用于酶水解的方法和设备，液体成分和固体成分与流程

本发明涉及用于酶水解的方法和设备。本发明还涉及液体成分和固体成分以及它们的应用。

背景技术：

已经知道由不同原料(例如生物质)形成碳水化合物和木质素的不同方法。许多生物炼制方法(例如水解)在对生物质处理后产生木质素和糖。已经知道在生物炼制方法中使用酶水解。

发明目的

本发明的一个目的是改善酶水解。另一个目的是提供进行酶水解的新方法。另一个目的是产生与酶水解有关的液体成分和固体成分。另一个目的是降低酶剂量。

技术实现要素：

用于酶水解的方法的特征如权利要求1所述。

用于酶水解的设备的特征如权利要求15所述。

液体成分的特征如权利要求22所述。

固体成分的特征如权利要求23所述。

液体成分的应用的特征如权利要求24所述。

固体成分的应用的特征如权利要求25所述。

附图简要说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图构成说明书的一部分，举例说明本发明的一些实施方式，与说明书一起帮助解释本发明的原理。在附图中：

图1是说明根据一个实施方式的方法的流程图，

图2是说明根据另一个实施方式的方法的流程图，

图3是说明根据另一个实施方式的方法的流程图，

图4是说明根据另一个实施方式的方法的流程图，

图5是说明根据另一个实施方式的方法的流程图，

图6显示依据一个方法实施方式进行的一个实例的结果，

图7显示依据一个方法实施方式进行的一个实例的结果，和

图8显示依据一个方法实施方式进行的一个实例的结果。

具体实施方式

在用于酶水解的方法中，基于植物的材料，优选基于纤维素的材料，在至少一个酶水解阶段中通过酶进行水解。在该方法中，将植物基进料(1)送料至酶水解阶段(2)，在该酶水解阶段(2)中植物基进料水解，所述植物基进料(1)可以是植物基原料(7)或来自任何酶水解阶段或之前的酶水解阶段的固体成分(4)。在固液分离阶段(11)中将包含碳水化合物的液体成分(3)与固体成分(4)分离。将包含酶的固体成分(4)的至少一部分(5)，例如包含酶的至少一个固体成分的至少一部分再循环至酶水解阶段(2)的植物基进料(1)或至酶水解阶段(2)，在一个实施方式中，再循环至任何酶水解阶段(2,8,17)(例如同一个或之前的酶水解阶段或下一个酶水解阶段)的植物基进料(1)，或至任何酶水解阶段(2,8,17)，例如回到同一个或之前的酶水解阶段或下一个酶水解阶段。固体成分(4)的其余部分(6)，例如至少一个固体成分的至少一部分被回收。固体成分的其余部分可以用作产物或中间产物中的组分，或者可以将其提供给下一个酶水解阶段或进一步加工阶段，或者可以将其供应去储存，或者可以通过其他处理方式对其进行处理。在一个实施方式中，液体成分从固液分离阶段供出。

该方法的一个实施方式如图1所示。该方法的另一个实施方式如图2所示。该方法的另一个实施方式如图3所示。该方法的另一个实施方式如图4所示。该方法的另一个实施方式如图5所示。

该设备包括：至少一个酶水解阶段(2)；至少一个用于将植物基进料(1)送料至酶水解阶段(2)的进料装置，在该酶水解阶段(2)中植物基进料水解，所述植物基进料(1)可以是植物基原料(7)或来自任何酶水解阶段或之前的酶水解阶段的固体成分(4)；至少一个固液分离阶段(11)，其中包含碳水化合物的液体成分(3)与固体成分(4)分离；至少一个再循环装置，其用于将包含酶的固体成分(4)的至少一部分(5)再循环至酶水解阶段(2)的植物基进料(1)或至酶水解阶段(2)，在一个实施方式中，再循环至任何酶水解阶段(2,8,17)(例如同一个或之前的酶水解阶段或下一个酶水解阶段)的植物基进料(1)，或至任何酶水解阶段(2,8,17)，例如回到同一个或之前的酶水解阶段或下一个酶水解阶段。此外，该设备可包括至少一个用于回收固体成分(4)的其余部分(6)的装置，例如，用于将固体成分的其余部分从设备中供出的装置或用于将固体成分的其余部分提供给下一个酶水解阶段或其他处理阶段的装置。

在本文中，酶水解表示任何酶水解。在一个实施方式中，酶水解是碳水化合物(例如纤维素)的酶水解。

在本文中，液体成分(3,9,20)是指液体或液体组合物，其主要包含可溶性碳水化合物，并且与固体成分分离。在优选的实施方式中，液体成分包括碳水化合物，优选c6碳水化合物(c6h12o6或c6(h2o)n)。此外，液体成分可包括c5碳水化合物(c5h10o5或c5(h2o)n)。液体成分可包含碳水化合物，例如单糖(c6h12o6或c5h10o5)，二糖(c12h22o11)，低聚糖和/或多糖((c6h10o5)n或(c5h8o4)n)。在一个实施方式中，液体成分包含可溶性c5和c6碳水化合物和其他碳水化合物。在一个实施方式中，液体成分包含可溶性c5碳水化合物和其他碳水化合物。在一个实施方式中，液体成分包含可溶性c6碳水化合物和其他碳水化合物。液体成分还可包含其它组分。

在本文中，当液体成分已经与固体成分分离时，固体成分(4,10,21)或其部分是指包含固体的任何固体成分，例如固体材料，诸如固体饼块，高稠度浆液，附聚物等。然而，一些液体或水分保留在固体成分中。在一个优选的实施方式中，固体成分包含木质素。此外，固体成分包含碳水化合物，例如固体c6碳水化合物(c6h12o6或c6(h2o)n)。固体成分也可包含其它碳水化合物和其它组分。

在本文中，植物基进料(1)表示任何植物基进料。在一个实施方式中，植物基进料是植物基原料(7)。在一个实施方式中，植物基进料是来自先前处理阶段的固体成分(4,6,10,16,21,22)，例如，来自先前的酶水解阶段，或来自任何酶水解阶段(2,8,17)的固体成分。

在本文中，植物基原料(7)表示任何植物基原料，例如木基原料和/或其它植物基材料。优选地，植物基原料是纤维素基材料。植物基原料包括木质素、纤维素和半纤维素。在一个实施方式中，植物基原料由选自下组的材料形成：木基材料，木材，木质纤维素生物质，农业残余物，蔗渣基材料，甘蔗渣，玉米基材料，玉米秸秆，小麦秸秆，水稻秸秆，木质生物质，多年生木本植物，维管束植物等等，以及它们的混合物和它们的组合。在一个实施方式中，植物基原料包括木基材料或包含木基材料的混合物。在一个实施方式中，植物基原料是木基材料或包含木基材料的混合物。在一个实施方式中，木基材料选自硬木、软木或它们的组合。在一个实施方式中，植物基原料包括植物碎片，例如木片。

在一个实施方式中，植物基原料(7)包括碳水化合物和木质素。优选地，碳水化合物为cn(h2o)n或cn(h2o)n-1。碳水化合物可包括单糖(c6h12o6或c5h10o5)，二糖(c12h22o11)，低聚糖和/或多糖((c6h10o5)n或(c5h8o4)n)。优选地，植物基原料包括碳水化合物，例如可溶性碳水化合物，诸如c5碳水化合物(c5h10o5或c5(h2o)n)，和固体碳水化合物，诸如c6碳水化合物(c6h12o6或c6(h2o)n)。

