专利名称：将木素纤维素生物质加工为固定的高水平的干物质含量的制作方法
将木素纤维素生物质加工为固定的高水平的干物质含量发明领域本发明总的来说涉及加工木素纤维素生物质的方法并涉及木素纤维素生物质的 预处理的方法。尤其，本发明提供固定木素纤维素生物质中的水分水平至接近材料的固有 持水容量的水平的方法。背景生物乙醇提供对化石燃料的有前景的替代，提供不破坏全球大气二氧化碳平衡的 可再生的且“碳中和”的能量来源。在生物乙醇前体的其他可能来源之中，木素纤维素生物 质能够被酶水解，以提供可发酵的碳水化合物。但是，由于木素纤维素的复杂的化学结构， 木素纤维素仅能在一些使得纤维素的纤维易于接受酶催化的预处理之后，被目前已知的酶 活性有效率地水解。这样的预处理过程通常包括加热至100°c至250°C之间的相对高的温 度。从木素纤维素生物质生产大规模生物乙醇需要大规模的预处理和加工。因此，降低成 本或以其他方式增加生物乙醇在生产规模上的商业生存力的生物质预处理和加工的方法 引起人们强烈的兴趣。严重影响从木素纤维素生物质生产生物乙醇的总成本的两个因素是从发酵混合 物蒸馏乙醇的能量成本和生物质预处理的能量成本。如果发酵混合物的乙醇含量超过4%，那么乙醇蒸馏的能量成本能够被大大降低。 但是，为了实现发酵混合物中的这些高乙醇水平而不需要昂贵而且低效率的额外的加工 步骤，预处理过的木素纤维素生物质的酶水解应该在相对高的干物质(DM)含量(至少约 15%-20%)下进行。以往为了实现发酵混合物中的高DM含量的尝试已经由于在预处理期 间产生的发酵抑制物的积累以及在酶水解和发酵期间产生的其他问题而受阻。见，例如参 考文献1-7。但是，最近报道了用于预处理过的木素纤维素生物质的酶水解的生产规模的方法 在高于20%的DM时是有效力的且有效的。这些方法提供使用在WO 2006/56838(参考文献 8)中描述的“自由下落”混合的生物质的液化和糖化，所述专利以其全部内容在此以引用方 式并入。当生物质在高DM时预处理时，预处理的能量成本能够被降低。生物质的较大的干 物质含量对应于降低的水分。因此，在预处理期间，生物质的干物质含量越大，被浪费于加 热水分的能量就越少。因此，在预处理期间实现木素纤维素生物质的最高可能的DM水平 (最低可能的水分水平)而不导致发酵混合物的乙醇产率(％理论值)的最终降低总体上 是有利的。优化的预处理条件需要生物质具有一定的水分。木素纤维素生物质的最终乙醇 产率(％理论值)总体上被提高到在其中纤维素纤维不含空气的条件下预处理木素纤维 素生物质的程度。容易地暴露于潮湿的生物质随时间推移能够最终实现纤维素纤维的 均勻的水饱和。但是，这样的“浸透”方式是缓慢的，而且因此不适合于生产规模的预处 理。生物质的水分在生产规模上先前通过在预处理前的浸泡和按压已经被优化，例如，如 W02007/009463(参考文献9)中描述的，以其全部内容在此以引用方式并入。在浸泡在过量的水溶液中，然后按压以移除尽可能多的水分之后，木素纤维素生物质通常将包含对应大 于约30%的DM的水分的“饱和水平”。虽然这样的浸泡和按压的方法是有效的，但是它们需要用于按压的额外能量、用 于浸泡的时间延迟以及额外的加工步骤。这些带入了额外的成本并降低了生产效率。因此，提供适合于生产规模的连续加工中使用的、快速提供纤维素纤维的快速地 均勻的水饱和，且能量成本低和尽可能少的加工步骤的加工木素纤维素生物质的方法是有 利的。发明概述在一些实施方案中，本发明提供加工木素纤维素生物质的方法，其中生物质用足 以提供接近材料的固有持水容量(inherent water holding capacity)的水分水平的量的 水溶液浸湿，然后任选地使用按揉水分至木素纤维素纤维中的混合器充分地混合。附图简述
