-03-22 Enertech Environmental, Inc. Slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel
JP2006149343A (ja) 2004-11-26 2006-06-15 Daitoo Fujitekku:Kk 木質系バイオマスからのグルコース生成物とグルコース生成物製造方法
US7503981B2 (en) 2004-12-02 2009-03-17 The Trustees Of Dartmouth College Removal of minerals from cellulosic biomass
CA2589225A1 (en) 2004-12-10 2006-06-15 The Texas A & M University System System and method for processing biomass
US7727746B2 (en) 2004-12-17 2010-06-01 Iogen Energy Corporation Upflow reactor for enzymatic hydrolysis of cellulose
CA2598792A1 (en) 2005-03-02 2006-09-08 Metanomics Gmbh Process for the production of fine chemicals
WO2006101832A2 (en) 2005-03-17 2006-09-28 Novozymes North America, Inc Processes for producing fermentation products
US7932063B2 (en) 2005-04-12 2011-04-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Treatment of biomass to obtain fermentable sugars
CA2605125C (en) 2005-04-19 2012-04-17 Archer-Daniels-Midland Company Process for the production of animal feed and ethanol and novel animal feed
AU2006243565B2 (en) 2005-04-29 2012-02-09 Altaca Insaat Ve Dis Ticaret A.S. Method and apparatus for converting organic material
WO2006121455A1 (en) 2005-05-10 2006-11-16 The Salk Institute For Biological Studies Dynamic signal processing
US8980598B2 (en) 2005-06-14 2015-03-17 Danisco Us Inc. Dry solids staging fermentation process
NZ565629A (en) 2005-07-19 2011-06-30 Inbicon As Method and apparatus for conversion of cellulosic material to ethanol
WO2007032998A1 (en) 2005-09-14 2007-03-22 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Chemical regeneration of activated carbon
US7935840B2 (en) 2006-02-21 2011-05-03 Nextgen Fuel, Inc. Method for continuous production of biodiesel fuel
BRPI0711548B1 (pt) * 2006-04-11 2023-05-16 Thermo Technologies, Llc Métodos e instrumentos para a geração de gases de síntese de materiais carbonáceos sólidos
EP1847621B1 (en) 2006-04-21 2017-06-07 AMBIENTE E NUTRIZIONE S.r.l. Process and plant for the production of fermentable sugars from cellulose material
US20090318670A1 (en) 2006-05-01 2009-12-24 Dale Bruce E Separation of Proteins from Grasses Integrated with Ammonia Fiber Explosion (AFEX) Pretreatment and Cellulose Hydrolysis
US20070275447A1 (en) 2006-05-25 2007-11-29 Lewis Randy S Indirect or direct fermentation of biomass to fuel alcohol
CN104962586A (zh) 2006-07-21 2015-10-07 希乐克公司 生物质转化系统
US7666637B2 (en) 2006-09-05 2010-02-23 Xuan Nghinh Nguyen Integrated process for separation of lignocellulosic components to fermentable sugars for production of ethanol and chemicals
US20100008998A1 (en) 2006-09-26 2010-01-14 Samyang Corporation Submicron nanoparticle of poorly water soluble camptothecin derivatives and process for preparation thereof
US9499635B2 (en) 2006-10-13 2016-11-22 Sweetwater Energy, Inc. Integrated wood processing and sugar production
US8323923B1 (en) 2006-10-13 2012-12-04 Sweetwater Energy, Inc. Method and system for producing ethanol
EP2415803A3 (en) 2006-10-26 2012-10-31 Xyleco, Inc. Method of making a composite from biomass
US8926932B2 (en) 2006-11-08 2015-01-06 The Curators Of The University Of Missouri High surface area carbon and process for its production
MX2009005806A (es) 2006-12-01 2009-06-08 Texas A & M Univ Sys Procesamiento de hidrogeno, y metodos de remocion y limpieza de impurezas en un proceso de conversion de biomasa.