植物基原料(7)可含有一种或多种材料组分。优选地，植物基原料为包含液体(例如水)的悬浮液形式。优选地，对植物基原料进行处理以溶解至少一部分半纤维素。

在一个实施方式中，植物基原料(7)已经经过预处理，优选通过合适的预处理进行。预处理阶段可以选自下组：物理预处理，例如研磨，挤出，微波预处理，超声预处理和冷冻预处理，化学预处理，例如酸预处理，碱预处理，离子液体预处理，有机溶剂预处理和臭氧分解，物理-化学预处理，例如蒸汽爆破预处理、氨纤维爆破预处理、co2爆破预处理、液体热水预处理和湿式氧化，生物预处理和它们的组合。在一个实施方式中，植物基原料通过水解进行处理，例如酸水解，自动水解，热水解，超临界水解和/或亚临界水解，其中至少一部分的半纤维素随水解从原料中分离。在一个实施方式中，植物基原料通过蒸汽爆破进行处理，其中半纤维素被处理，其中至少一部分的半纤维素多糖通过水解降解为单糖和低聚糖，并且其中压力被迅速释放。在一个实施方式中，植物基原料通过水解和蒸汽爆破在一个或多个步骤中进行处理。在一个实施方式中，植物基原料通过催化预处理(例如使用酸或碱作为催化剂)进行处理。在预处理阶段中，植物基原料进入进行预处理的反应器装置中。植物基原料可以通过一种或多种预处理进行处理。然后可以将经过处理的植物基原料(7)直接或通过中间步骤或通过中间储存提供给酶水解阶段(2)。此外，在一个实施方式中，植物基原料可以在一个或两个或更多个阶段中被脱水(例如，利用脱水压机进行脱水)和/或被洗涤。脱水使分离糖基物流成为可能。

在一个实施方式中，用液体或蒸汽稀释植物基原料(7)，形成供应到酶水解阶段(2)的进料，所述液体优选为水，例如淡水或再循环的工艺用水(例如来自木质素纯化过程)。优选地，将植物基原料稀释到合适的固体含量。稀释水可以在酶水解阶段之前添加，例如在混合阶段中或在混合阶段之前添加。在一个实施方式中，植物基原料进入酶水解阶段的进料浓度为2-60重量％(ts，总固体，在105℃)，优选为4-40重量％(ts，总固体，在105℃)，更优选为10-30重量％(ts，总固体，在105℃)。

在一个实施方式中，用任何合适的进料装置，例如泵(诸如单泵或柱塞泵或其它合适的泵)将植物基原料(7)进料到酶水解阶段(2)中。进料装置的选择是基于例如植物基原料的进料浓度和/或粘度。

在一个实施方式中，将植物基原料(7)或固体成分(4,5,6,10,15,16,21,22,23)作为均匀流进料至酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，将植物基原料(7)或固体成分(4,5,6,10,15,16,21,22,23)逐步或逐渐地进料到酶水解阶段(2,8,17)，以供给比酶水解阶段中的材料稠度更高的材料。

所述方法或设备可包括一个或不止一个酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，所述方法或设备包括一个酶水解阶段。在一个实施方式中，所述方法或设备包括不止一个酶水解阶段。在一个实施方式中，酶水解阶段是连续过程阶段。在一个实施方式中，酶水解阶段是间歇过程阶段。在一个实施方式中，至少一个酶水解阶段是连续阶段，在一个优选的实施方式中，至少以下酶水解阶段是连续阶段：固体成分的一部分(5,15,23)再循环至该酶水解阶段，或者固体成分的一部分(5,15,23)从该酶水解阶段再循环。在一个实施方式中，该方法或设备包括第一酶水解阶段(2)和第二酶水解阶段(8,17)，例如，后酶水解阶段或木质素纯化阶段。在一个实施方式中，第一酶水解阶段是连续阶段，第二酶水解阶段是连续阶段或间歇阶段。在一个实施方式中，第一酶水解阶段是间歇阶段，第二酶水解阶段是间歇阶段或连续阶段。在一个实施方式中，该方法或设备包括第一酶水解阶段(2)，第二酶水解阶段(8)，例如后酶水解阶段，和第三酶水解阶段(17)，例如木质素纯化阶段。在一个实施方式中，第一酶水解阶段是连续阶段，第二酶水解阶段是连续阶段，第三酶水解阶段是连续阶段或间歇阶段。在一个实施方式中，第一酶水解阶段是连续阶段，第二酶水解阶段是间歇阶段，第三酶水解阶段是连续阶段或间歇阶段。在一个实施方式中，第一酶水解阶段是间歇阶段，第二酶水解阶段是间歇阶段，第三酶水解阶段是间歇阶段或连续阶段。在一个实施方式中，第一酶水解阶段是间歇阶段，第二酶水解阶段是连续阶段，第三酶水解阶段是连续阶段或间歇阶段。在一个实施方式中，所述方法或设备包括不止三个酶水解阶段。

在一个实施方式中，酶水解阶段(2,8,17)包括酶水解在其中进行的反应器、容器、罐、其他合适的装置或它们的组合。

在一个实施方式中，至少一个酶水解阶段(2,8,17)包含至少一个连续酶水解反应器。在一个实施方式中，至少一个酶水解阶段(2,8,17)包含至少一个间歇酶水解反应器。在一个实施方式中，至少一个酶水解阶段(2,8,17)包含至少一个连续酶水解反应器，且至少一个酶水解阶段(2,8,17)包含至少一个间歇酶水解反应器。在一个实施方式中，每个连续酶水解阶段(2,8,17)包含至少一个连续酶水解反应器。

在一个实施方式中，将植物基材料，例如植物基原料(7)或固体成分(4,10,21)，在至少一个酶水解阶段(2,8,17)中用酶水解。在一个实施方式中，将植物基原料(7)进料至第一酶水解阶段(2)，并且将酶水解之后分离的固体成分(4,10,21)进料至下一个酶水解阶段(8,17)，在其中处理固体成分。

酶水解阶段(2,8,17)可包括一个或多个酶水解步骤或一个或多个酶水解反应器。在一个实施方式中，酶水解阶段包括一个酶水解步骤或一个酶水解反应器。在一个实施方式中，酶水解阶段包括不止一个酶水解步骤或不止一个酶水解反应器。

在一个实施方式中，在第一酶水解阶段(2)中的平均停留时间低于72小时，在一个实施方式中低于48小时，在一个实施方式中低于24小时。在一个实施方式中，在第一酶水解阶段中的平均停留时间超过4小时，在一个实施方式中超过6小时，在一个实施方式中超过8小时。在一个实施方式中，在第一酶水解阶段中的平均停留时间在4-72小时之间，在一个实施方式中为6-48小时，在一个实施方式中为8-24小时。

在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段(8,17)中的平均停留时间低于72小时，在一个实施方式中低于48小时，在一个实施方式中低于24小时。在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段中的平均停留时间超过4小时，在一个实施方式中超过6小时，在一个实施方式中超过8小时。在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段中的平均停留时间为4-72小时，在一个实施方式中为6-48小时，在一个实施方式中为8-24小时。在一个实施方式中，在第二酶水解阶段(8)中的平均停留时间低于72小时，在一个实施方式中低于48小时，在一个实施方式中低于24小时。在一个实施方式中，在第二酶水解阶段中的平均停留时间超过4小时，在一个实施方式中超过6小时，在一个实施方式中超过8小时。在一个实施方式中，在第二酶水解阶段中的平均停留时间为4-72小时，在一个实施方式中为6-48小时，在一个实施方式中为8-24小时。在一个实施方式中，在最后一个酶水解阶段(17)中的平均停留时间取决于最后一个酶水解阶段中活性酶的量。在一个实施方式中，最后一个酶水解阶段在没有添加酶的情况下进行。在一个实施方式中，将酶加入最后一个酶水解阶段中。在一个实施方式中，固体成分(例如木质素)的纯化在最后一个酶水解阶段中进行。在一个实施方式中，在最后一个酶水解阶段之后，固体成分(21)中碳水化合物的量低于30重量％，优选低于20重量％，更优选低于10重量％。

在一个实施方式中，固体成分(4,10,21)或其部分(5,6,15,16,22,23)在固液分离阶段(11,12,18)之后和/或与酶水解阶段(2,8,17)相关的位置和/或在供应给下一个酶水解(8,17)之前和/或再循环至酶水解阶段(2,8,17)之前用液体或蒸汽进行稀释，所述液体优选为水，例如淡水或再循环的工艺用水(例如来自木质素纯化过程)。在一个实施方式中，植物基进料(1)在与酶水解阶段(2,8,17)相关的位置和/或在供应给酶水解(2,8,17)之前用液体或蒸汽进行稀释，所述液体优选为水，例如淡水或再循环的工艺用水(例如来自木质素纯化过程)。优选地，将固体成分或植物基进料稀释到合适的固体含量。在一个实施方式中，稀释水可以在酶水解阶段之前添加，例如在混合阶段中或在混合阶段之前添加。在一个实施方式中，通过稀释液体的温度和/或其他合适的温控手段调节酶水解阶段(2,8,17)的温度。在一个实施方式中，将固体成分(4,10,21)或其部分(5,6,15,16,22,23)或植物基进料(1)在不稀释的情况下供应到酶水解阶段(2,8,17)。

