[发明专利]从预处理的木质纤维素类生物质流中回收糖类的改进方法

说明书

背景技术

在生物质领域，将木质纤维素类生物质转化成乙醇是一种常见的做法。如果生物质为含有多糖的生物质且为木质纤维素类的，通常利用预处理或浸泡，以确保木质纤维素内含物的结构更接近酶，但与此同时，有害的抑制性副产物（例如，乙酸、糠醛和羟甲基糠醛）的浓度通常较高且在进一步处理中存在问题。

一般而言，处理越剧烈，材料的纤维素就越易接近。在文献上蒸汽爆破（汽爆）的强度通常称为Ro，且其为时间和温度的函数，表示为：

Ro=txe^{[(T-100)/14.75]}

其中温度T以摄氏度表示且时间t以常见单位表示。该式还可表示为Ln(Ro)，即

Ln(Ro)=Ln(t)+[(T-100)/14.75]。

一般认为高的Ro值与高数量的不需要的副产物有关，这些副产物抑制生物质的水解和发酵，例如，糠醛。

因此，需要一种具有高的总Ro且同时产生具有低的糠醛产量和高的糖产量的产物的剧烈方法。

发明内容

本说明书公开了用于浸泡木质纤维素类生物质的方法，包括以下步骤：A）将木质纤维素类生物质原料引入第一浸泡区域，B）在液体或液体蒸汽存在下，以与浸泡条件的第一强度相关的第一时间和第一温度，对这些木质纤维素类生物质原料进行浸泡，产生由至少一种化合物（选自由乙酸、葡萄糖、木糖及其可溶性低聚物组成的组中）组成的第一液体，C）从第一次浸泡的该生物质中分离出由至少一种化合物（选自由乙酸、葡萄糖、木糖及其可溶性低聚物组成的组中）组成的第一液体的至少一部分，D）在液体存在下，以与浸泡条件的第二强度相关的第二时间和第二温度，将第一浸泡区域的生物质引入第二浸泡区域，产生由至少一种化合物（选自由乙酸、葡萄糖、木糖以及其可溶性低聚物组成的组中）组成的第二液体，其中该第二强度大于该第一强度，E）从第二次浸泡的该生物质中分离出由至少一种化合物（选自由乙酸、葡萄糖、木糖及其可溶性低聚物组成的组中）组成的第二液体的至少一部分。

其进一步公开了在液体存在下，以与浸泡条件的第三强度相关的第三时间和第三温度范围，通过将第二浸泡区域的生物质引入第三浸泡区域进行第三次浸泡和洗涤步骤，产生由至少一种化合物（选自由乙酸、葡萄糖、木糖以及其可溶性低聚物组成的组中）组成的第三液体，其中该第三强度大于该第二强度，从第三次浸泡的生物质中分离出由至少一种化合物（选自由乙酸、葡萄糖、木糖及其可溶性低聚物组成的组中）组成的第三液体的至少一部分。

其进一步公开，浸泡和洗涤可在一系列（串联）容器、相同容器或单件设备中进行，且这些浸泡区域可位于彼此顶部或并排。其还公开，这些方法可以为连续式或分批式。

附图说明

图1示出了该方法第一实施方式的示意图。

图2示出了该方法第二实施方式的示意图。

具体实施方式

本发明公开了这一发现，当在一系列的浸泡/水解步骤中进行生物质（尤其是木质纤维素类生物质）的处理时，得到的总强度可以是非常高的，这表明在多个阶段期间，在一定温度下，其时间较长，但回收产品的数量大大高于预期。

该概念将在下面的工作例中证明，强度由下式确定：

Ro=txe^{[(T-100)/14.75]}

其中温度T以摄氏度表示且时间t以常用单位表示，在下面的示例中以分钟表示。

该式还可表示为Ln(Ro)，即

Ln(Ro)=Ln(t)+[(T-100)/14.75]

当实施一系列步骤时，总的强度为每个浸泡步骤的单个Ro的总和。