CN101641435A (zh) 2006-12-18 2010-02-03 诺维信北美公司 产生发酵产物的方法
US20100143974A1 (en) 2007-02-01 2010-06-10 Chang-Ho Chung Process for Sugar Production from Lignocellulosic Biomass Using Alkali Pretreatment
US8030030B2 (en) 2007-03-14 2011-10-04 The University Of Toledo Biomass pretreatment
US20080280338A1 (en) 2007-05-11 2008-11-13 Hall Kenneth R Biofuel Processing System
US20100221805A1 (en) 2007-06-08 2010-09-02 Novozymes North America, Inc. Methods for producing fermentation products
US7976259B2 (en) 2007-07-16 2011-07-12 Joe David Craig System for feeding biomass into a pressurized vessel
US20090042259A1 (en) 2007-08-09 2009-02-12 Board Of Trustees Of Michigan State University Process for enzymatically converting a plant biomass
US20090043686A1 (en) 2007-08-10 2009-02-12 Archer-Daniels-Midland Company Processing arrangements for biomass byproducts and biomass derivative products
US7819976B2 (en) 2007-08-22 2010-10-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Biomass treatment method
US7807419B2 (en) 2007-08-22 2010-10-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for concentrated biomass saccharification
US20090053800A1 (en) * 2007-08-22 2009-02-26 Julie Friend Biomass Treatment Apparatus
US8445236B2 (en) 2007-08-22 2013-05-21 Alliance For Sustainable Energy Llc Biomass pretreatment
US20090084801A1 (en) 2007-09-27 2009-04-02 One World Design & Manufacturing Group Ltd. Child-resistant compliance pill bottle
WO2009046538A1 (en) 2007-10-10 2009-04-16 Sunopta Bioprocess Inc. Enzymatic treatment under vacuum of lignocellulosic materials
CN101918570B (zh) 2007-10-18 2015-01-28 诺维信公司 生产发酵产品的方法
US20110171709A1 (en) 2007-11-01 2011-07-14 Mascoma Corporation Product Recovery From Fermentation of Lignocellulosic Biomass
US20090117634A1 (en) 2007-11-05 2009-05-07 Energy Enzymes, Inc. Process of Producing Ethanol Using Cellulose with Enzymes Generated Through Solid State Culture
AP2830A (en) 2007-11-14 2014-01-31 Univ Aalto Foundation Method for producing lipid
JP5062593B2 (ja) 2007-12-03 2012-10-31 独立行政法人産業技術総合研究所 リグニンを原料とする炭素微粒子及びその製造方法
US8024074B2 (en) 2007-12-07 2011-09-20 Deere & Company System and method of managing substances in a plant root zone
US9217163B2 (en) 2007-12-24 2015-12-22 Reliance Life Sciences Pvt. Ltd. Process for production and quantitation of high yield of biobutanol
US8367379B2 (en) 2008-01-03 2013-02-05 Proterro, Inc. Transgenic photosynthetic microorganisms and photobioreactor
US9080117B2 (en) 2008-01-22 2015-07-14 GER Enterprises, LLC Biofuel production method and system
US8057639B2 (en) 2008-02-28 2011-11-15 Andritz Inc. System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process
WO2009124072A1 (en) 2008-04-01 2009-10-08 Biomass Conversions, Llc Simplified method for digestion of cellulosic biomass
US9090915B2 (en) 2008-04-22 2015-07-28 Wisconsin Alumni Research Foundation Sulfite pretreatment for biorefining biomass
WO2009156464A2 (en) 2008-06-25 2009-12-30 Kior, Inc. Biomass pretreatment process
WO2010002886A1 (en) 2008-06-30 2010-01-07 Kior, Inc. Producing fuel and speciality chemicals from biomass containing triglycerides and cellulose
BRPI0916277A2 (pt) 2008-07-23 2015-11-03 Novozymes As método para produzir carvão vegetal ativado
US20100021980A1 (en) 2008-07-23 2010-01-28 Shaw Intellectual Property Holdings, Inc. Hybrid process for the production of biofuel
CA2650913C (en) 2009-01-23 2013-10-15 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
US20110201084A1 (en) 2008-07-25 2011-08-18 The Regents Of The University Of California Enzymatic hydrolysis of cellulosic biomass through enhanced removal of oligomers