在一个实施方式中，在第一酶水解阶段(2)中，植物基进料(1)或植物基原料(7)的稠度低于40％，在一个实施方式中低于30％，在一个实施方式中低于25％ts(总固体，在105℃)。在一个实施方式中，在第一酶水解阶段中，植物基进料或植物基原料的稠度超过4％，在一个实施方式中超过10％，在一个实施方式中超过15％，ts(在105℃)。在一个实施方式中，在第一酶水解阶段中，植物基进料或植物基原料的稠度为4-40％ts(在105℃)，在一个实施方式中为10-30％ts(在105℃)，在一个实施方式中为15-25％ts(在105℃)。在一个实施方式中，在第一酶水解阶段中，植物基进料或植物基原料的稠度为4-10％ts(在105℃)。

在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段(8,17)中，植物基进料(1)或固体成分(4,6,10,16,21,22)的稠度低于40％，在一个实施方式中低于30％，在一个实施方式中低于25％,ts(总固体，在105℃)。在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段中，植物基进料或固体成分的稠度超过10％，在一个实施方式中超过15％，在一个实施方式中超过16％，ts(在105℃)。在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段中，植物基进料或固体成分的稠度为10-40％，在一个实施方式中为15-30％，在一个实施方式中为16-25％，ts(在105℃)。在一个实施方式中，在第二酶水解阶段(8)中，植物基进料或固体成分的稠度低于40％，在一个实施方式中低于30％，在一个实施方式中低于25％，ts(总固体，在105℃)。在一个实施方式中，在第二酶水解阶段中，植物基进料或固体成分的稠度超过10％，在一个实施方式中超过15％，在一个实施方式中超过16％，ts(在105℃)。在一个实施方式中，在第二酶水解阶段中，植物基进料或固体成分的稠度为10-40％，在一个实施方式中为15-30％，在一个实施方式中为16-25％，ts(在105℃)。

在一个实施方式中，该方法包括至少一个与酶水解阶段(2,8,17)相关的混合阶段，例如，在酶水解阶段之前或在酶水解阶段中或在酶水解期间。在一个实施方式中，该方法包括与第一酶水解阶段相关的混合阶段。在一个实施方式中，该方法包括与第一酶水解阶段后的酶水解阶段相关的混合阶段，例如，与第二酶水解阶段相关或与第二酶水解阶段后的任何酶水解阶段相关。在一个实施方式中，该方法包括与任何所需的酶水解阶段相关的混合阶段。优选地，混合是在混合过程中存在足够的剪切力以将液体和固体混合成均匀混合物的一种混合处理。此外，可以通过有效混合使固体崩解。固体颗粒会崩解，导致更高的比表面积。在一个实施方式中，在混合阶段期间材料温度可以提高5-15℃。在一个实施方式中，该设备包括至少一个混合装置，该混合装置可选自下组：混合器，螺杆混合器，泵，其他合适的装置或它们的组合。

在一个实施方式中，在酶水解阶段(2,8,17)之前，例如在混合阶段中或在混合阶段之前，或在酶水解阶段期间，调节ph。在一个实施方式中，ph为3-8，在一个实施方式中为3.5-7，在一个实施方式中为4-6。在一个实施方式中，调节ph使得ph有利于该方法中使用的酶。

在一个实施方式中，在酶水解(2,8,17)中调节工艺条件，使得工艺条件，例如温度和ph，以及在一个实施方式中的稠度，有利于该方法中使用的酶。

在一个实施方式中，在酶水解阶段(2,8,17)之后进行脱水。

优选地，该方法和设备包括优选在酶水解阶段(2,8,17)之后的至少一个固液分离阶段(11,12,18)。在一个实施方式中，该设备包括至少一个固液分离装置。在一个实施方式中，该设备包括不止一个固液分离装置。在一个实施方式中，每个固液分离阶段(11,12,18)包括至少一个固液分离装置。在一个实施方式中，固液分离阶段包括不止一个固液分离装置。在一个实施方式中，每个固液分离阶段包括一个固液分离装置。在一个实施方式中，在不止一个固液分离阶段(11,12,18)中，利用一个固液分离装置将液体成分(3,9,20)与固体成分(4,10,21)分离。在一个实施方式中，一个固液分离装置可用于一个或多个固液分离阶段(11,12,18)。在一个实施方式中，一个固液分离装置可用于不止一个固液分离阶段。在一个实施方式中，分离装置包括一个或多个分离步骤，例如分离段。

固液分离阶段可包括一个或多个分离步骤。在一个实施方式中，固液分离阶段包括不同的过程，这些过程可在一个或多个分离步骤中进行。在一个实施方式中，在一个步骤中分离液体成分。或者，在不止一个步骤中分离液体成分。在一个实施方式中，在每个分离步骤中分离液体成分。

在一个实施方式中，至少一个固液分离阶段(11,12,18)与酶水解阶段(2,8,17)相关地设置。在一个实施方式中，一个固液分离阶段(11,12,18)设置在酶水解阶段(2,8,17)之后。在一个实施方式中，一个固液分离阶段(11,12,18)设置在酶水解阶段(2,8,17)的最后一个酶水解步骤或反应器(2c)之后。在一个实施方式中，固液分离阶段设置在酶水解阶段(2,8,17)的所需的酶水解步骤或反应器(2a,2b,2c)之后。在一个实施方式中，固液分离阶段设置在酶水解阶段(2,8,17)的每个酶水解步骤或反应器(2a,2b,2c)之后。

优选地，固液分离阶段(11,12,18)包括液体成分(3,9,20)与固体，例如固体成分(4,10,21)的分离。在一个实施方式中，利用过滤、离心处理或它们的组合将液体成分与固体成分分离。在一个实施方式中，通过加压、负压或超压进行过滤。

在一个实施方式中，固液分离装置是基于逆流洗涤。在一个实施方式中，固液分离装置选自下组：过滤装置，真空过滤装置，压滤机，带式压力机，离心装置，螺旋压力机和它们的组合。在一个实施方式中，固液分离装置选自下组：压滤装置，真空过滤装置，基于负压的过滤装置，基于超压的过滤装置，压滤机，其它合适的压机，离心装置和它们的组合。在一个实施方式中，固液分离装置是压滤装置，真空过滤装置，基于负压的过滤装置或基于超压的过滤装置。在一个实施方式中，固液分离装置是带式压力机、双网压力机(twinwirepress)或离心机。或者，固液分离装置可以是另一个使用少量洗涤水且洗涤在高干物质含量下进行的洗涤装置。这样可以实现良好的回收。或者，固液分离装置可以是任何合适的分离装置。

在一个实施方式中，固液分离阶段(11,12,18)包括过滤，其中液体成分(3,9,20)以液体形式分离，形成固体材料。优选地，在过滤中施加压力。在一个实施方式中，通过压力差(例如利用真空或超压)分离液体。在一个实施方式中，固液分离阶段包括洗涤，其中使用少量净水进行置换洗涤，以除去固体成分(4,10,21)中大部分的糖、抑制剂和其它可溶性化合物，提供可溶性化合物的高回收。优选地，洗涤水与固体的比例低于6，优选低于3，更优选低于1.5。在一个实施方式中，固液分离阶段(11,12,18)包括过滤和洗涤。优选地，可用少量净水实现液相中可溶性材料的高浓度和回收。此外，可以实现具有少量可溶性化合物的固体成分，或基本上不含可溶性化合物的固体成分，或缺乏可溶性化合物的固体成分。

在一个实施方式中，通过加压过滤分离液体成分(3,9,20)。在一个实施方式中，设备包括至少一个压滤装置作为固液分离装置。

在不同的固液分离阶段中，分离可利用类似或不同的分离方法或分离装置进行。

在一个实施方式中，该设备包括至少一个用于将中间产物(30,31,32)从酶水解阶段(2,8,17)供应到固液分离阶段(11,12,18)的装置。在一个实施方式中，用于供应中间产物(30,31,32)的装置选自下组：输送机、螺杆、带、泵、管、软管、管道、导管、通道、出口、其他合适的进料装置以及它们的组合。

