的元素或组分前的不定冠词 "一个"或"一种"旨在是非限制性的。因此，应将"一个"或"一种"理解为包括一个或至少一 个，并且元素或组分的词语单数形式也包括复数指代，除非有数字明显表示单数。
[0041]如本文所用，术语"发明"或"本发明"为非限制性术语，并且不旨在意指本发明的 任何单独实施方案，而是涵盖如本专利申请所述的所有可能的实施方案。
[0042] 如本文所用，用术语"约"修饰本发明的成分或反应物的数量时是指数值量的变 化，它们可能发生在，例如，典型的测量和用于产生浓缩液或实际使用溶液的液体处理程序 中；这些程序中的偶然误差中；制造、来源、或用于制备组合物或实施方法的成分的纯度的 差异中；等。术语"约"还包括由于相对于由特定起始混合物所得的组合物的不同平衡条件 而不同的量。无论是否由术语"约"来修饰，权利要求包括量的等同量。在一个实施例中，术 语"约"意指在报告数值的10%以内，优选地在报告数值的5%以内。
[0043] 如本文所用，"提馏"是指将挥发组分的全部或部分由液体物流转移至气体物流中 的作用。
[0044] 如本文所用，"精馏"是指将所有或部分可冷凝组分由气体物流转变成液体物流以 使较低沸点的组分与较高沸点组分分离并且纯化的作用。
[0045] 术语"低挥发性溶质"是指在蒸发过程中将大部分留在蒸发过程的剩余液体或糖 浆中的组分。低挥发性溶质的示例包括高沸点有机物诸如糖和无机可溶性矿物质诸如钠、 钾和硝酸根或硫酸根离子。
[0046] 术语"高挥发性溶质"是指将大部分跟随水蒸发，从而分布在蒸发器冷凝物和剩余 的液体或糖浆之间。高挥发性溶质的示例包括诸如乙醇和乙酸的组分，并且其中大部分将 分配到来自蒸发过程的冷凝物中。
[0047] 术语"木质纤维素"是指包含木质素和纤维素的组合物。木质纤维素材料也可包含 半纤维素。
[0048] 术语"纤维素"是指包含纤维素和附加组分(包括半纤维素在内）的组合物。纤维素 组合物还可包括木质素。
[0049] 术语"糖化"是指由多糖生产可发酵糖。
[0050] 术语"可发酵糖"是指在发酵过程中能被微生物用作碳源的低聚糖和单糖。
[0051] 术语"预处理的生物质"是指在糖化之前已经过预处理的生物质。
[0052] 术语"木质纤维素类生物质"是指任何木质纤维素材料，并且包括包含纤维素、半 纤维素、木质素、淀粉、寡糖和/或单糖的材料。生物质也可包含附加组分如蛋白质和/或脂 质。生物质可源自单一来源，或者生物质可包括源自一种以上来源的混合物；例如，生物质 可包括玉米轴和玉米秸杆的混合物，或草和叶片的混合物。木质纤维素类生物质包括但不 限于生物能源作物、农业残留物、市政固体垃圾、工业固体垃圾、来自造纸业的淤渣、庭院垃 圾、木材和林业垃圾。生物质的示例包括但不限于玉米棒、作物残留物如玉米皮、玉米秸杆、 草、小麦秸杆、大麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱植物材料、大豆植物材料、 从谷物的研磨中获得的组分、树、枝、根、叶、木片、锯末、灌木和灌丛、蔬菜、水果和花。
[0053] 术语"水解产物"指来源于生物质糖化的产物。生物质也可在糖化前进行预处理或 预加工。
[0054] 术语"生物质水解产物发酵液体培养基"是指包含产物的液体培养基，所述产物得 自包含生物质水解产物的培养基中的生物催化剂生长和生产。该液体培养基包括没有被生 物催化剂消耗的生物质水解产物的组分、以及生物催化剂本身和由生物催化剂产生的产 物。
