[发明专利]用于处理木质纤维素材料的方法

说明书

相关申请

本申请要求于2011年12月14日提交的美国临时申请号61/570,444和2011年6月10日提交的美国临时申请号61/495,549的权益和优先权，将其中的每个披露通过引用以其全文结合在此。

发明领域

本发明涉及用于木质纤维素材料的预处理溶液，以及用于预处理木质纤维素材料的方法，该方法可被用于生产产品，例如可发酵糖。

发明背景

木质纤维素材料可被用于生产生物燃料（例如生物乙醇）和生化药剂，并因此是化石燃料的一种替代物。为了从木质纤维素材料有效生产生物燃料，木质纤维素材料的纤维素和/或半纤维素组分需要被转化为单糖（即，单糖），这些单糖能被发酵成乙醇或丁醇。本领域的现有技术已经提出用于从木质纤维素材料生产可发酵糖的方法，该方法包括对木质纤维素材料的天然结构进行破坏的化学和/或物理预处理，随后将该纤维素和半纤维素组分酶水解成单糖。然后该单糖可被发酵以生产生物燃料，这些生物燃料包括乙醇或丁醇、和/或其他发酵产品，例如有机酸和/或其他醇。然而，这些方法目前还不能商品化，这归因于其高成本、低效率、不良反应条件、以及与预处理方法有关的其他问题。另外，这些方法不是环境友好的，并且为了实现有效的和高效的水解，需要添加大量酶，这进一步增加了成本。

通过提供用于木质纤维素材料的预处理溶液和用于预处理木质纤维素材料的可被用于生产可发酵糖的方法，本发明解决了本领域中的前述缺点。

发明概述

本发明的第一个方面是用于生产部分水解的木质纤维素材料的一种方法，该方法包括用一种预处理溶液预处理木质纤维素材料，该溶液包括按重量计大约40%至大约95%的离子液体、按重量计大约0.1%至大约5.0%的酸催化剂、以及按重量计大约5%至大约60%的水，从而产生一种预处理的部分水解的木质纤维素材料。

本发明的另外一个方面是用于生产一种可发酵糖的方法，该方法包括用一种预处理溶液预处理木质纤维素材料，该溶液包含按重量计大约40%至大约95%的离子液体、以及按重量计大约5%至大约60%的水，以产生一种预处理的木质纤维素材料，并且酶促水解该预处理的木质纤维素材料，从而产生一种可发酵糖。

现在，就在此所述的其他实施例而言，将更详细地说明本发明的上述以及其他方面。应当理解的是，本发明可以体现为不同的形式，并且不应当被解释为对在此提出的实施例的限制。更确切地说，提出这些实施例以使得本披露将是彻底的和完整的，并将向本领域的普通技术人员充分传达本发明的范围。

附图简要说明

图1显示了（a）未处理的蔗渣、（b）用一种HCl溶液预处理的蔗渣、以及（c）用一种1-n-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物（BMIMCl）/HCl/水溶液预处理的蔗渣的FTIR光谱。

图2显示了（a）未处理的蔗渣、（b）用一种HCl溶液预处理的蔗渣、以及（c）用一种BMIMCl/HCl/水溶液预处理的蔗渣的SEM图像。样品被放大了1000倍。

图3显示了在130℃下预处理2小时的甘蔗渣的葡聚糖含量（%）。

图4显示了在酶水解之后的预处理的甘蔗渣的葡聚糖产率（%）；空心正方形和空心菱形符号相应于用包含6%FeCl₃（基于干蔗渣的重量）的预处理溶液预处理的蔗渣，实心符号相应于用包含18%FeCl₃（基于干蔗渣的重量）的预处理溶液预处理的蔗渣。

图5显示了在酶水解之后的预处理的甘蔗渣的葡聚糖产率（%）；空心三角形和空心菱形符号相应于用包含6%FeCl3（基于干蔗渣的重量）的预处理溶液预处理的蔗渣，实心符号相应于用包含18%FeCl3（基于干蔗渣的重量）的预处理溶液预处理的蔗渣。

发明详细说明

在此处的本发明的说明中使用的术语是仅仅是为了描述具体的实施例并且不意在限制本发明。