US8667706B2 (en) * 2008-08-25 2014-03-11 David N. Smith Rotary biomass dryer
BRPI0917145A2 (pt) 2008-08-27 2015-08-18 Edeniq Inc Método para fabricar biocombustíveis
US8328947B2 (en) 2008-08-29 2012-12-11 Iogen Energy Corporation Method for low water hydrolysis or pretreatment of polysaccharides in a lignocellulosic feedstock
WO2010034055A1 (en) 2008-09-23 2010-04-01 Licella Pty Ltd Fractionation of lignocellulosic matter
US9037298B2 (en) 2008-09-30 2015-05-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cook flash temperature optimization
US9098093B2 (en) 2008-09-30 2015-08-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. Model predictive control of biofuel denaturant blending
US8103385B2 (en) 2008-09-30 2012-01-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Optimizing product drying through parallel lines of centrifuges and dryer process units
US9014858B2 (en) 2008-09-30 2015-04-21 Rockwell Automation Technologies, Inc. Energy optimizer for dehydrating biofuels through distillation towers and molecular sieves
EP2169074A1 (en) 2008-09-30 2010-03-31 Sekab E-Technology AB Fermentation process starting from cellulosic biomass and involving the recirculation of detoxified stillage into the process
BRPI0919771A2 (pt) 2008-10-17 2015-08-18 Mascoma Corp Produção de lignina pura a partir de biomassa ligno celulósica
EP2367914A4 (en) * 2008-11-17 2013-05-01 Xyleco Inc TREATMENT OF BIOMASS
WO2010058285A2 (en) 2008-11-21 2010-05-27 Inbicon A/S Methods and devices for continuous transfer of particulate and/or fibrous material between two zones with different temperatures and pressures
RU2533542C2 (ru) 2008-11-28 2014-11-20 Кайор Инк. Измельчение и уплотнение частиц биомассы
WO2010068637A1 (en) 2008-12-09 2010-06-17 Jerry Wayne Horton Ensiling biomass and multiple phase apparatus for hydrolyzation of ensiled biomass
US8552233B2 (en) 2008-12-16 2013-10-08 Kior Inc. Pretreatment of biomass with carbonaceous material
WO2010071805A2 (en) 2008-12-19 2010-06-24 Mascoma Corporation Two-stage process for biomass pretreatment
CA2749011C (en) 2009-01-13 2017-05-02 Biogasol Ipr Aps Treatment, such as cutting, soaking and/or washing, of organic material
BRPI1006140A2 (pt) 2009-01-13 2016-02-23 Biogasol Ipr Aps método e aparelho para alimentação de máteria para um reator de processo
BRPI1007372B1 (pt) 2009-01-13 2019-09-17 Biogasol Aps Aparelho para processar meios, sistema para produzir bioprodutos, sistema para produzirbioetanol e método para misturação rápida de meios
HUE034951T2 (en) 2009-03-03 2018-03-28 Poet Res Inc Fermentation system for producing ethanol from xylose
DE102009017051A1 (de) 2009-04-09 2010-10-21 Zylum Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente Ii Kg Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff aus Lignocellulose-haltiger Biomasse
JP2012523852A (ja) 2009-04-20 2012-10-11 クテロス， インコーポレイテッド バイオマス発酵のための組成物および方法
KR101037125B1 (ko) * 2009-05-14 2011-05-26 계명대학교 산학협력단 바이오에탄올 생산을 위한 바이오매스 전처리법
US20100317053A1 (en) 2009-06-15 2010-12-16 Andritz Inc. Process machinery for feeding pre-treated lignocellulosic materials into bioreactors for bio-fuels and biochemicals
BRPI1014004B1 (pt) * 2009-07-01 2020-10-27 Circa Group Pty Ltd método para conversão de materiais lignocelulósicos em substâncias químicas úteis
WO2011003962A2 (en) 2009-07-08 2011-01-13 Metabolic Explorer Improved gas stripping process for the recovery of solvents from fermentation broths
CA2672584A1 (en) 2009-07-17 2011-01-17 Murray J. Burke Compression apparatus and method