图1显示在优选的实施方案中用于按揉水分至木素纤维素纤维中的混合器。图2显示在连续的预处理过程中加入水或水溶液的可选择的装置和适合于实施 本发明的实施方案的混合器。图3显示在20%至50%的固定的干物质含量时，纤维素转化率(％)与通过本发 明的方法预处理的木素纤维素生物质的酶水解的时间的函数。图4显示在35%的固定的干物质含量时，混合时间(从10-30分钟)对作为通过 本发明的方法预处理的木素纤维素生物质的酶水解时间的函数的纤维素转化率(％)的影 响。优选实施方案的详细描述如本文使用的，下述术语具有下述含义(i)木素纤维素生物质木素纤维素生物质是指来源于其中碳水化合物内含物基本上是纤维素和半纤维 素而且包含多于5%木质素的植物或其他有机体的材料。纤维素是主要由β-1，4-糖苷键 连接的D-葡萄糖单体组成的具有高达10，000的聚合度的多糖。半纤维素是包含不同的 单体残基且具有低于200的聚合度的复合异质多糖，所述不同的单体残基包括D-葡萄糖、 D-半乳糖、D-甘露糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄糖醛酸和4-0-甲基-D-葡萄糖醛酸。 木质素是由苯丙烷聚合形成的且包含不同的单体的复合芳族网络(aromatic network)，所 述不同的单体包括P-香豆醇、松柏醇和芥子醇，它们通常通过芳基甘油基-β -芳基醚键连 接。如本文使用的术语包括加工过的材料，例如纸，以及原始的天然材料，例如农业废物。木 素纤维素生物质通常将包含水分。包含木素纤维素生物质作为主要的固体组分的水和/或 剂和/或溶剂的混合物也可以被称为“一种”在如所使用的术语的含义内的木素纤维素生 物质。木素纤维素生物质的碳水化合物组成可在预处理期间改变。(ii)干物质干物质是指不溶的材料。通常，干物质包括不可溶的纤维。(iii)生物质的固有持水容量生物质的固有持水容量是指已经在例如WO 2007/009463中描述的“浸泡和按压” 过程中被“浸泡”的生物质在反复按压之后仍然保持的水或水溶液的量。
(iv)固定的干物质含量和充分地混合固定的干物质含量(fixed dry matter content)是指在预处理和/或酶水解之 前调整的木素纤维素生物质的水分含量(moisture content)。干物质含量通过加入足以 提供生物质的固有持水容量的80% -120%之间的水分水平的一定量的水或包含一种或多 种化学添加剂的水溶液，然后充分地混合而被调整或“固定”。如果基本上所有的木素纤维 素生物质的干物质都被加入的水或水溶液浸湿，那么混合是“充分的”。如果基本上所有的 水或水溶液都被掺入纤维内，且基本上没有过量的水或水溶液未被掺入纤维内，除了不超 过所加入超过生物质的固有持水容量的100%的水或水溶液的量，那么干物质含量是“固定 的”。浸泡通常包括未掺入纤维内的过量的水，所述过量的水大于(>)生物质的固有持水 容量的120%，并且不提供如本文所使用的固定的干物质含量。(ν)按揉水分水分通过使水分经受起到交替地压缩纤维然后使纤维恢复到松弛状态的某种形 式的混合而被按揉至浸湿的生物质纤维中。按揉水分至浸湿的生物质纤维中的混合器的 实例是Cormall Multimix MTX双螺旋钻家畜饲料混合器(two auger livestock feed mixer)。(vi)预处理预处理是指对木素纤维素生物质的使其组分更接受将碳水化合物聚合体转化成 可发酵的糖的酶的操作。热预处理是指其中生物质被加热到100°c或更高的温度的预处理。(vii)酶水解酶水解是指使用包含一种或多种溶细胞酶(cellulytic enzyme)的酶活性的混合 物，以使得将纤维素内容物以至少20%的理论产率转化为碳水化合物的方式来处理木素纤 维素生物质。一些实施方案提供加工木素纤维素生物质的方法，其包括-提供木素纤维素生物质-加入足以提供在生物质的固有持水容量的80%-120%之间的水分水平的量的 水或水溶液，以及-在给予剪切力和/或按压力的组合的混合器中混合，以致生物质在60分钟内，或 可选地在30分钟内，或可选地在20分钟内，或可选地在10分钟内被充分地混合，其中所述具有固定的干物质含量的混合生物质随后经受热预处理和/或酶水解。另外的实施方案提供加工木素纤维素生物质的方法，其包括-提供木素纤维素生物质-加入足以提供在生物质的固有持水容量的80%-120%之间的水分水平的量的 水或水溶液，以及-在按揉水分至木素纤维素纤维中的混合器中充分地混合，其中所述具有固定的 干物质含量的混合生物质随后经受热预处理和/或酶水解。