的 话）的操作附近。工业上已知的运种装置的合适的实例为商业化的Prosonitron?，已记录 在WO00/35579中。超声能量可W通过连续或不连续的方式施加，例如通过脉冲施加。可 W使用任何合适的超声波照射源。例如，可W将超声探针插入混合容器中，例如连续超声流 动池，混合容器中可W包括超声发射器，或者可W将混合容器容纳在超声浴中，或者还可W 将超声换能器固定到所述混合容器的外壁上。超声波的振幅和频率会影响成核速率和晶体 生长速率。超声波的频率可W(例如）为16曲Z至IMHz,优选为10至500曲Z，更优选为10 至100曲Z，例如为10、20、40、60、80或100曲Z，或此其区间的任何频率，如30曲Z或50曲Z。
[0061] W适用于材料生产的振幅或功率密度将超声照射用于预先确定的应用。对于发射 面为（例如）SOcm2的实验室探针系统，所选择的振幅可为约1-30ym，典型地为3-20ym，优 选为5-10 y m，例如6ii m。具有8cm2的探针面表面积、5-80W的功率要求的探针，W 2-15 y m的振幅提供约0. 6-12.5w/cm2的功率密度。在更大的系统中，优选地如WO03/101577中的 那些系统，其包括结合在流动池上的换能器，例如6升的流动池，所使用的换能器的功率密 度可W为1〇-1〇〇胖/1，优选地为30-80W/1，更优选地为50-75W/1，例如60W/L或70W/L。本 发明特别适合于工业规模生产。
[0062] 混合组分在超声流动池中的停留时间优选地可W大于0. 1ms，更优选地大于1ms， 更优选地大于1分钟，例如介于1秒至24小时之间，更优选介于1分钟和6小时之间，更优 选介于5分钟和1小时之间。
[0063] 超声源可W根据尤其是生物质的性质而变化，但是我们已经发现，具有50至400W 能量输出的超声源是理想的，例如100至300W、或者150至250W，如200W。
[0064] 反应过程中可W包括除了超声之外额外的能量源。可W利用各种额外的能量源， 如热能。然而，本发明具有特别的优势在于所述分离过程可W在低溫下进行，即所述低溫 是指相比于现有技术的低溫。因此，例如，美国专利No. 5730837记载的方法中描述的现 有技术的方法是在140°CW及高达220°C的溫度下进行，而与此相反，本发明方法可在约 40°C(如30到60°C)的溫度下进行。因此，根据本发明，可使用的额外的能量源可W是微 波能量。尽管已知在生物质材料的处理中使用微波能量，但是微波与超声的关联使用本身 是新颖的，其被认为落入本发明的范围内。 阳0化]本发明的方法理想地可W在大气压力下进行，但是，在加压条件下的反应也落入 本发明的范围内。当压力增加时，也可能发生空化，例如降低超声在该方法中的力学作用。 术语"空化"对本领域技术人员而言是已知的，其意味着气泡或空腔的形成、生长和破裂。
[0066] 分离完成后，通过加入水或水不混溶的溶剂可W将所述相容易地分离。可W通过 常规技术，例如通常通过所述挥发性、水不混溶溶剂的蒸发来分离存在于水不混溶的溶剂 (如酬）中的木质素。通常半纤维素和溶解的糖处于含水相或水混溶相中，纤维素材料保留 在不溶性的滤饼中。
[0067] 本文所述方法是有利的，特别是本文所述方法中采用的大部分材料是可回收的， 例如可高达95%的材料回收率，所述材料例如为本发明方法中使用的溶剂、酸等。特别是， 如前所述，由于草酸（烙点189-19rC)在室溫下为固体，因此可W被回收并且通过简单的 结晶和过滤或者通过色谱分离W有效清洁的方式再生。
[0068] 因此，根据本发明的又一方面，提供通过如上所述的方法由生物质制备的木质素、 半纤维素和/或纤维素。虽然，根据酸度水平，半纤维素可能被完全水解。本发明的一个方 面，提供按照上述方法制备的木质素。本发明的另一方面，提供按照上述方法制备的半纤维 素。本发明的另一方面，提供按照上述方法制备的纤维素。
[0069] 因此，本发明进一步提供了通过W下方法由生物质制备的木质素，所述方法包括 W下步骤：