WO2011017587A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Fisk Donald L Continuous cellulostic pre-treatment and bio-mass processing by reactive extrusion
JPWO2011021272A1 (ja) * 2009-08-18 2013-01-17 トヨタ自動車株式会社 植物バイオマスの前処理方法
EP2767633A1 (en) 2009-08-24 2014-08-20 Abengoa Bioenergy New Technologies, Inc. Method for producing ethanol, and co-products from cellulosic biomass
CN102596384B (zh) 2009-08-27 2016-01-27 因比肯公司 颗粒泵送方法和装置
BR112012008066A2 (pt) 2009-08-27 2016-03-01 Iogen Energy Corp recuperação de ácidos carboxílicos voláteis por um sistema removedor-extrator
US8086354B2 (en) 2009-08-31 2011-12-27 International Business Machines Corporation Optimizing consumption of resources
US8292272B2 (en) 2009-09-04 2012-10-23 Massachusetts Institute Of Technology Water separation under reduced pressure
US8597431B2 (en) 2009-10-05 2013-12-03 Andritz (Usa) Inc. Biomass pretreatment
BRPI1002758A2 (pt) 2009-10-06 2012-10-30 Kl Energy Corp processo para o pré-tratamento termomecánico de biomassa e combinador de pré-tratamento de biomassa
KR101039792B1 (ko) * 2009-10-28 2011-06-09 주식회사 창해에탄올 바이오 연료 및 바이오 화학물질 제조용 전처리 장치, 및 이를 이용한 전처리 공정과 바이오 연료 및 바이오 화학물질의 제조 공정
CN101696261B (zh) 2009-10-29 2011-12-07 华南理工大学 一种木质素聚氨酯及其制备方法
BR112012011007A2 (pt) 2009-11-09 2016-07-05 Georgia Tech Res Inst métodos para avaliar rapidamente o valor de um material de biomassa com respeito à sua suscetibilidade a hidrólise enzimática, para produzir glicose para fermentação e para usar a taxa de hidrólise inicial para melhorar a eficiência de uma hidrólise enzimática
US8618280B2 (en) 2009-11-30 2013-12-31 Applied Biorefinery Sciences Llc Biorefinery process for extraction, separation, and recovery of fermentable saccharides, other useful compounds, and yield of improved lignocellulosic material from plant biomass
UA105261C2 (ru) 2009-12-11 2014-04-25 Бета Реньюэбелс С.П.А. Способ регенеративной очистки предварительно обработанного потока биомассы
US20110175358A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Richard Langson One and two-stage direct gas and steam screw expander generator system (dsg)
WO2011103033A1 (en) 2010-02-17 2011-08-25 Xyleco, Inc. Processing biomass
AU2011223619B2 (en) 2010-03-02 2016-01-21 Massachusetts Institute Of Technology Microbial engineering for the production of fatty acids and fatty acid derivatives
GB2488918B (en) 2010-06-26 2014-03-05 Virdia Ltd Sugar mixtures and methods for production and use thereof
KR101588096B1 (ko) 2010-10-15 2016-01-26 안드리츠 테크날러지 앤드 에셋 매니지먼트 게엠베하 고형분 함량이 높은 효소 반응기 또는 혼합기 및 방법
JP2013539988A (ja) 2010-10-20 2013-10-31 ザイレコ，インコーポレイテッド 電子ビームの照射によりリグノセルロース物質を処理する方法
WO2012067986A1 (en) 2010-11-15 2012-05-24 Andritz Inc. Enzymatic hydrolysis of pre-treated biomass
PT106039A (pt) 2010-12-09 2012-10-26 Hcl Cleantech Ltd Processos e sistemas para o processamento de materiais lenhocelulósicos e composições relacionadas
CN102585248B (zh) 2011-01-14 2013-12-04 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种木质素改性物及其制备方法和应用
EP2665823A1 (en) 2011-01-18 2013-11-27 POET Research, Inc. Systems and methods for hydrolysis of biomass
CA2824920A1 (en) 2011-01-24 2012-08-02 Buckman Laboratories International, Inc. Processes and systems for enzymatically isolating lignin and other bioproducts from herbaceous plants
CA2766368A1 (en) 2011-02-01 2012-08-01 University Of New Brunswick Recovery of dissolved organics from lignocellulosic solutions
US20120107888A1 (en) 2011-02-17 2012-05-03 Qteros, Inc. Modulation of fermentation products through vitamin supplementation
BR112013025862A2 (pt) 2011-04-07 2017-11-14 Virdia Ltd composições de lignina, métodos de produzir as composições, métodos de utilizar composições de lignina e produtos produzidos desse modo