在一个实施方式中，该设备包括至少一个用于将固体成分(4,6,10,16,21,22)供应至下一个酶水解阶段(8,17)的装置。在一个实施方式中，用于供应固体成分的装置选自下组：输送机、螺杆、带、泵、管、软管、管道、导管、通道、出口、其他合适的进料装置以及它们的组合。

在一个实施方式中，该设备包括至少一个装置或至少一个设备，用于分离固体成分的一部分(5,15,23)，以便再循环到酶水解，例如，再循环到任何酶水解阶段(2,8,17)。此外，该设备优选包括至少一个再循环装置，用于将包含酶的至少一个固体成分(4,10,21)的至少一部分(5,15,23)再循环至酶水解阶段(2,8,17)的植物基进料(1)或至酶水解阶段(2,8,17)，在一个实施方式中，再循环至任何酶水解阶段(2,8,17)(例如同一个或之前的酶水解阶段或下一个酶水解阶段)的植物基进料(1)，或至任何酶水解阶段(2,8,17)，例如回到同一个或之前的酶水解阶段或下一个酶水解阶段。

在一个实施方式中，固体成分(4,10,21)的部分(5,15,23)可以与至少一个酶水解阶段(2,8,17)相关地再循环。在一个实施方式中，固体成分的部分与一个酶水解阶段相关地再循环。在一个实施方式中，固体成分的部分与不止一个酶水解阶段相关地再循环。在一个实施方式中，固体成分的部分(5)与第一酶水解阶段(2)相关地再循环。在一个实施方式中，固体成分的部分(15)与第二酶水解阶段(8)相关地再循环。在一个实施方式中，固体成分的部分(23)与第三酶水解阶段(17)相关地再循环。在一个实施方式中，固体成分的部分与每个酶水解阶段相关地再循环。在一个实施方式中，固体成分的部分再循环至所需的之前的酶水解阶段。在一个实施方式中，固体成分的部分再循环回到同一个酶水解阶段中。在一个实施方式中，固体成分的部分再循环至下一个酶水解阶段。在一个实施方式中，来自至少一个预定的酶水解阶段的固体成分的部分与所需的酶水解阶段相关地再循环。在一个优选的实施方式中，将固体成分的部分再循环至这样的酶水解阶段，在酶水解阶段中葡萄糖-木质素的比例大于再循环的固体成分(5,15,23)中的相应比例。

在一个实施方式中，该方法或设备包含一个再循环装置和包括一个酶水解反应器的酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，该方法或设备包含一个再循环装置和包括不止一个酶水解反应器(2a,2b,2c)的酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，该方法或设备包含不止一个再循环装置和包括不止一个酶水解反应器(2a,2b,2c)的酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，固体成分的部分再循环至所需的酶水解阶段(2,8,17)的步骤(2a,2b,2c)。

在一个实施方式中，该方法包括不止一个酶水解阶段(2,8,17)，并且包含酶的至少一个固体成分(4,10,21)的至少一部分(5,15,23)再循环到至少一个酶水解阶段(2,8,17)的植物基进料(1)或再循环到至少一个酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，该设备包括不止一个酶水解阶段(2,8,17)，并且设置至少一个再循环装置以使包含酶的至少一个固体成分(4,10,21)的至少一部分(5,15,23)再循环到至少一个酶水解阶段(2,8,17)的植物基进料(1)或再循环到至少一个酶水解阶段(2,8,17)。

在一个实施方式中，该方法包括不止一个酶水解阶段(2,8,17)，并且包含酶的至少一个固体成分(4,10,21)的至少一部分(5,15,23)再循环回到同一个酶水解阶段(2,8,17)的植物基进料(1)或再循环回到同一个酶水解阶段(2,8,17)，并且将固体成分(4,10,21)的其余部分(6,16,22)供应给下一个酶水解阶段(8,17)。在一个实施方式中，该设备包括不止一个酶水解阶段(2,8,17)和再循环装置，该再循环装置用于将包含酶的至少一个固体成分(4,10,21)的至少一部分(5,15,23)再循环回到同一个酶水解阶段(2,8,17)的植物基进料(1)或再循环回到同一个酶水解阶段(2,8,17)，该设备还包括用于将固体成分(4,10,21)的其余部分(6,16,22)供应给下一个酶水解阶段(8,17)的装置。

在一个实施方式中，包含酶的固体成分(4,10,21)的部分(5,15,23)再循环回到同一个或之前的酶水解阶段(2,8,17)的植物基进料(1)。在一个实施方式中，包含酶的固体成分(4,10,21)的部分(5,15,23)再循环回到同一个或之前的酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，包含酶的固体成分(4,10,21)的部分(5,15,23)再循环到任何酶水解阶段(2,8,17)，例如下一个或之后的酶水解阶段的植物基进料(1)，或再循环到任何酶水解阶段(2,8,17)，例如下一个或之后的酶水解阶段。优选地，大多数酶附着在固体成分上。在一个实施方式中，酶水解阶段(2,8,17)的进料包含10-90重量％的植物基进料(1)，在一个实施方式中为20-60重量％，在一个实施方式中为25-35重量％。在一个实施方式中，酶水解阶段(2,8,17)的进料包含10-90重量％的再循环的固体成分(5,15,23)，在一个实施方式中为40-80重量％，在一个实施方式中为65-75重量％。

在一个实施方式中，当实现该方法的平衡状态时，回收的固体成分(6,16,22)中木质素的质量(重量％)基本上等于进料到酶水解阶段的新鲜植物基进料(1)中木质素的质量(重量％)。

在一个实施方式中，酶(13,14,24)与酶水解阶段(2,8,17)相关地添加。在一个实施方式中，酶在混合阶段中或在混合阶段之前加入。在一个实施方案中，该设备包括用于添加酶的添加装置。在一个实施方式中，酶(13,14,24)与酶水解阶段(2,8,17)相关地添加，包含酶的固体成分(4,10,21)的至少一部分(5,15,23)再循环至该酶水解阶段(2,8,17)。在一个实施方式中，酶(13)与第一酶水解阶段(2)相关地添加。在一个实施方式中，酶(13,14,24)添加到植物基进料(1)中。在一个实施方式中，酶(13,14,24)添加到酶水解阶段(2,8,17)中。在一个实施方式中，在酶水解阶段(2,8,17)之前或在酶水解期间将酶添加到固体成分(4,6,10,16,21,22)中。在一个实施方式中，将酶(13,14,24)添加到再循环的固体成分(5,15,23)中。在一个实施方式中，酶(13,14,24)在任何酶水解阶段(2,8,17)中添加，例如在第一(2)、第二(8)或任何之后的酶水解阶段(17)中添加，例如在木质素纯化阶段中添加。在一个实施方式中，酶与酶水解阶段(2,8,17)相关地添加，例如在酶水解阶段之前或在酶水解期间添加。优选地，将酶(13,14,24)添加到工艺条件有利于酶用于该过程或酶不会变性的阶段或步骤中。在一个实施方式中，基于参照酶水解步骤中的参照酶剂量，酶剂量为30-70重量％，在一个实施方式中为40-60重量％，在一个实施方式中为45-55重量％。在一个实施方式中，基于进料的材料、酶的性质和/或所需的转化率来优化酶剂量。在一个实施方式中，其中包含酶的固体成分(4,10,21)的至少一部分(5,15)再循环回到植物基进料(1)的酶水解阶段(2,8,17)在不添加酶的情况下运行。

在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段(8,17)中不添加酶。在一个实施方式中，第二或任何之后的酶水解阶段(8,17)在没有添加酶的情况下进行。令人惊讶地观察到，可以在没有酶添加的情况下引发第二或任何之后的酶水解，并且使酶水解进行。此外，已经观察到酶进入固体成分，并且先前酶水解阶段(2,8)中的酶可以与固体成分一起提供给下一个酶水解阶段(8,17)。在一个实施方式中，选择酶以使酶对固体具有粘附能力。在一个实施方式中，在混合过程中使得再循环的酶活化。

在一个实施方式中，该设备包括至少一个用于在固液分离阶段(11,12,18)(例如，任何固体分离阶段)之后回收固体成分(4,10,21)或其部分(6,16,22)的装置。在一个实施方式中，用于回收固体成分的装置选自下组：组件、出口、输送机、螺杆、带、管、软管、管道、排出口、排出阀、排出通道、导管、其他合适的装置以及它们的组合。

