[发明专利]从制备醇中获得的发酵物质中回收有价值物的方法及其产物

说明书

技术领域

本发明通常涉及从制备醇中获得的发酵物质中回收有价值物的方法。另外，本发明涉及从含无机物和木质素的物质中回收有价值物的方法。本发明还涉及从含二氧化硅的物质中回收二氧化硅含量增强的部分的方法。甚至另外，本发明涉及从发酵物质回收粗醇的方法。本发明涉及各种含木质素的产物、和溶液、和矿物质-富集产物。

背景技术

世界能源的要求联合粮食的高附加值提供强烈的动机来从其他生物质原料制备醇。醇具有许多用途，但其主要用作燃料或燃料添加剂至汽油中以提高辛烷值，降低污染，和/或部分取代汽油以及减少对于原油的需求。

醇可从多种生物质原料来制备。如本文使用，生物质是指可再生的任何有机材料。例如，醇可以从衍生自能源作物的植物-基原料来制备。示例性能源作物包括玉米、甘蔗、稷等。能源作物的果实和/或种子典型地包含大部分淀粉，其容易通过常规方法发酵成乙醇。

本领域已知从能源作物例如玉米制备醇的常规方法包括干研磨或湿研磨发酵法。例如参见CORN，Chemistry and Technology，Stanley A.Watson and Paul E.Ramstad，editors，1987，由the American Association of Cereal Chemists，Inc.，St.Paul，Minnesota，USA出版，出于所以相关目的，其通过引用并入本文。例如，干研磨乙醇制备使用玉米粒的淀粉部分，其占玉米粒的约70％。淀粉组分通过水解转化为糖，然后其发酵以形成醇。然后醇通过本领域已知的方式从发酵物质回收。

醇还可以从多种木质纤维生物质材料中制备，包括：作物残茬例如玉米秸秆，稻草，麦秆和甘蔗渣；砍伐和研磨残茬例如木屑，锯末和制浆液；草类例如柳枝稷；树类例如白杨和柳树；以及植物衍生的废物例如生活垃圾和纸品。因此，木质纤维生物质是制备糖的容易获得并且相对廉价的基材，所述糖可发酵以制备醇例如乙醇。

通常，从木质纤维生物质制备醇包括：(1)从木质素释放纤维素和半纤维素和/或增加纤维素和半纤维素对于酶或化学水解的可操作性；(2)使半纤维素和纤维素的碳水化合物糖解聚合成游离的糖；(3)使糖发酵至醇；以及(4)使醇从发酵物质中分离。

不论生物质原料的类型，醇典型地通过蒸馏从发酵物质分离。蒸馏操作的底部物，本文称为釜馏物，主要由蛋白，木质素，无机物(例如SiO₂，CaO，MgO，KO，Fe₂O₃，P₂O₅，Al₂O₃等)，未反应或部分反应的碳水化合物(例如纤维素或半纤维素)和残留糖构成。这些有价值物具有多种用途。例如，当醇从粮食例如玉米的发酵来制备时，该方法产生含蛋白的副产物，这些产物在本领域中已知为湿蒸馏器谷物(WDG)，干燥的蒸馏器谷物(DDG)，湿蒸馏器谷物加可溶物(WDGS)或干燥的蒸馏器谷物加可溶物(DDGS)，本文中其统称为酒糟。酒糟通常用于动物饲料。而且，木质素，其是复合无规多酚聚合物，可用作燃料或燃料添加剂，并且可用作多种产品的原料，包括木材粘合剂、阻燃剂、用于农业和药学产品的缓蚀剂、表面活性剂、沥青/混凝土膨胀剂、钻探泥浆和塑料。得自发酵物质的无机物可用于肥料制剂或用作吸附剂或过滤介质。碳水化合物和残留糖可进一步在发酵制备醇的方法中用作糖源。

已经公开了多种从生物质回收木质素和/或二氧化硅的方法。例如，Lucas et al.，美国专利No.5,735,916公开了一种从植物生物质制备木质素燃料、二氧化硅/烧碱氧化物、纤维素和纤维素衍生物的方法。该方法包括：(1)研磨或粉碎植物生物质；(2)在3-5的pH下使用中等酸性溶剂从植物生物质提取糖、可溶性盐、可溶性植物蛋白和可溶性多肽，并且将提取物发送至发酵过程；(3)滤出残留的固体材料；(4)使用氢氧化钠溶液使木质素和二氧化硅从固体材料中溶解；以及(5)通过超滤使木质素从苛性二氧化硅溶液中分离。