BR112013028147A2 (pt) 2011-05-04 2017-11-07 Renmatix Inc método para aumentar o nível de sacarídeos c5 solúveis produzidos a partir de biomassa lignocelulósica, produto e método para aumentar o nível do produto catalítico ou fermentativo produzido a partir de biomassa lignocelulósica
WO2012155239A1 (en) 2011-05-18 2012-11-22 Mascoma Canada Inc. Lignin removal after enzymatic treatment of lignocellulosic materials
CA2864689C (en) 2011-05-24 2017-04-11 Liquid Lignin Company, Llc Process for treating lignin
ES2606611T3 (es) 2011-07-15 2017-03-24 Greenfield Specialty Alcohols Inc. Acondicionamiento de biomasa para la liberación mejorada de azúcares C5/C6 antes de la fermentación
CA2844420A1 (en) 2011-08-31 2013-03-07 Iogen Energy Corporation Process for recovering salt during a lignocellulosic conversion process
WO2013040702A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-28 Iogen Energy Corporation Method for heating a feedstock
US20130118483A1 (en) 2011-11-11 2013-05-16 Johnway Gao Solid lignocellulosic hydrolysate and methods to prepare a solid lignocellulosic hydrolysate
US8765430B2 (en) 2012-02-10 2014-07-01 Sweetwater Energy, Inc. Enhancing fermentation of starch- and sugar-based feedstocks
CA2864144A1 (en) 2012-02-10 2013-08-15 Sweetwater Energy, Inc. Enhancing fermentation of starch-and sugar-based feedstocks
US9732021B2 (en) 2012-02-24 2017-08-15 Biochemtex S.P.A. Continuous process for conversion of lignin to useful compounds
US20140106418A1 (en) 2012-03-26 2014-04-17 Sweetwater Energy, Inc. Enhanced Fermentation From Pretreatment Products
KR101391435B1 (ko) * 2012-04-12 2014-05-07 주식회사 창해에탄올 고농도 발효성 당의 제조 장치, 이를 이용한 고농도 발효성 당의 제조 방법, 및 이를 이용하여 제조된 바이오 연료 및 바이오 화학물질
US8563277B1 (en) 2012-04-13 2013-10-22 Sweetwater Energy, Inc. Methods and systems for saccharification of biomass
PT2836602T (pt) 2012-04-13 2019-01-11 Sweetwater Energy Inc Métodos e sistemas para sacarificação de biomassa
US20150018584A1 (en) 2012-04-13 2015-01-15 Sweetwater Energy, Inc. Methods and Systems for Saccharification of Biomass
CA2876263C (en) 2012-06-13 2021-07-06 Voith Patent Gmbh Method for removing liquid from a slurry
US20140178944A1 (en) 2012-06-29 2014-06-26 Sweetwater Energy, Inc. Preservation of Biomass for Pretreatment
US8685205B2 (en) 2012-07-31 2014-04-01 Andritz Inc. Flash tank with compact steam discharge assembly
US20140034047A1 (en) 2012-08-06 2014-02-06 Api Intellectual Property Holdings, Llc Processes and apparatus for lignin separation in biorefineries
WO2014026154A1 (en) 2012-08-09 2014-02-13 Sweetwater Energy, Inc. Optimized pretreatment of biomass
RU2015113126A (ru) * 2012-09-10 2016-10-27 Андритц Инк. Способ и устройство для охлаждения предварительно обработанной биомассы перед смешиванием с ферментами
US9115214B2 (en) 2012-09-24 2015-08-25 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Methods for controlling pretreatment of biomass
US20140188543A1 (en) 2012-12-28 2014-07-03 Sweetwater Energy, Inc. Optimized Bioresources and Bioprocessing
US9255187B2 (en) 2013-03-15 2016-02-09 Synergy Horizon Limited Method for production of dry hydrolytic lignin
WO2014145731A1 (en) † 2013-03-15 2014-09-18 Gas Technology Institute Rapid production of hydrothermally carbonized biomass via reactive twin-screw extrusion
CA2906917A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Sweetwater Energy, Inc. Carbon purification of concentrated sugar streams derived from pretreated biomass
WO2014169079A2 (en) 2013-04-09 2014-10-16 Sweetwater Energy, Inc. Increased productivity during fermentation