[0070] (i)在草酸催化剂的存在下，在含水体系中处理生物质材料W产生浆料；
[0071] (ii)在预处理步骤中对所得浆料进行超声处理；W及
[0072] (iii)将所述生物质材料分离成其组分木质素和纤维素，W及任选的半纤维素 (单糖），并且分离木质素。
[0073] 本发明还提供一种通过W下方法由生物质制备的半纤维素，所述方法包括W下步 骤：
[0074] (i)在草酸催化剂的存在下，在含水体系中处理生物质材料W产生浆料；
[00巧](ii)在预处理步骤中对所得浆料进行超声处理；W及
[0076] (iii)将所述生物质材料分离成其组分木质素、半纤维素（单糖）和纤维素，并且 分离所述半纤维素。
[0077] 特别地提供了一种由有机溶剂（例如酸化的有机溶剂）提取的木质素制备精细化 学品的方法，所述木质素是根据本发明的方法制备的。酸化的有机溶剂提取的木质素通常 是非常纯的木质素，因此特别适合用于精细化学品的制备。
[0078] 另外或者作为替代方案，如前所述的溶剂分离方法可W包括使用与一种或多种溶 剂相容的膜，例如纳米薄膜，其有助于（例如）水混溶性和水不混溶组分的分离。采用膜分 离是可取的，尤其是因为运将减少或消除对特定溶剂的使用需要，特别是环境上不希望的 有机溶剂。
[0079] 如上所述的方法可W包括连续方法或分批方法。对于大型工厂规模，使用连续方 法是优选的。
【附图说明】
[0080] 现在将结合附表和附图通过实施例对本发明进行描述，其中
[0081] 图1示出根据本发明处理生物质的整体方法；
[0082] 图2示出，与使用硫酸的等效实验相比，对橡木使用草酸的每个阶段的累积分级； 阳〇8引 图3示出MIBK、乙醇和含水草酸化C2〇4. &0)的^元相图；
[0084] 图4示出根据本发明包括超声预处理步骤的处理生物质的方法；W及
[00化]图5示出所有原料的含水级分相对于参比半纤维素样品的HPLC折射率色谱图。
【具体实施方式】 阳〇86] 实施例1
[0087] 表1.酸的酸度
[0088]
[0089] 实施例2
[0090] 在制备阶段对各种比例的原料和稀酸的混合物进行测试，W产生均匀性好的浆液 用于下游应用。对于必要的含0.IM草酸的稀酸混合物，我们发现银木屑与稀酸的质量比为 1:5时得到均匀性好的介质。与此相反，草类生物质与稀酸的比为1:10时产生类似的结果。 正如所料，麦賴和栋桐叶由于它们的吸收性质，保留了比橡木或松木更大量的水。关于投入 组分的精确重量的更多细节参见表2。需要注意的是，蒸馈水先与草酸（固体）完全混合， 然后再加入生物质中。脱氧水是优选的选择。 阳0川表2.入口材料组成
[0092]
[0093] 注：运些比率是基于干燥生物质（即不含水分的生物质）的实比率。
[0094] 实施例3
[00巧]按照表3示出的比例将溶剂MIBK、化OH和草酸预先混合，并添加到共混浆液（包 含所需的水含量）中。该组合物符合1g生物质对应IOml有机溶剂试剂的标准比例。对 处理运些浆料的物理要求的简要说明：按照运样的比例，浆料流动性强，易于运输。对于硬 木和软木，尤其如此。纤维性越强的生物质具有更大的吸收性，因此需要更大的溶剂比。
[0096] 表3.超声阶段的入口材料组成
[0097]
阳〇9引 实施例4
[0099] 对于含水级分中的半纤维素，尽管色谱分离技术是优选的，但是可W除去乙醇 (如小规模的情况下可W通过蒸发）W产生浓缩的浓水溶液。取样并对近似的糖浓度进行 HPLC分析（如图5 (a)色谱图所示）。色谱图掲示了含水半纤维素组分更复杂，可能比任何 纤维素或木质素组分更难W纯化。半纤维素糖类与酸促进剂、W及痕量的乙酸、分离过程中 释放的其它有机酸、化0H、MIBK和非常低分子量的木质素片段混合在一起。由于酸促进脱 水和缩合反应，简单除去水W从含水级分中分离半纤维素糖类可能会导致分解和低的材料 平衡。然而，色谱分离技术被证明可能是适合的。除了半纤维素糖，水相含有大量的草酸催 化剂（如图5所示）。回收的非最佳技术是结晶。将含水级分的体积减至25