本发明的实施方案可以以分批的、半连续的或连续的操作模式实施。在优选的实施方案中，干物质含量被固定在相当于大于85%但小于100%的生物 质固有持水容量的水分含量的水平。在更优选的实施方案中，干物质含量被固定在相当于 大于95%但小于100%的生物质固有持水容量的水分含量的水平。在还更优选的实施方案，其他的实施方案中，干物质含量被固定在相当于约100%的生物质固有持水容量的水分 含量的水平。在优选的实施方案中，木素纤维素生物质的干物质含量被大规模地固定，具有至 少40kg的干物质质量、或具有大于50kg、或大于100kg、或大于1000kg、或大于10，OOOkg的干物质质量。在一些实施方案的实施中，可以使用具有大于约50%的固有干物质含量的任何适 合的木素纤维素生物质原料，至少包括玉米秸杆、麦秆、稻草、甘蔗渣、玉米纤维、硬木块、 软木块、坚果壳、玉米芯、草包括但不限于海岸狗牙草(Bermuda grass)和柳枝稷、纸包括报 纸、废纸和来源于化工纸浆的纸、分类垃圾、棉短绒(cotton seed hair)、空果串以及本领 域已知的其他材料。木素纤维素生物质可通过切碎、研磨、球磨或其他机械处理过程来预加工。在优选的实施方案中，木素纤维素生物质的颗粒大小的分布在预处理前将有80% 落入Icm至IOcm的范围内。在其他的实施方案中，木素纤维素生物质的颗粒大小的分布将 有80%落入0. 5cm至15cm的范围内。在优选的实施方案的实施中，例如通过测量已经在例如W02007/009463中描述的 “浸泡和按压”过程中被“浸泡”的生物质在按压之后仍然保持的水分含量来测定木素纤维 素生物质的固有持水容量是有帮助的。例如，麦秆通常具有相当于约42% DM的固有持水容量。在优选的实施方案中，木素纤维素生物质的固有DM含量首先通过干燥至无重量 损失的手段或通过本领域已知的任何方法测定。之后，足以提供在生物质的固有持水容量 的80% -120%之间的水分水平的量的水或水溶液可以基于木素纤维素生物质的干质量而 被容易地测定。例如，对于10，OOOkg的具有干物质含量92. 0%的麦秆，应该加入30，000升 的水或水溶液以提供约30%的干物质含量(水分含量约固有持水容量的120%)。对于同样 的木素纤维素生物质，为提供约40%的干物质含量(水分含量约固有持水容量的103% )， 仅需要加入23，000升水或水溶液。在其他的实施方案中，木素纤维素生物质的干物质含量能够目测地或基于对照物 或以前的经验来评估。在其他的实施方案中，水或水溶液的适当的量能够被估算，或可以一些加工限制 (例如水的可用性)的约束内变化的量加入。例如，可以通过加入虽然足够的但未精确测量 的量的水或水溶液，将干物质含量不精确地固定在30% -40%之间，即其不超过30%的干 物质需要的量。适合用于一些实施方案的实施的水溶液可包含酸、碱、盐、金属或其他化学添加 剂、酶或微生物。在优选的实施方案中，加入弱酸溶液。最佳的PH通常是在3. 5-4.0之间。 这降低用于预处理的热需求，而且防止“热处理过的(cooked) ”生物质粘着于反应容器或连 通管路。预处理过的生物质的洗涤流出物或提取物通常含有乙酸，可作为适合用于一些实 施方案的实施的水溶液加入。在优选的实施方案中，木素纤维素生物质和加入的水或水溶液可使用按揉水分至 木素纤维素纤维中的混合器充分地混合。适合用于优选的实施方案的实施的一种这样的 混合器在图1中图示。在本实施例5中，该混合器装有一系列的螺旋钻。图I(A)提供优选的混合器的端视图而图I(B)提供优选的混合器的侧视图。如在图I(B)中显示的，在本 实施例5中，混和器包括被垂直于生物质流安装的一系列的螺旋钻。如在图I(A)中显示 的，每个螺旋钻具有刀片，其沿着相同的轴定位以从每一端提供相反的螺旋运动，使得来自 任一端的生物质被运送向螺旋钻的中央。在螺旋钻的中央，生物质被向上“射出”，这可以 被描述为水的“鼹鼠丘(molehill)”。加入的生物质被向上“射出”，然后自然地落下返回 至螺旋钻中。