在一个实施方式中，在固液分离阶段(11,12,18)(例如任何固液分离阶段)之后回收至少一个液体成分(3,9,20)。在一个实施方式中，该设备包括至少一个用于在固液分离阶段(11,12,18)之后回收至少一个液体成分的装置。在一个实施方式中，用于回收液体成分的装置选自下组：组件、出口、管、软管、管道、排出口、排出阀、排出通道、导管、其他合适的装置以及它们的组合。在一个实施方式中，至少两个液体成分(3,9,20)合并。在一个实施方式中，所有液体成分合并。

在一个实施方式中，通过该方法形成液体成分(3,9,20)。在一个实施方式中，在酶水解阶段(2,8,17)之后，例如在第一酶水解阶段(2)之后，液体成分(5a)包含可溶性c5和c6碳水化合物。在一个实施方式中，在酶水解阶段之后，液体成分包含可溶性c6碳水化合物。在一个实施方式中，在第二或任何之后的酶水解阶段(8,17)之后，液体成分(9,20)包含c6碳水化合物，并且该液体成分(9,20)还可以包含c5碳水化合物，优选低于碳水化合物的20重量％、更优选低于10重量％、最优选低于5重量％。优选地，液体成分(3,9,20)可包含其它单糖，二糖，低聚糖和/或多糖。在一个实施方式中，液体成分(3,9,20)包含半乳糖，葡萄糖，甘露糖，阿拉伯糖，木糖，葡糖醛酸和半乳糖醛酸。优选地，液体成分为溶液形式。

在一个实施方式中，通过从固液分离阶段(11,12,18)供出来回收至少一部分液体成分(3,9,20)。在一个实施方式中，从第一固液分离阶段(11)供出至少50％、优选至少60％，更优选至少70％的可溶性碳水化合物。

在一个实施方式中，从第二或任何之后的固液分离阶段(12,18)供出至少50％、优选至少60％，更优选至少70％的可溶性碳水化合物。在一个实施方式中，液体成分(12,18)包含超过碳水化合物的80重量％、优选超过碳水化合物的90重量％、最优选超过碳水化合物的95重量％的c6碳水化合物。优选地，液体成分(12,18)为富含葡萄糖的成分。然后液体成分(12,18)足够纯，可以原样使用，或者可以浓缩并在浓缩后使用。

液体成分(3,9,20)可用作最终产品制造中的组分。来自不同固液分离阶段(11,12,18)的液体成分可以单独使用，或者它们可以合并或混合并作为混合物使用。在一个实施方式中，液体成分原样使用。在一个实施方式中，液体成分被供应到进一步处理中。在一个实施方式中，对液体成分进行纯化。在一个实施方式中，对液体成分进行浓缩。在一个实施方式中，在进一步加工之前进行液体成分的单体化。在一个实施方式中，液体成分被供应到发酵过程中。在一个实施方式中，液体成分用作发酵中的源材料。在一个实施方式中，液体成分被供应到水解过程中。在一个实施方式中，液体成分用作水解中的源材料，所述水解例如是酸水解，酶水解等等。在一个实施方式中，将液体成分供应至化学处理过程。在一个实施方式中，液体成分用作化学处理中的源材料。在一个实施方式中，液体成分被供应到聚合过程中。在一个实施方式中，液体成分用作聚合过程中的源材料。在一个实施方式中，液体成分被供应到解聚过程中。在一个实施方式中，液体成分用作解聚过程中的源材料。在一个实施方式中，将液体成分供应至催化处理过程。在一个实施方式中，液体成分用作催化处理中的源材料。在一个实施方式中，液体成分被供应到降解过程中。在一个实施方式中，液体成分用作降解过程中的源材料。在一个实施方式中，将液体成分供应至酶处理。在一个实施方式中，液体成分用作酶处理中的源材料。在一个实施方式中，将液体成分供应至粘合剂制造。在一个实施方式中，液体成分用作粘合剂制造中的源材料。在一个实施方式中，将液体成分供应至饲料制造。在一个实施方式中，液体成分用作饲料制造中的源材料。在一个实施方式中，将液体成分供应至食品制造。在一个实施方式中，液体成分用作食品制造中的源材料。液体成分可直接供应到发酵、水解、化学处理、催化处理、聚合过程、解聚过程、降解过程、酶处理、粘合剂制造、饲料制造、食品制造或其它合适的过程或它们的组合中，或者经过合适的处理步骤或额外的步骤(例如额外的浓缩步骤或纯化步骤)供应到发酵、水解、化学处理、催化处理、聚合过程、解聚过程、降解过程、酶处理、粘合剂制备、饲料制造、食品制造或其它合适的过程或它们的组合中。

优选地，借助于该方法形成包含固体的固体成分(4,10,21)。在一个实施方式中，在固液分离阶段(11,12,18)之后，固体成分(4,10,21)包含木质素。在一个实施方式中，在固液分离阶段之后，固体成分包含木质素和固体碳水化合物，例如c6碳水化合物(诸如c6h12o6或c6(h2o)n)和其他固体碳水化合物。此外，固体成分可包含一些残留的可溶性材料。优选地，固体成分还包含酶。优选地，大多数酶附着在固体成分上。在一个实施方式中，固体成分是固体材料的形式。在一个实施方式中，在固液分离阶段之后，固体材料的干物质含量超过30重量％，优选超过40重量％，更优选超过50重量％。在一个实施方式中，在固液分离阶段之后，固体材料的干物质含量为15-80重量％，在一个实施方式中为20-70重量％，在一个实施方式中为30-60重量％，在一个实施方式中为40-60重量％。在一个实施方式中，在固液分离阶段之后，固体成分包含低于15重量％、优选低于6重量％、更优选低于3重量％的可溶性化合物。在一个实施方式中，固体成分中碳水化合物的量低于25重量％，优选低于10重量％，更优选低于5重量％。

在一个实施方式中，在固液分离阶段(11,12,18)之后，固体成分(4,10,21)的至少一部分(6,16,22)被回收。在一个实施方式中，在固液分离阶段(11,12,18)之后，固体成分(4,10,21)的一部分(6,16,22)被供出。在一个实施方式中，将固体成分(4,10,21)的一部分(6,16,22)供应到下一个酶水解阶段(8,17)。

固体成分(4,6,10,16,21,22)可用作最终产品制造中的组分。在一个实施方式中，固体成分原样使用。在一种实施方式中，固体成分被供应到进一步处理中。在一个实施方式中，固体成分(4,6,10,16)被供应到木质素纯化(17)中用于形成纯化的木质素。在一个实施方式中，固体成分(4,6,10,16,21,22)被供应到木质素分离，用于将木质素从固体成分中分离。在一个实施方式中，将固体成分(4,6,10,16,21,22)供应至水解(可选自下组：酸水解、酶水解、超临界水解和/或亚临界水解和它们的组合)或供应至聚合过程，解聚过程，降解过程，化学处理，复合材料、木质素复合物、活性炭、碳纤维、粘合剂材料、聚合物、树脂、酚类组分、分散剂或吸收剂材料的制造，饲料或食品的制造，或燃烧过程或其他合适的过程或它们的组合。固体成分(4,6,10,16,21,22)可直接供应到水解、聚合过程、解聚过程、降解过程、化学处理、所述材料的制造过程、燃烧过程或其它合适的过程，或者经过合适的处理步骤或额外的步骤(例如额外的分离步骤、纯化步骤或脱水步骤)供应到水解、聚合过程、解聚过程、降解过程、化学处理、所述材料的制造过程、燃烧过程或其它合适的过程。

在一个实施方式中，在最后一个固液分离阶段(18)之后，在木质素分离阶段中将木质素从固体成分(21,22)中分离。优选地，与酶水解阶段(17)(例如，最后一个酶水解阶段)和/或木质素分离阶段相关地进行木质素纯化。在一个实施方式中，该设备包括至少一个木质素分离装置或木质素纯化装置。木质素可以原样使用，例如，作为最终产品或燃烧中的组分。或者，木质素可以被供应到进一步处理中。

