冷却和加工材料的制作方法_4

文档序号:9575204阅读:来源:国知局
和之后增强材料润湿的系统和方法公开于例如U.S.序列 No. 12/417,880中,通过引用将其公开内容并入本文。
[0082] 在一些实施方案中,在使用本文公开的方法加工材料后,可对所加工的材料进行 附加加工步骤。特别地,可使所加工的材料与生物试剂例如酶,和/或与微生物例如酵母 (例如毕赤酵母化Stipitis))和/或细菌接触W从所加工的材料提取各种有用产物,包括 例如氨气、醇(例如乙醇和/或下醇)、有机酸(例如乙酸)、控、副产物(例如蛋白质)或 任意运些的混合物的产物。用于材料进一步加工的合适生物试剂和微生物公开于例如W0 2008/073186 中。
[0083] 例如,在一些实施方案中,使用本文描述的技术将木质素从木质纤维素材料中分 离和除去,然后例如使用酶将剩余的纤维素组分糖化。木质素的去除降低材料的抗降解性, 从而使纤维素转化为糖类,可然后使所述糖类发酵产生醇。
[0084] 实施例
[0085] 在摇动烧瓶中测试各种纤维素材料样品,使用各种水平的P.stipitisNRRL Y-7124和标准营养介质配方。就每个烧瓶随时间测量乙醇浓度。如下文所指出(见表1 的说明),纤维素样品衍生自经切割的草(CG)。使用SPEXCeWiprep⑩化eezer/Mill 6870,将一些样品冷冻研磨(FG)。冷冻研磨条件如下:4分钟预冷却,接着是3个由10分 钟运行时间和2分钟冷却时间构成的循环,研磨器频率为15化。在没有冷冻研磨的情况下 将一些样品进行福照,而其它在冷冻研磨后进行福照。使用电子束实施福照。福射剂量由 "CG"后的数目指示,0.沈表示0. 2MRad,0. 4E表示0. 4MRad等。在福射剂量为lOMRadW下 时,将其W单个道次进行输送。在福射剂量大于lOMRad时,将其W多个lOMRad道次进行输 送(例如,50MRad= 5xlOMRad),道次之间的时间间隔为1分钟W让材料在室溫下冷却。 [008引所用试剂 [0087]
[0088] * 来自Aspergillusniger的纤维二糖酶
[0089] **β-葡聚糖酶EC3. 2. 1.6。
[0090] 细胞库制备和种子烧瓶发育
[0091] 为保存原始培养体,制备每个培养体的工作细胞库。由得自ARS化Iture Collection的再水合冻干培养体制备毕赤酵母NRRLY-7124工作细胞库。含有毕赤酵母培 养体(15%v/v甘油)的冷冻管(C巧ovial)胆存在-75°C下。
[0092] 为制备种子烧瓶,将一部分解冻工作细胞库材料在化astMold灯M)化oth+20g/ L琼脂(pH5.0)上形成条纹并在30°C下培育2天。在使用前将板在4°C下保持2天。使 用一个来自化astMoldAgar的菌落给含有100血无菌发酵液的250血化le皿巧er烧瓶 (40g/L葡萄糖,1. 7g/L酵母氮源,2. 27g/L尿素,6. 56g/L腺,40g/L木糖,pH5. 0)接种并且 在25°C和15化pm下培育24小时。在生长23小时后,取出样品并就光密度(在紫外分光光 度计中0D600nm)、总细胞计数和纯度(革兰氏染色剂)进行分析。基于运些结果,使用0D 为6-11和细胞计数为2-6X108细胞/血的烧瓶给试验烧瓶接种。将ImL种子烧瓶内容物 加入到100血试验烧瓶中(1%v/v)。
[009引试验烧瓶
[0094] 试验烧瓶为含有lOOmL发酵液的250mL化le皿巧er烧瓶。该试验烧瓶含有标准 介质(1. 7g/L酵母氮源,2. 27g/L尿素,6. 56g/L腺,P册.0)。因为在3周的跨度内进行测试 并且就每个测试周对对照烧瓶进行分析,所W存在3组对照烧瓶。