来自每个“鼹鼠丘”的生物质中的一些穿过混合器向前移动到系列螺旋钻的 下一个螺旋钻。生物质的稳定态流入和流出混合器是通过生物质的向混合器的一端的恒 定流入以及被充分地混合的生物质从定位于混合器的相对端的出口的恒定移出来建立。 混合的时间能够通过调整被充分地混合的生物质的移出速率以及因此未被混合的生物质 的导入速率来调整。按揉水分至木素纤维素纤维的其他适合的混合器至少包括类似于在 W08002458、US20070274151、W007089144、W007083998、US20050105390、US20050094486 和 US20030169639(参考文献10-16)中描述的混合器中的任何一种的混合器。在其他的实施方案中，使用给予剪切力和/或按压力的组合的混合器充分地混合 木素纤维素生物质和加入的水或水溶液，以致生物质在60分钟内、或可选地在30分钟内、 或可选地在20分钟内、或可选地在10分钟内被充分地混合。在又其他的实施方案中，可通 过提供在60分钟内、或可选地在30分钟内、或可选地在20分钟内、或可选地在10分钟内 基本上所有的水或水溶液都被掺入纤维内而基本上没有过量的水或水溶液未被掺入纤维 内的任何手段混合木素纤维素生物质和加入的水或水溶液。在一些实施方案的实施中，水或水溶液可作为通常在较短的时间中被吸收的冷液 体、或作为蒸汽或蒸汽和液体的组合加入。在一些实施方案的实施中，水或水溶液可被直接 地加入混合器中。可选择地，水或水溶液可通过其中生物质在外力或重力或运送力的作用 下落入混合器中的垂直柱加入。其他可能的配置能够被容易地被想象。图2图示了在连续 的预处理过程中的水或水溶液的加入的两个可选择的装置与适合于本发明的实施方案的 实施的混合器。在最优选的实施方案中，生物质与适合的量的水或水溶液同时地加入混合 器中。可选择地，可以喷洒生物质，例如其下落穿过运送生物质的柱。用本发明的实施方案加工之后，生物质能够通过任何热预处理来预处理，并且还 可以进行任何预处理后的加工。在一些实施方案中，可以使用不需要预处理的生物质。例如，废纸和其他纸浆原料 不需要热预处理但可以直接地被用于酶水解。实施例1以下数据来源于位于丹麦的Fredericia的Inbicon的IBUS试验工厂。切割过的 麦秆和液体在KUHN Euromix II型1460饲料混合器中混合。混合之后浸湿的麦秆的干物 质含量在20%至50% DM之间变化，这相当于生物质的固有持水容量的138%至86%之间 的水分水平。500kg切割过的麦秆(长度为2cm-10cm)被加入混合器中。调整的量的液体被喷 洒到麦秆上。然后启动混合器，而且液体被按揉入麦秆。在混合器中的停留时间是30分钟。 在混合后，测量浸湿的麦秆中的干物质含量，并且发现该干物质含量与计算值一致。以这种 方式，制备具有20、30、40和50 士 DM的含量的浸湿的麦秆样品。两个样品以40% DM制 备，相当于生物质的固有持水容量的约103%的水分水平。
这些样品被加载于Inbicon的试验预处理设备中。在这个试验工厂中，浸湿的麦 秆以连续的方式被185°C蒸汽处理10分钟。作为对照，为与“固定的干物质”样品的比较，还预处理了浸湿过且按压过的麦 秆。在对照样品中，切割过的麦秆被在80°C热液体中浸泡5分钟-10分钟。浸泡后，麦秆以 18% -22%的干物质含量预处理，这相当于在生物质的固有持水容量的141%至134%之间 的水分水平。预处理必须确保使得木素纤维素内容物的结构可接受酶水解，而且同时有害的抑 制性副产物(例如乙酸、糖醛和羟甲基糖醛)的浓度保持很低。因此，在热预处理之后，预 处理过的麦秆用水或冷凝物洗涤，之后被按压。在预处理后的洗涤和按压之后，纤维素纤维 具有约25% -35%的干物质含量。预处理过的麦秆被收集在塑料包中，并在1°C _5°C贮存 直至使用。评价在设置为12% DM的情况下在摇瓶中预处理过的麦秆样品的纤维素的可转化 性，其中样品被同时糖化和发酵(SSF)。预处理过的纤维碎片用乙酸缓冲液稀释、用在50°C 使用5. OFPU(g DM”的载酶量的Novozyml88和Celluclast 1. 