通过该方法和设备，可以改善酶水解并且可以降低酶剂量。酶可以在该方法或设备中再循环。然后在该方法中可以降低酶的成本。此外，借助于该方法和设备，该方法可以连续进行。此外，通过该方法和设备，可以缩短酶水解的停留时间或反应时间，可以在酶水解中提高稠度，可以提高木质素的纯度，和/或可以改善碳水化合物的转化。在该方法和设备中，可以实现有效的酶水解。

该方法和设备可用于处理包含抑制剂的材料，用于制造木质素、碳水化合物和化学品，以及用于去除抑制剂。在一种方法中，可以除去抑制剂，优选除去来自纤维素基材料的抑制剂。根据一个实例，抑制剂可以属于由可溶性木质素、有机酸、溶解的盐、葡萄糖、木糖、低聚物或其他抑制剂或它们的组合所组成的组。同时，可以改善液体成分和固体成分的回收，并且可以形成包含木质素的更纯的固体成分。

该方法和设备提供具有良好品质的固体成分和液体成分。固体成分具有非常高浓度的木质素。此外，固体成分具有极高的纯度。当抑制剂与液体成分一起除去时，可以在该方法中提供更纯的固体成分。此外，具有抑制剂和不需要的试剂的原料可用作该方法中的原材料。还可以改善碳水化合物的回收和转化。此外，该方法和设备降低了固体成分和液体成分的后处理成本。

该方法和设备提供了进行酶水解的工业上可应用的，简单且经济的方法。该方法或设备可以容易且简单地作为生产过程实现。所述方法和设备适用于从不同的原料制备不同的木质素和糖基成分以及最终产品。

实施例

通过以下实施例并参考附图，更详细地描述本发明的一些实施方式。

实施例1

在该实施例中，根据图1的过程，包含预定酶剂量的酶水解在一个阶段中进行，其中具有酶的固体成分再循环，并且产生固体成分和液体成分。

利用进料装置将植物基原料(7)作为植物基进料(1)送料到连续酶水解阶段(2)，该连续酶水解阶段(2)包括连续的塞流式酶水解反应器。植物基原料已经通过预处理进行了处理，例如通过物理、化学或物理化学处理，诸如微波或超声处理，或蒸汽爆破进行了处理。在酶水解阶段(2)之前，可以用液体稀释植物基进料(1)。在酶水解阶段(2)之后，该设备包括固液分离阶段(11)，该固液分离阶段(11)包括过滤装置或离心装置。在固液分离阶段(11)中将包含可溶性c5和c6碳水化合物的液体成分(3)与固体成分(4)分离。回收液体成分(3)。从固液分离阶段(11)中移除含有例如木质素、固体碳水化合物、一些可溶性糖、低聚物和聚合物残余物的固体成分(4)。

利用再循环装置将包含酶的固体成分(4)的主要部分(5)再循环回到酶水解阶段(2)的植物基进料(1)或再循环回到酶水解阶段(2)。优选地，将新鲜酶(13)添加到植物基进料(1)中，或者添加到酶水解阶段(2)中或添加到再循环的固体成分(5)中。或者，不添加新鲜的酶(13)。在酶水解阶段(2)之前，可以用液体稀释固体成分(5)。

回收包含酶的固体成分(4)的其余部分(6)，并将其供应至下一个处理阶段。该设备可包括用于将固体成分(6)从设备供出的装置或用于将固体成分(6)供应到下一处理阶段的装置。

实施例2

在该实施例中，根据图2的过程，包含预定酶剂量的酶水解在两个阶段中进行，其中具有酶的固体成分在至少一个阶段中再循环，并且产生固体成分和液体成分。

利用进料装置将植物基原料(7)作为植物基进料(1)送料到第一连续酶水解阶段(2)，该第一连续酶水解阶段(2)包括连续的塞流式酶水解反应器。植物基原料已经通过预处理进行了处理，例如通过物理、化学或物理化学处理，诸如微波或超声处理，或蒸汽爆破进行了处理。在第一酶水解阶段(2)之前，可以用液体稀释植物基进料(1)。

在第一酶水解阶段(2)之后，该设备包括第一固液分离阶段(11)，该第一固液分离阶段(11)包括过滤装置或离心装置。将第一酶水解的中间产物(30)供应到固液分离阶段(11)中。在固液分离阶段(11)中将包含可溶性c5和c6碳水化合物的液体成分(3)与固体成分(4)分离。回收液体成分(3)。从固液分离阶段(11)中移除含有例如木质素、固体碳水化合物、一些可溶性糖、低聚物和聚合物残余物的固体成分(4)。

利用再循环装置将包含酶的固体成分(4)的主要部分(5)再循环回到酶水解阶段(2)的植物基进料(1)或再循环回到酶水解阶段(2)。优选地，将新鲜酶(13)添加到植物基进料(1)中，或者添加到酶水解阶段(2)中或添加到再循环的固体成分(5)中。在酶水解阶段(2)之前，可以用液体稀释固体成分(5)。

回收包含酶的固体成分(4)的其余部分(6)，并将其供应至第二连续或间歇酶水解阶段(8)，例如供应至后酶水解阶段。该设备可包括用于将固体成分(6)供应至第二酶水解阶段(8)的装置。在第二酶水解之前，可以用液体稀释固体成分(6)。可以将酶(14)添加到固体成分(6)或第二酶水解阶段(8)中。或者，可以在不添加酶的情况下进行第二酶水解阶段(8)。

在第二酶水解阶段(8)之后，将酶水解的中间产物(31)供应到包含过滤装置或离心装置的第二固液分离阶段(12)中。在固液分离阶段(12)中将包含可溶性c6碳水化合物的液体成分(9)与固体成分(10)分离。回收液体成分(9)。在一个实施方式中，将第二液体成分(9)与第一液体成分(3)合并。从分离阶段(12)中移除含有例如木质素、一些固体碳水化合物和一些可溶性碳水化合物的固体成分(10)，并在固液分离阶段之后回收。

实施例3

在该实施例中，根据图3的过程，包含预定酶剂量的酶水解在三个阶段中进行，其中具有酶的固体成分在至少一个阶段中再循环，并且产生固体成分和液体成分。

利用进料装置将具有酶(13)的植物基原料(7)送料到第一连续酶水解阶段(2)，该第一连续酶水解阶段(2)包括连续的塞流式酶水解反应器。植物基原料已经通过预处理进行了处理，例如通过物理、化学或物理化学处理，诸如微波或超声处理，或蒸汽爆破进行了处理。在第一酶水解阶段(2)之前，可以用液体稀释植物基原料(7)。

在第一酶水解阶段(2)之后，该设备包括第一固液分离阶段(11)，该第一固液分离阶段(11)包括过滤装置或离心装置。将第一酶水解的中间产物(30)供应到固液分离阶段(11)中。在固液分离阶段(11)中将包含可溶性c5和c6碳水化合物的液体成分(3)与固体成分(4)分离。回收液体成分(3)。从固液分离阶段(11)中移除含有例如木质素、固体碳水化合物、一些可溶性糖、低聚物和聚合物残余物的固体成分(4)。

将包含酶的固体成分(4)作为植物基进料(1)供应到第二连续酶水解阶段(8)。该设备可包括用于将固体成分(4)供应至第二酶水解阶段(8)的装置。在第二酶水解之前，可以用液体稀释固体成分(4)。

在第二酶水解阶段(8)之后，将酶水解的中间产物(31)供应到包含过滤装置或离心装置的第二固液分离阶段(12)中。在固液分离阶段(12)中将包含可溶性c6碳水化合物的液体成分(9)与固体成分(10)分离。回收液体成分(9)。在一个实施方式中，将第二液体成分(9)与第一液体成分(3)合并。从分离阶段(12)中移除含有例如木质素、一些固体碳水化合物和一些可溶性碳水化合物的固体成分(10)。

利用再循环装置将包含酶的固体成分(10)的主要部分(15)再循环回到第二酶水解阶段(8)的植物基进料(1)或再循环回到第二酶水解阶段(8)。优选地，将新鲜酶(14)添加到植物基进料(1)中，或者添加到第二酶水解阶段(8)中或添加到再循环的固体成分(15)中。在酶水解阶段(8)之前，可以用液体稀释固体成分(15)。