WO2014190294A1 (en) 2013-05-24 2014-11-27 Sweetwater Energy, Inc. Sugar separation and purification from biomass
EP3033394B1 (en) 2013-08-13 2018-08-15 Enerlab 2000 Inc. Process for the preparation of lignin based polyurethane products
US8722924B1 (en) 2013-11-01 2014-05-13 WB Technologies LLC Integrated ethanol and biodiesel facility
WO2015081443A1 (en) 2013-12-05 2015-06-11 Greenfield Specialty Alcohols Inc. Backpressure control for solid/fluid separation apparatus
TWI500662B (zh) 2013-12-27 2015-09-21 Ind Tech Res Inst 生質多元醇組合物與生質聚氨酯發泡材料
FI128419B (en) 2014-01-13 2020-04-30 Upm Kymmene Corp A method for separating lignocellulose particle fraction and lignin particle fraction
LT3094593T (lt) 2014-01-16 2022-04-11 Carbon Technology Holdings, LLC Anglies mikrogamykla
WO2015179243A1 (en) 2014-05-17 2015-11-26 Sweetwater Energy, Inc. Sugar separation and purification through filtration
FI126502B (en) 2014-06-30 2017-01-13 Upm Kymmene Corp Method for treating bio-sludge
US20160031713A1 (en) 2014-08-01 2016-02-04 Washington State University Activated carbon with high percentage mesoporosity, surface area, and total pore volume
DE102014215807B3 (de) 2014-08-08 2015-12-24 Suncoal Industries Gmbh Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit
PL3230463T5 (pl) 2014-12-09 2025-10-13 Apalta Patents OÜ Szybkie przetwarzanie wstępne
EP3054051A1 (en) 2015-02-09 2016-08-10 BETA RENEWABLES S.p.A. Process to transfer a ligno-cellulosic feedstock
JP2018534233A (ja) 2015-09-16 2018-11-22 スウィートウォーター・エナジー・インコーポレイテッド 前処理されたバイオマス由来の特殊活性炭
US20180002451A1 (en) 2016-02-10 2018-01-04 Sweetwater Energy, Inc. Starch Foams Using Specialized Lignin
US20180079871A1 (en) 2016-09-19 2018-03-22 Sweetwater Energy, Inc. Foams and Films Using Specialized Lignin
EP3583223A4 (en) 2017-02-16 2020-12-23 Sweetwater Energy, Inc. HIGH PRESSURE ZONE TRAINING FOR PRETREATMENT

Also Published As

Publication number Publication date
PL3230463T3 (pl) 2022-10-03
EP3230463A4 (en) 2018-08-01
AU2015360513B2 (en) 2020-03-12
WO2016094594A1 (en) 2016-06-16
CA2969840A1 (en) 2016-06-16
ES2926062T3 (es) 2022-10-21
US20160273009A1 (en) 2016-09-22
HUE059764T2 (hu) 2022-12-28
US20210040524A1 (en) 2021-02-11
SMT202200344T1 (it) 2022-09-14
MX2017007631A (es) 2018-02-09
PL3230463T5 (pl) 2025-10-13
DK3230463T4 (da) 2025-09-15
US12054761B2 (en) 2024-08-06
CN107208120B (zh) 2021-11-23
DK3230463T3 (da) 2022-08-22
BR112017012364B1 (pt) 2022-02-22
EP3230463B1 (en) 2022-05-25
PT3230463T (pt) 2022-08-30
US10844413B2 (en) 2020-11-24
HRP20221024T4 (hr) 2025-10-24
EP4098750A1 (en) 2022-12-07
US20230295678A1 (en) 2023-09-21
HRP20221024T1 (hr) 2022-11-11
ES2926062T5 (en) 2025-10-21
RS63528B1 (sr) 2022-09-30
EP3230463A1 (en) 2017-10-18
EP3230463B2 (en) 2025-07-16
LT3230463T (lt) 2022-09-12
SI3230463T1 (sl) 2023-01-31
US20240425893A1 (en) 2024-12-26
CN107208120A (zh) 2017-09-26
BR112017012364A2 (pt) 2018-04-24
FI3230463T4 (fi) 2025-10-08
AU2015360513A1 (en) 2017-06-29
SI3230463T2 (sl) 2025-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12054761B2 (en) Rapid pretreatment
US8563277B1 (en) Methods and systems for saccharification of biomass
US11821047B2 (en) High pressure zone formation for pretreatment
US9809867B2 (en) Carbon purification of concentrated sugar streams derived from pretreated biomass
US20220090156A1 (en) Methods and Systems For Saccharification of Biomass
WO2014026154A1 (en) Optimized pretreatment of biomass
EP2836602B1 (en) Methods and systems for saccharification of biomass
WO2014190294A1 (en) Sugar separation and purification from biomass
WO2013151927A1 (en) Pretreatment composition for biomass conversion process