[0055] 术语"蒸发有效等效设备"是指从外部热源在单个蒸发器级中进行的蒸发单元。因 此，例如，四个单级蒸发器可提供四效蒸发等效设备，其中由第一级产生的蒸汽提供用于第 二级的热源，来自第二级的蒸汽提供用于第三级的热源，并且来自第三级的蒸汽提供用于 第四级的热源。附接到单级蒸发器的蒸气再压缩单元可使得一个蒸发器实现一个或多个附 加的蒸发单元。例如，如果对单个蒸发单元提供其外部的加热单元并将其产生的蒸汽压缩 并作为附加的热源供回相同的蒸发器，则其可实现通过仅使用初始的外部热源可实现的蒸 发量的两倍、三倍、四倍或更多倍。因此，蒸气再压缩单元基于蒸汽的量向"多个蒸发效果" 提供倍增器，所述蒸汽相对于仅通过使用初始外部热源可生成的蒸汽量被压缩以实现进一 步蒸发。因此，例如，单级蒸发器或双级蒸发器与一个或多个蒸气再压缩单元结合可提供四 效蒸发等效设备。
[0056]本发明提供由纤维素类生物质的乙醇生产，以及由乙醇生产过程用水生产再循环 水。在本发明方法中，具有能量效率和增加的水蒸发能力。与由谷物或糖发酵生产燃料乙醇 的方法相比，需要在基于纤维素类生物质水解产物的乙醇生产系统中蒸发多达3倍以上的 水。该需要源于当与谷物发酵方法比较时由纤维素类生物质水解产物发酵方法制得的发酵 醪中的较低乙醇浓度，以及就纤维素方法而言，可直接再循环但不首先经过蒸发方法的水 的比例比在基于谷物的方法的情况下少得多的事实。
[0057] 生物质水解产物
[0058]本发明的方法是纤维素乙醇方法，其中用于发酵的培养基包含由纤维素类生物质 制备的水解产物，其是水解产物发酵培养基。所用的生物质可以为任何纤维素或木质纤维 素材料，例如:生物能作物、农业残余物、市政固体垃圾、工业固体垃圾、庭院垃圾、木材、林 业垃圾、以及它们的组合。纤维素类生物质水解产物是通过纤维素类(包括木质纤维素类） 生物质的糖化产生的。所述生物质通常在糖化前进行了预处理。本领域技术人员可用任何 已知的方法处理生物质，以在水解产物中产生可发酵糖。通常所述生物质采用物理的和/或 化学的处理，以及酶促糖化进行预处理。物理的和化学的处理可包括碾磨、铣削、切割、碱处 理如用氨或氢氧化钠、和/或酸处理。在其中生物质与包含氨的水性溶液接触的情况下，低 氨预处理是特别有用的，以形成生物质-氨水混合物，其中氨的浓度足够维持生物质-氨水 混合物的碱性pH，但相对于生物质干重其小于约12重量％，并且生物质的干重至少为约15 重量％的固体(相对于生物质-氨水混合物的重量），如共同拥有的美国专利US 7，932，063 所公开的，其以引用方式并入本文。
[0059]纤维素或木质纤维素类生物质的酶促糖化通常利用酶组合物或共混物来降解纤 维素和/或半纤维素并且产生包含糖，诸如例如葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的水解产物。糖化 酶概述于LyncUL.R.等人(Μ?(：Γ〇Ι?ο1·Μο1·Β?ο1·Κ θν·，66:506-577，2002)中。使用至少一种 酶，并且通常使用糖化酶共混物，该糖化酶共混物包括一种或多种糖苷酶。糖苷酶水解二 糖、低聚糖和多糖的醚键，并且存在于广义"水解酶"（EC 3.)的酶分类EC 3.2.1 .x(EnZyme Nomenclature 1992，Academic Press，San Diego，CA，以及增补 1(1993)、增补 2(1994)中、 增补3( 1995、增补4( 1997)和增补5 [分别在Eur · J. Biochem.，223:1-5，1994; Eur.J.Biochem.,232:1-6,1995；Eur.J.Biochem.,237：1-5,1996；Eur.J.Biochem.,250：1-6,1997;以及Eur.J.Biochem."