回收包含酶的固体成分(10)的其余部分(16)，并将其供应至第三酶水解阶段(17)，例如供应至木质素纯化阶段。该设备可包括用于将固体成分(16)供应至第三酶水解阶段(17)的装置。在第三酶水解之前，可以用液体稀释固体成分(16)。可以在不添加酶的情况下进行第三酶水解阶段(17)。或者，可以将酶添加到固体成分(16)或第三酶水解阶段(17)中。

在第三酶水解阶段(17)之后，将酶水解的中间产物(32)供应到包含过滤装置或离心装置的第三固液分离阶段(18)中。在固液分离阶段(18)中将包含可溶性c6碳水化合物的液体成分(20)与固体成分(21)分离。回收液体成分(20)。在一个实施方式中，将第三液体成分(20)与第一液体成分(3)合并。从分离阶段(18)中移除含有例如木质素、一些固体碳水化合物和一些可溶性碳水化合物的固体成分(21)，并在固液分离阶段之后回收。在一个实施方式中，在包含木质素分离装置的木质素分离阶段中，将木质素与固体成分(21)分离。酶在木质素分离阶段中变性。

实施例4

在该实施例中，根据图4的过程，包含预定酶剂量的酶水解在两个阶段中进行，其中具有酶的固体成分在至少一个阶段中再循环，并且产生固体成分和液体成分。

利用进料装置将植物基原料(7)作为植物基进料(1)送料到第一连续酶水解阶段(2)，该第一连续酶水解阶段(2)包括具有连续的塞流式酶水解反应器的三个酶水解步骤(2a,2b,2c)。植物基原料已经通过预处理进行了处理，例如通过物理、化学或物理化学处理，诸如微波或超声处理，或蒸汽爆破进行了处理。在第一酶水解阶段(2)的第一酶水解步骤(2a)之前，可以用液体稀释植物基进料(1)。

在第一酶水解阶段(2)之后，该设备包括第一固液分离阶段(11)，该第一固液分离阶段(11)包括过滤装置或离心装置。将第一酶水解(2)的最后一个酶水解步骤(2c)的中间产物(30)供应到固液分离阶段(11)中。在固液分离阶段(11)中将包含可溶性c5和c6碳水化合物的液体成分(3)与固体成分(4)分离。回收液体成分(3)。从固液分离阶段(11)中移除含有例如木质素、固体碳水化合物、一些可溶性糖、低聚物和聚合物残余物的固体成分(4)。

利用再循环装置将包含酶的固体成分(4)的主要部分(5)再循环回到酶水解阶段(2)的植物基进料(1)或再循环回到酶水解阶段(2)的预定的酶水解步骤(2a,2b,2c)之间。优选地，将新鲜酶(13)添加到植物基进料(1)中，或者添加到酶水解阶段(2)的预定的酶水解步骤(2a,2b,2c)中或添加到再循环的固体成分(5)中。在酶水解阶段(2)之前，或者在预定的酶水解步骤(2a,2b,2c)之前，可以用液体稀释固体成分(5)。

回收包含酶的固体成分(4)的其余部分(6)，并将其供应至第二连续或间歇酶水解阶段(8)，例如供应至后酶水解阶段。该设备可包括用于将固体成分(6)供应至第二酶水解阶段(8)的装置。在第二酶水解之前，可以用液体稀释固体成分(6)。可以将酶(14)添加到固体成分(6)或第二酶水解阶段(8)中。或者，可以在不添加酶的情况下进行第二酶水解阶段(8)。

在第二酶水解阶段(8)之后，将酶水解的中间产物(31)供应到包含过滤装置或离心装置的第二固液分离阶段(12)中。在固液分离阶段(12)中将包含可溶性c6碳水化合物的液体成分(9)与固体成分(10)分离。回收液体成分(9)。在一个实施方式中，将第二液体成分(9)与第一液体成分(3)合并。从分离阶段(12)中移除含有例如木质素、一些固体碳水化合物和一些可溶性碳水化合物的固体成分(10)，并在固液分离阶段之后回收。

实施例5

在该实施例中，根据图5的过程，包含预定酶剂量的酶水解在三个阶段中进行，其中具有酶的固体成分在所有三个阶段中再循环，并且产生固体成分和液体成分。

利用进料装置将植物基原料(7)作为植物基进料(7,1)送料到第一连续酶水解阶段(2)，该第一连续酶水解阶段(2)包括连续的塞流式酶水解反应器。可以根据实施例1所述对植物基原料进行处理。

在第一酶水解阶段(2)之后，该设备包括第一固液分离阶段(11)，该第一固液分离阶段(11)包括过滤装置或离心装置。将第一酶水解的中间产物(30)供应到固液分离阶段(11)中。在固液分离阶段(11)中将包含可溶性c5和c6碳水化合物的液体成分(3)与固体成分(4)分离。回收液体成分(3)。从固液分离阶段(11)中移除含有例如木质素、固体碳水化合物、一些可溶性糖、低聚物和聚合物残余物的固体成分(4)。利用再循环装置将包含酶的固体成分(4)的主要部分(5)再循环回到酶水解阶段(2)的植物基进料(7,1)或再循环回到第一酶水解阶段(2)。将新鲜酶(13)添加到植物基进料(7,1)中，或者添加到第一酶水解阶段(2)中或添加到再循环的固体成分(5)中。在酶水解阶段(2)之前，可以用液体稀释固体成分(5)。

将包含酶的固体成分(4)的其余部分(6)作为第二植物基进料(6,1)供应到第二连续酶水解阶段(8)。该设备可包括用于将固体成分(6)供应至第二酶水解阶段(8)的装置。在第二酶水解之前，可以用液体稀释固体成分(6)。

在第二酶水解阶段(8)之后，将酶水解的中间产物(31)供应到包含过滤装置或离心装置的第二固液分离阶段(12)中。在固液分离阶段(12)中将包含可溶性c6碳水化合物的液体成分(9)与固体成分(10)分离。回收液体成分(9)。在一个实施方式中，将第二液体成分(9)与第一液体成分(3)合并。从分离阶段(12)中移除含有例如木质素、一些固体碳水化合物和一些可溶性碳水化合物的固体成分(10)。利用再循环装置将包含酶的固体成分(10)的主要部分(15)再循环回到第二酶水解阶段(8)的植物基进料(6.1)或再循环回到第二酶水解阶段(8)。将新鲜酶(14)添加到植物基进料(6,1)中，或者添加到第二酶水解阶段(8)中或添加到再循环的固体成分(15)中。在酶水解阶段(8)之前，可以用液体稀释固体成分(15)。

回收包含酶的固体成分(10)的其余部分(16)，并将其供应至第三酶水解阶段(17)，例如供应至木质素纯化阶段。该设备可包括用于将固体成分(16)作为植物基进料(16,1)供应至第三酶水解阶段(17)的装置。在第三酶水解之前，可以用液体稀释固体成分(16)。可以在不添加酶的情况下进行第三酶水解阶段(17)。或者，可以将酶(24)添加到固体成分(16)或第三酶水解阶段(17)中。

在第三酶水解阶段(17)之后，将酶水解的中间产物(32)供应到包含过滤装置或离心装置的第三固液分离阶段(18)中。在固液分离阶段(18)中将包含可溶性c6碳水化合物的液体成分(20)与固体成分(21)分离。回收液体成分(20)。在一个实施方式中，将第三液体成分(20)与第一液体成分(3)合并。从分离阶段(18)中移除含有例如木质素、一些固体碳水化合物和一些可溶性碳水化合物的固体成分(21)。利用再循环装置将包含酶的固体成分(21)的主要部分(23)再循环回到酶水解阶段(17)的植物基进料(16,1)或再循环回到第三酶水解阶段(17)。将新鲜酶(24)添加到植物基进料(16,1)中，或者添加到第三酶水解阶段(17)中或添加到再循环的固体成分(23)中。在固液分离阶段(18)后回收固体成分(21)的其余部分(22)。在一个实施方式中，在包含木质素分离装置的木质素分离阶段中，将木质素与固体成分(22)分离。酶在木质素分离阶段中变性。

实施例6

在该实施例中，研究了酶水解和与酶水解过程相关的再循环。

模拟具有酶循环的一步酶水解过程，并与实验室规模测试中的传统间歇水解过程进行比较。在测试中使用经过稀酸预处理和蒸汽爆破的桦木作为底物。底物的组成为：葡聚糖44.7重量％，木聚糖20.8重量％，木质素24.2重量％。