5FG预水解6小时，之后在 30°C-33°C用常规的面包酵母(Baker酵母，De Danske Spritfabrikker)同时糖化和发酵 (SSF) 144 小时。图3显示在蒸汽预处理之前以30% -40%的干物质水平固定生物质的干物质(相 当于生物质的持水容量的120%至103% )提供在纤维素转化率上与通常18% -22%的干 物质(相当于固有持水容量的141%至134% )的浸泡相等的产率。因此，通过本发明的实施方案的实施，通过在预处理期间降低生物质的水分来降 低能量消耗、降低流线加工步骤以及降低加工时间而不损失产率是可能的。但是，如在图1 中显示的，在50%的干物质含量(仅相当于生物质的持水容量的约86% )，纤维素转化的产 率相对于浸湿被相当大地降低。实施例2这些数据来源于位于丹麦的Fredericia的Inbicon的IBUS试验工厂。切割过的 麦秆和液体在KUHN Euromix II 1460型饲料混合器中混合。混合之后浸湿的麦秆的干物 质含量是35%，其相当于生物质的持水容量的约112%。500kg切割过的麦秆(长度为2cm-10cm)被加入混合器中。足以提供约35%的干 物质含量的预设定的量的水溶液被喷洒到麦秆上。之后启动混合器，并且液体被按揉入麦 秆。在混合器中的停留时间在10分钟至30分钟之间变化。在混合后，测量浸湿的麦秆中 的干物质含量，并且发现该干物质含量与计算值一致。以这种方式，制备具有35% 士 1%DM 的含量的浸湿的麦秆样品。这些样品被加载于Inbicon的试验预处理设备中。在这个试验工厂中，浸湿的麦 秆以连续的方式在185°C蒸汽处理10分钟。预处理必须确保使得木素纤维素内容物的结构可接受酶水解，而且同时有害的抑 制性副产物(例如乙酸、糖醛和羟甲基糖醛)的浓度保持很低。因此，在热预处理之后，预 处理的麦秆用水或冷凝物洗涤，之后被按压。在预处理后的洗涤和按压之后，纤维素纤维具 有约25% -35%的干物质含量。预处理过的麦秆被收集在塑料包中并在1°C _5°C贮存直至 使用。
评价在设置为12% DM的情况下在摇瓶中预处理过的麦秆样品的纤维素的可转化 性，其中样品被同时糖化和发酵(SSF)。预处理过的纤维碎片用乙酸缓冲液稀释、用在50°C 使用5. OFPU(g DM”的载酶量的Novozyml88和Celluclast 1. 5FG预水解6小时，之后在 30°C-33°C用常规的面包酵母(Baker' s酵母，De Danske Spritfabrikker)同时糖化和 发酵(SSF)400小时。图4显示，在蒸汽预处理之前在固定的干物质混合器中10分钟和30分钟之间的 停留时间确保纤维素转化的相等产率。因此，通过本发明的实施方案的实施，通过在预处理期间经由提供在60分钟内、 或可选地在30分钟内、或可选地在20分钟内、或可选地在10分钟内完全地混合的加工降 低生物质的水分，来降低能量消耗、降低流线加工步骤以及降低加工时间而不损失产率是 可能的。实施例3这些数据来源于位于丹麦的Fredericia的Inbicon的IBUS试验工厂。油棕的干 燥空水果串(fruit bunch) (EFB)和液体被在KUHN EUROMIX II 1460型饲料混合器中混合。500kg的EFB (约5cm-10cm的平均纤维长度)被加入混合器中。调节的量的液体 被喷洒到EFB上。然后启动混合器，而且液体被按揉入EFB。在混合器中的停留时间是60 分钟。在混合后，测量浸湿的EFB中的干物质含量，并且发现该干物质含量与计算值一致。 以这种方式，制备具有25和35士 DM的含量的浸湿的EFB样品。这些样品被加载于Inbicon的试验预处理设备中。在这个试验工厂中，浸湿的EFB 以连续的方式被在200°C蒸汽处理12分钟。预处理必须确保使得木素纤维内容物的结构可接受酶水解，而且同时有害的抑制 性副产物(例如乙酸、糖醛和羟甲基糖醛)的浓度保持很低。因此，在热预处理之后，预处 理过的EFB用水或冷凝物洗涤，之后被按压。在预处理后的洗涤和按压之后，纤维素纤维具 有约25% -35%的干物质含量。预处理过的EFB被收集在塑料包中并在1°C _5°C贮存直至 使用。