[发明专利]从含糖和木质素纤维素资源生产生物乙醇和/或糖的植物初始物料预处理方法以及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质的利用，特别地涉及农业产品的非饮食用途。本发明特别地涉及从植物材料生产生物乙醇。

背景技术

利用可以实际上直接被人或动物消耗的食品之外的形式的农业植物生产，需要大量的工业投资，特别是对于转化植物初始物料的装置生产。

因此，为了从含糖资源例如甜菜或甘蔗生产糖，需要炼糖厂，根据使用的植物初始物料，该炼糖厂的实际每年使用时间为2400-3600小时/年。

在这些生产时间段(其对应于目标植物初始物料的农业生产时间段)之外，装置是不被使用的。

已经优化了许多生产方法以特别地降低生产成本和提升工业利用，例如在从甘蔗或甜菜生产糖和醇的领域。

不管它是否涉及甘蔗或甜菜的利用，目标是通过扩散而从中提取糖汁(用于生产糖和/或生物乙醇)的操作需要以与植物材料逆流的方式流通加热水。

在从甘蔗提取糖汁期间，以相同的方式，注入热水物流以促进糖汁的提取。

关于其的一个实例在文献FR-A-2.605.644中给出，其中建议在该预处理结束时，改进从甜菜丝通过扩散的提取，以生产糖汁，将糖汁输送入制糖中，随后对甜菜丝通过扩散进行第二提取，以生产用于发酵的糖汁，以在酿酒厂中对其进行后续处理。

然而，这些优化的方法没有对制糖和酿酒厂装置的低每年利用率的问题提供任何解决方案。

此外，如上所述的用于从甘蔗或甜菜生产糖汁的方法导致产生残渣，在甜菜的情况下，该残渣称为渣滓或浆料，该残渣是湿纤维性残渣，留下扩散相，通常含有小于10％的固体，该残渣的干燥可以特别地使它们成为牲畜的可能饲料来源，这构成了这些残渣的主要用途。

在从甘蔗生产糖汁的情况下，称为甘蔗渣的残渣是纤维性残渣，其在目前用作糖生产公司本身或电厂中的燃料，其中甘蔗渣构成待燃烧的初始物料(甘蔗渣-燃烧/煤-燃烧电厂)。这种用作电厂中的初始物料的含义是，由于季节性甘蔗收获活动，需要大量用于储存甘蔗渣的设备。

此外，本申请的权利人设计和开发了用于预处理木质素纤维素植物初始物料以获得预处理后材料的方法，该预处理后材料可以水解和发酵用于生产生物乙醇。

该方法使得可以在特别经济和有效的条件下，从例如由全部植物或这些植物的一部分(茎，树皮等)构成的木质素纤维素资源、或来自目的是生产(小麦，大米，大麦秸秆，甘蔗渣，糖高粱渣等)的工业程序的副产物中工业生产生物乙醇。

该预处理方法描述和提出在2008年1月25日提交的法国专利申请No.0850458中。

在其研究和开发研究领域中，权利人能够指出，当前，不存在能够降低从由含糖资源和木质素纤维素资源构成的两种主要种类的植物初始物料生产糖和/或生物乙醇的整体工业投资的解决方案。

发明内容

为了这个目的，本发明提供一种预处理植物初始物料的方法，用于通过预处理植物材料的通用室生产生物乙醇和/或糖，所述通用室包括：

-用于将待预处理的植物材料加入通用预处理室中的至少一个下游入口；

-用于将预处理后的植物材料从通用预处理室中排出的至少一个下游出口；

-用于将植物材料从上游流通至下游的设备；

-用于使植物材料与预处理液体接触的设备，所述预处理液体以与所述通用预处理室内植物材料的流通方向相对的方向整体从下游流通至上游；

-和，用于在一方面回收回收固相和在另一方面回收液相的设备，所述液相特别含有预处理液体的至少一部分；

特征在于：

-在一个时间段期间，加入通用预处理室中的待预处理的植物材料是木质素纤维素植物初始物料(例如麦秆)，所述预处理的目的在于分离该木质素纤维素植物初始物料中含有的纤维素、半纤维素和木质素，以获得可以水解和发酵用于生产生物乙醇的预处理后的植物材料；

-在另一个时间段期间，加入通用预处理室中的待预处理的植物材料是含糖植物初始物料(例如甘蔗或甜菜)，所述预处理的目的在于通过扩散从中提取用于生产糖和/或生物乙醇的糖汁。

通过本发明方法，可能通过相同的工业装置，和作为季节性可获得的一类或其它植物初始物料(即含糖资源或木质素纤维素资源)的函数，利用相应的装置全部时间，或基本上全部时间，即约8000小时/年。

根据本发明的其它特征：

-在所述一个时间段期间，预处理液体是在95℃-110℃的温度下含甲酸和水的混合物；

-在所述另一个时间段期间，预处理液体是在高于70℃的温度下的水；

-所述预处理阶段是在大气压力下或在略微降低的压力下进行；