[009引活性时间线如下。在无菌250mL烧瓶中将木质纤维素样品(7. 77g)与lOOmL无菌 发酵液合并并且让其在室溫下浸泡14小时。在该浸泡后,用1N化0H将烧瓶内容物的抑 调节至5. 0。一旦抑得到调节,加入3. 89血Celluclast1, 5FG,0. 77血Novozyme⑧ 188,和0. 77血Optimash?TBG并将所述烧瓶在50°C下培育21小时。
[0096] 在酶处理后,将烧瓶内容物的抑调节至5.5、6.0或6. 25。在抑调节后,将所述烧 瓶用ImL毕赤酵母种子烧瓶内容物进行接种并且在25°C和125巧m下培育96小时。
[0097] 3组对照烧瓶(2个阳性,1个阴性)每周进行接种,总共9个。两个阳性对照烧瓶 含有糖类。一个含有80g/L糖类(40g/L葡萄糖和40g/L木糖),另一个含有30g糖类(15g/L葡萄糖和15g/L木糖)。阴性对照烧瓶中没有添加糖类。
[0098] 1组烧瓶(总共5个)在4. 5,5. 0,5. 5,6. 0,6. 5的抑下含有仅有木糖的发酵液 (40g/L木糖,1. 7g/L酵母氮源,2. 27g/L尿素,6. 56g/L腺)。将所述烧瓶在用ImL毕赤酵母 接种后在125巧m和25°C下进行培育。
[0099] 第2组烧瓶(总共5个)在4. 5,5. 0,5. 5,6. 0,6. 5的抑下含有仅有木糖的发酵 液(40g/L木糖,1. 7g/L酵母氮源,2. 27g/L尿素,6. 56g/L腺)。将所述烧瓶在用ImL毕赤 酵母接种后在25化pm和25°C下进行培育。
[0100] 在第1周期间,在烧瓶中于抑5. 5下测试样品CG0. 4E和CG0. 4E-FG4102315。然 而,方案指示它们应在5. 5和6.0二者下进行测试。因此,在实验的第2周中于抑5. 5和 6. 0下测试两种样品(烧瓶28至31)。
[0101] 分析
[0102] 在接种后0、12、24、36、48、60、72和96小时从每个烧瓶取出总共8个样品,并使用 YSI生化分析仪(YSI,Interscience)就葡萄糖、乙醇和木糖浓度进行分析。W14, 000巧m 将样品离屯、分离20分钟并将上清液在-20°C下胆存。每天对标准物进行分析W确保膜的完 整性得到维持。
[0103] 分析每个种子烧瓶的细胞计数W确定试验烧瓶中的初始细胞浓度。在培育72小 时处从每个烧瓶取出一个样品并就细胞计数进行分析。将适当稀释的样品与0.05%台吩蓝 混合并且装载到化ubauer血球计中。在40x放大倍率下数计细胞。
[0104] 在0、12、24、36、48、60、72和96小时测量每个烧瓶的抑。
[0105] 结果
[0106] 分析种子烧瓶中的细胞数。在第1周期间(烧瓶1-27),种子烧瓶细胞浓度为 5.03xl08个细胞/mL。因此,试验烧瓶中的起始细胞浓度为5.03xl06个细胞/mL。在第2 周期间(烧瓶28-64),种子烧瓶中的细胞数目为6.38xl〇s个细胞/mL。因此,试验烧瓶中 的起始细胞浓度为6.38x 1〇6个细胞/mL。在第3周期间(烧瓶65-105),种子烧瓶中的细 胞数目为5.93X 108个细胞/mL。因此,试验烧瓶中的起始细胞浓度为5.93X 106个细胞/ mLo
[0107] 培育期间每个烧瓶中的乙醇浓度列于下表1中:
[010引 表1
[0109] 说明:"CG"=经切割的草;'卞G"=冷冻研磨;0.址=使用电子束W0.XMRad的 福射进行福照。
[0110]
[0111]
[0112]
[011引