，264:610-6501999中])中。本发明的方法中可用的糖苷酶能 根据它们水解的生物质组分进行分类。可用于本发明方法中的糖苷酶包括纤维素水解糖苷 酶(例如，纤维素酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、葡萄糖苷酶）、半纤 维素水解糖苷酶(例如，木聚糖酶、内切木聚糖酶、外切木聚糖酶、木聚糖苷酶、阿拉伯糖 基木聚糖酶、甘露聚糖酶、半乳糖酶、果胶酶、葡糖苷酸酶）和淀粉水解糖苷酶（例如，淀粉 酶、淀粉酶、β_淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、异淀粉酶）。此外，将其他活性加入 糖化酶聚生体（诸如肽酶^0 3.4^)、脂肪酶^0 3.1.1.1和3.1.4.1)、木素酶^〇 1.11.1.X)或阿魏酸酯酶(EC 3.1.1.73))中以促进从生物质的其他组分中释放多糖可为有 用的。本领域熟知生产多糖水解酶的微生物常常表现出某种活性，如降解纤维素的能力，该 活性由具有不同底物特异性的若干种酶或一组酶催化。因此，来自微生物的"纤维素酶"可 包括一组酶、一种或多种酶或所有酶，它们都可有助于纤维素降解活性。取决于获取酶时利 用的纯化方案，商业或非商业酶制剂(诸如纤维素酶)可包括多种酶。对于糖化有用的许多 糖基水解酶和它们的组合物公开于W0 2011/038019中。用于糖化的附加的酶包括，例如糖 基水解酶，其水解两个或更多个碳水化合物之间的糖苷键，或碳水化合物与非碳水化合物 部分之间的糖苷键。
[0060] 糖化酶可商购获得。此类酶包括，例如，Spezyme#CP纤维素酶、Multifeet?木聚 糖酶、Accelerase* 1 5〇〇、和 Aece.llerase? DUET(Danisco U.S.Inc.，Genencor International，Rochester，NY)、和Novosyme-188(Novozymes，2880Bagsvaerd，Denmark)〇 此外，糖化酶可以是未经纯化的并以细胞提取物或全细胞制剂的形式提供。可使用已经工 程化以表达一种或多种糖化酶的重组微生物产生所述酶。例如，本文用于经预处理纤维素 类生物质的糖化的Η3Α蛋白质制备物是由里氏木霉(Trichoderma reesei)的遗传工程菌株 生产的酶的未纯化的制备物，其包括纤维素酶和半纤维素酶的组合，并且描述于W0 2011/ 038019中，该文献以引用方式并入本文。
[0061] 包含生物质水解产物的发酵培养基可包含一定百分比的水解产物以及一种或多 种另外的糖类和/或其它添加的组分，或者所述培养基可包含90%或更多的水解产物以及 少量的添加物。为改善生长，山梨醇、甘露糖醇、或它们的混合物可包括在培养基中，如共同 拥有的US 7，629，156中所公开的，其以引用方式并入本文。通常，培养基中存在终浓度约 5mM的山梨醇或甘露糖醇。在各种实施例中，纤维素类生物质水解产物为发酵液终体积的至 少约50%、60%、70%、80%、90%或95%。通常发酵液终体积的约10%是包含生物催化剂的 种菌。
[0062]根据所采用的预处理和糖化方法，生物质水解产物的固体含量通常为约10%至 40%。更典型地，固体含量为约25%，即包含90%纤维素类生物质水解产物的培养基具有约 23%的固体。
[0063]
[0064] 发明方法中，包含水解产物的培养基在发酵罐中发酵，所述发酵罐是保持水 解产物发酵培养基和生物催化剂的任何容器，并且其具有用于管理