评价在设置为12% DM的情况下在摇瓶中预处理过的EFB样品的纤维素的可转化 性，其中样品被同时糖化和发酵(SSF)。预处理过的纤维碎片用乙酸缓冲液溶解、用在50°C 使用0. 21ml (g纤维素Γ1的载酶量的ACCELLERASE 1500 (Genencor)预水解6小时，之后 在30°C _33°C用常规的面包酵母(Baker' s酵母，De Danske Spritfabrikker)同时糖化 和发酵(SSF) 144小时。在这些实验中达到88%的纤维素转化率。实施例和描述提供具体的实施方案的代表性实施例而且不意在限制本发明的范 围。参考文献1 P. Sassner 等 Α "Bioethanol production based on simultaneous saccharification and fermentation of steam-pre-treated Salix at high dry matter content (基于对蒸汽预处理过的柳木的同时糖化和发酵的以高干物质含量的生物乙醇生 产)，，，Enzyme and Microbial Technology (2006) 39 :756 ；2 Μ. Alkasrawi 等人，"Inf luence of strain and cultivation procedure onthe performance of simultaneous saccharfication and fermentation of steam pre-treated spruce (种系和培养方法对蒸汽预处理过的云杉的同时糖化和发酵的影 口向)”，Enzyme and Microbial Technology(2006) 38 :279 ；3 A. Rudolf 等人，"A comparison between batch and fed-batch simultaneous saccharification and fermentation of steam pre-treated spruce ( ^^b 过的云杉的同时糖化和发酵的分批和补料分批之间的比较)”，Enzyme md Microbial Technology(2005) 37 :195 ；4 Μ· Ballesteros 等人，“Ethanol production from paper material using a simultaneous saccharfication and fermentation system in a fed-batch basis(基 于补料分批的使用同时糖化和发酵体系的从纸材料的乙醇生产)”，World Journal of Microbiology & Biotechnology(2002), 18 :559.5 Charlotte Tengborg，Mats Galbe， 禾口 Guido Zacchi Influence of Enzyme Loading and Physical Parameters on the Enzymatic Hydrolysis of Steam-Pre-treated Softwood(载酶量和物理参数对蒸汽预处理过的软木的酶水解的影 响)，Biotechnol. Prog. 2001，17，110-117 ；6 Hanne R. Sorensen W Sven Pedersen 禾口 Anne S. Meyer* 本!Optimization of Reaction Conditions for Enzymatic Viscosity Reduction and Hydrolysis of Wheat Arabinoxylan in an Industrial Ethanol Fermentation Residue Biotechnol (用 于在工业乙醇发酵残留物的生物技术中小麦阿拉伯木聚糖的酶粘性降低和水解的反应条 件的优化)· Prog. 2006，22，505-513 ；7 Eniko