[0114] 如表1中数据所示,一直到90MRad,乙醇的产率通常随着剂量或福射的提高而提 高,之后产率在逐渐提高的剂量下平稳。对于给定的福射剂量和pH,当另外对草进行冷冻研 磨时产率通常显著较高。对于没有进行福照或者仅接受低剂量福射的草,如果对草进行了 冷冻研磨则产率明显较高。
[0115] 其它实施方案
[0116] 还可使用本文公开的冷却和加工方法来处理其它类型的材料例如含控材料(如 含石油的材料)。可使用本文公开的方法冷却和加工各种类型含石油的材料(包括重质和 轻质原油,天然气,油砂,油母岩,焦油砂,渐青,煤和/或各种控共混物)W促进材料各组分 的分离,并且调节精炼,转化和纯化过程例如裂化、重整(催化和非催化)、蒸馈和催化转化 期间的溫度,从而提高效率和降低运类方法的成本。
[0117] 在一些实施方案中,本文公开的方法可用于从例如油砂、油母岩和焦油砂的材料 提取和/或分离含控材料。所述方法可用于例如从砂、岩和其它无机及有机物质分离含石 油的材料。
[0118] 在下面各部分中,讨论了各种石油加工步骤;一般而言,可使用单独的冷却或其与 本文公开的任何加工技术的组合来提高运些各种加工步骤的效率。
[0119] 原油通常包含大量不同的控物质,相对轻质的挥发性、低分子量控,到重质、致 密、高度粘性的高分子量部分(例如重油、渐青)。重质原油通常含有较多的硫和/或氮 和/或金属,相对于较轻的硫较低的原油例如WestTexasIntermediate!;其在化WYork MercantileExchange交易)。一般而言,低硫原油包含相对低量的含硫化合物;高硫原油 包含较大量的含硫化合物。通常设计简单的精炼设施来处理低硫原油,而重质含硫原油的 加工需要更加复杂的深度转化精炼设施。
[0120] 原油中许多不同的控物质(和其它物质)通常建立相对微妙平衡的胶体溶解性 系统。当改变原油的某些性能(例如,溫度、压力和/或组成)时,可使溶解性平衡失去稳 定,从而导致单相原油进料变为多相、多组分混合物(其可包括一个或多个气相、液相和固 相)。在室内溫度和压力下,原油各组分处于不同的物理状态。例如,较轻的控(例如甲烧、 乙烧、丙烷、下烧)在室内溫度和压力下为气体。中间分子量的组分(例如戊烧、己烧、辛烧、 汽油、煤油和柴油燃料)在运些条件下为液体。重质部分(例如渐青、蜡)在标准溫度和压 力下为固体。由于运种物理状态范围,常规精炼设施通常在升高的溫度和/或压力下加工 原油W确保原油中大多数(或全部)控部分为液体或气体。
[0121] 原油精炼包括分离油中的各种控和其它组分W及在一些情形中通过分子重排将 某些控转化为其它控物质(例如,使键断开的化学反应)的过程。在一些实施方案中,精炼 加工中的第一步骤是水洗步骤W除去可溶性组分例如将盐从原油除去。通常,然后将经洗 涂的原油导引到用于预加热的炉中。如上文所讨论,原油可包含很多具有不同粘度的不同 组分;一些组分在室溫下可甚至是固体。通过将原油进行加热,可使组分混合物转化为可在 精炼期间从一个加工系统流到另一个加工系统(和从加工系统的一端流向另一端)的混合 物。
[0122] 然后将经预加热的原油送至蒸馈塔,其中在蒸馈塔中随着加热发生原油混合物中 各组分的分馈。在蒸馈过程中供给到原油混合物的热能数量部分地取决于油的组成;然而, 一般而言,在蒸馈期间加热原油、冷却馈出物、将蒸馈塔加压和在其它运样的步骤中消耗明 显能量。在限制下,某些精炼设施能够重新配置W处理不同的原油进料和产物。然而,一般 而言,由于相对专口化的精炼设备,精炼设施处理显著不同的原油进料的能力受到限制。<
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