可商购的酶混合物a用于水解。用蒸馏水稀释底物，将ph调节至5，温度为50℃，对于参照的酶剂量为2％和4％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)，对于具有循环的情况酶剂量为2％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)。在实验中初始干物质含量(总固体ts，在105℃)为15％。将具有混合机构和1.5升浆料体积的3升反应器用于水解。在酶循环的情况中，反应器浆料总是在24小时水解时间后从反应器中取出并用布氏漏斗脱水至30％干物质含量(总固体ts，在105℃)。反应器进料中再循环固体材料与新鲜底物的再循环比为2:1。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09分析液体成分中的糖含量。在12、49和73小时后从传统间歇型方法中获取参照样品。

从图6可以看出，2％剂量的参照的最终葡萄糖产率为60.8％，4％剂量的参照的最终葡萄糖产率为77.7％。具有循环的2％酶剂量在该过程的平衡状态时给出81.7％的最终产率。

实施例7

在该实施例中，研究了酶水解和与酶水解相关的再循环。

测试具有酶循环的两步酶水解过程，并与实验室规模测试中的传统一步间歇水解过程进行比较。在测试中使用经过稀酸预处理和蒸汽爆破的桦木作为底物。底物的组成为：葡聚糖44.7重量％，木聚糖20.8重量％，木质素24.2重量％。

商购的酶混合物a用于水解。用蒸馏水稀释底物，将ph调节至5，温度为50℃，在实验中酶剂量为1.3％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)，浆料的初始干物质含量(总固体ts，在105℃)为14％。将具有1.5升浆料体积和混合机构的3升反应器用于第一水解步骤，将含有20g浆料的50ml管放入混合器中，并将混合器置于孵育箱中用于后水解步骤。

反应器浆料总是在10小时水解时间(具有循环的第一水解步骤)后从反应器中取出并用布氏漏斗脱水至30％干物质含量(总固体ts，在105℃)。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09分析液体成分中的糖含量。再循环固体材料与新鲜底物的再循环比为2:1。

将残余固体稀释回14％干物质含量(总固体ts，在105℃)用于后水解步骤，并以20ml浆料/管的量放入50ml管中。将管放入混合器中，并将混合器置于孵育器中。在24小时和48小时后，从孵育器中取出第二水解步骤的样品。将管放入离心机中，转速为1000rpm，运行时间为5分钟。通过从管中取出液相进行固液分离。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09进行糖分析。

从图7中可以看出，参照的最终葡萄糖产率为44.5％，而对于具有循环的两步法，在该过程的平衡状态时的产率为64.1％。因此，实现了提高近20％单位的产率。

实施例8

在该实施例中，研究了酶水解和与酶水解相关的再循环。

模拟具有酶循环的两步酶水解过程，并与实验室规模测试中的传统一步间歇水解过程进行比较。在测试中使用经过自水解预处理和蒸汽爆破的桦木作为底物。底物的组成为：葡聚糖52.7重量％，木聚糖7.9重量％，木质素26.4重量％。

商购的酶混合物b用于水解。用蒸馏水稀释底物，将ph调节至4.5，温度为50℃，对于参照的酶剂量为7％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)，对于具有循环的情况酶剂量为3％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)。由于混合性能差，对于参照的初始干物质含量(总固体ts，在105℃)为6％，而对于具有循环的情况，在第一步中10％，在第二步骤中为18％，这是因为通过干物质的部分水解，材料的混合性能得到改善。将具有1.5升浆料体积和混合机构的3升反应器用于第一水解步骤，将含有20g浆料的50ml管放入混合器中，并将混合器置于孵育箱中用于后水解步骤。

反应器浆料总是在8小时水解时间(具有循环的第一水解步骤)后从反应器中取出并用布氏漏斗脱水至34％干物质含量(总固体ts，在105℃)。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09分析液体成分中的糖含量。再循环固体材料与新鲜底物的再循环比为5:3。

将残余固体稀释回18％干物质含量(总固体ts，在105℃)用于后水解步骤，并以20ml浆料/管放入50ml管中。将管放入混合器中，并将混合器置于孵育器中。在48小时后，从孵育器中取出第二水解步骤的样品。将管放入离心机中，转速为1000rpm，运行时间为5分钟。通过从管中取出液相进行固液分离。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09进行糖分析。

在72小时水解时间后，7％酶剂量(基于ts)的参照的最终葡萄糖产率为77.2％，而对于3％酶剂量(基于ts)并结合第一水解步骤中的再循环和48小时后水解步骤，在该过程的平衡状态时的葡萄糖产率为77.7％。除了节省酶成本之外，由于在再循环和两步法的情况下更高的稠度，水解所需的反应器明显更小。

实施例9

在该实施例中，研究了酶水解和与酶水解相关的再循环。

模拟具有酶循环的一步酶水解过程，并与实验室规模测试中的传统间歇水解过程进行比较。在测试中使用经过有机溶剂预处理和蒸汽爆破的硬木混合物作为底物。底物的组成为：葡聚糖70.5重量％，木聚糖6.8重量％，木质素8.9重量％。

商购的酶混合物a用于水解。用蒸馏水稀释底物，将ph调节至5，温度为50℃，对于参照的酶剂量为2％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)，对于具有循环的情况酶剂量为1％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)。在实验中初始干物质含量为10％(总固体ts，在105℃)。参照的干物质含量为10％(总固体ts，105℃)，停留时间为60小时。将具有混合机构和1.5升浆料体积的3升反应器用于水解。在酶循环的情况中，反应器浆料总是在30小时水解时间后从反应器中取出并用布氏漏斗脱水至28％干物质含量(总固体ts，在105℃)。反应器进料中再循环固体材料与新鲜底物的再循环比为1:1。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09分析液体成分中的糖含量。在60小时后从传统间歇型方法中获取参照样品。

酶剂量为2％的参照的最终葡萄糖产率为77.1％。具有循环的1％酶剂量在该过程的平衡状态时给出80.4％的最终产率。

实施例10

在该实施例中，研究了酶水解和与酶水解相关的再循环。

模拟具有酶循环的两步酶水解过程，并与实验室规模测试中的传统一步间歇水解过程进行比较。在测试中使用经过自水解预处理、蒸汽爆破和碱处理的桦木作为底物。底物的组成为：葡聚糖71.2重量％，木聚糖4.0重量％，木质素14.7重量％。

可商购的酶混合物c用于水解。用蒸馏水稀释底物，将ph调节至5，温度为50℃，对于参照的酶剂量为8％和10％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)，对于具有循环的情况酶剂量为3％(基于底物的干物质含量，总固体ts，在105℃)。在实验中初始干物质含量为15％(总固体，在105℃)。将具有1.5升浆料体积和混合机构的3升反应器用于第一水解步骤，将含有20g浆料的50ml管放入混合器中，并将混合器置于孵育箱中用于后水解步骤。

反应器浆料总是在14小时水解时间(具有循环的第一水解步骤)后从反应器中取出并用布氏漏斗脱水至27％干物质含量(总固体ts，在105℃)。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09分析液体成分中的糖含量。再循环固体材料与新鲜底物的再循环比为4:3。

将残余固体稀释回15％干物质含量(总固体ts，在105℃)用于后水解步骤，并以20ml浆料/管的量放入50ml管中。将管放入混合器中，并将混合器置于孵育器中。在24小时和48小时后，从孵育器中取出第二水解步骤的样品。将管放入离心机中，转速为1000rpm，运行时间为5分钟。通过从管中取出液相进行固液分离。使用标准hplc方法，即标准scancm71:09进行糖分析。

从图8可以看出，8％剂量的参照的最终葡萄糖产率为77％，10％剂量的参照的最终葡萄糖产率为91％。具有循环的3％酶剂量在该过程的平衡状态时给出86％的最终葡萄糖产率。

根据本发明的方法和设备适用于不同的实施方式，用于不同的酶水解。此外，根据本发明的方法和设备适用于不同的实施方式，用于从不同的原料生产大多数不同种类的液体和固体成分。

本发明并不仅仅限于上述实施例；相反，可以在由权利要求书限定的本发明概念范围内进行许多变化。