Varga, Helene B.Klinke, Kati Reczey, Anne Belinda Thomsen :High Solid Simultaneous Saccharification and Fermentation of Wet Oxidized Corn Stover to Ethanol (湿的氧化玉米秸杆向乙醇的高固体同时糖化和发酵)，BIOTECHNOLOGY AND BI0ENGINEERING，第 88 卷，第 5 期，2004 年 12 月 5 日；8 WO 2006/568389 WO 2007/00946310W0800245811US2007027415112W00708914413W00708399814US2005010539015US2005009448616US20030169639
权利要求
1.一种加工木素纤维素生物质的方法，其包括 -提供木素纤维素生物质-加入足以提供所述生物质的固有持水容量的80% -120%之间的水分水平的量的水 或水溶液，以及-在给予剪切力和/或按压力的组合的混合器中混合，以致所述生物质在60分钟内被 充分地混合，其中所述具有固定的干物质含量的混合生物质随后经受热预处理和/或酶水解。
2.—种加工木素纤维素生物质的方法，其包括 -提供木素纤维素生物质-加入足以提供在所述生物质的固有持水容量的80% -120%之间的水分水平的量的 水或水溶液，以及-在按揉水分至木素纤维素纤维中的混合器中充分地混合，其中所述具有固定的干物质含量的混合生物质随后经受热预处理和/或酶水解。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述生物质在30分钟内被充分地混合。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述生物质在20分钟内充分地混合。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述生物质在10分钟内充分地混合。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物质包括至少100kg。
7.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物质的特征是具有在预处理前具有80% 落入Icm至IOcm的范围内的颗粒大小的分布。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中水溶液包含酸、碱、盐或其他化学添加剂。
9.如权利要求1或2所述的方法，其中水或水溶液加入生物质正在降落穿过的垂直柱内。
10.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物质不需要在酶水解之前的热预处理。
11.如权利要求1或2所述的方法，其中水或水溶液具有3.5至4. 0之间的pH。
12.如权利要求1或2所述的方法，其中水或水溶液作为冷液体加入。
13.如权利要求1或2所述的方法，其中水或水溶液作为蒸汽或蒸汽和液体的混合物加入。
14.如权利要求1或2所述的方法，其中生物质使用双螺旋钻混合器充分地混合。
15.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物质包括玉米秸杆、麦秆、稻草、甘蔗渣、 玉米纤维、硬木块、软木块、坚果壳、玉米芯、草、纸、分类垃圾、棉短绒或空果串中的一种或 多种。
全文摘要
本发明总的来说涉及加工木素纤维素生物质的方法并涉及木素纤维素生物质的预处理的方法。尤其，本发明提供固定木素纤维素生物质中的水分水平至接近材料的固有持水容量的水平的方法。
文档编号C12P19/00GK102057051SQ200980121675
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月14日 优先权日2008年4月10日
发明者简·拉森, 雅各布·韦伯-佩德森 申请人:因比肯公司