BR112012032999B1 - Hidrolisado lignocelulósico e métodos de hidrólise ácida e desacidificação para gerar misturas de açúcar a partir de lignocelulose - Google Patents
Hidrolisado lignocelulósico e métodos de hidrólise ácida e desacidificação para gerar misturas de açúcar a partir de lignocelulose Download PDFInfo
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Abstract
MISTURA DE AÇÚCARES E MÉTODOS PARA A PRODUÇÃO E USO DA MESMA. Uma mistura de açúcar compreendendo: monossacarídeos; oligossacarídeos em uma razão (maior igual) 0,06 para sacarídeos totais; dissacarídeos em uma proporção para sacarídeos total (maior igual) 0,05; pentose em uma proporção para sacarídeos total (maior igual) 0,05: pelo menos uma di-glicose alfa-ligada; e pelo menos uma di-glicose beta-ligada. Também são revelados métodos para produzir e/ou usar tais misturas.
Description
[001] De acordo com as provisões do 35 U.S.C. § 119(e) e §363, este pedido reivindica o benefício de: US 61/358.894 depositado em 26 de junho de 2010 por Aharon EYAL e entitulado "Fermentação Feedstock Precursor e Methods for the Production Thereof”; e US 61/491.243 depositado em 30 de maio de 2011 por Robert JANSEN et al. e entitulado "Lignin Compositions, Systems e Methods for Processing Lignin e/ou HCl"; e US 61/500.169 depositado em 23 de junho de 2011 por Aharon EYAL et al. e entitulado "Sugar mixtures e Methods for Produção e uso dos mesmos”; De acordo com as provisões do 35 U.S.C. §119(a) e/ou §365(b), este pedido reivindica a prioridade a partir de: antes do pedido de Israeli IL206896 depositado em 8 de julho de 2010 por Aharon EYAL e entitulado "Fermentação Feedstock Precursor e Methods for the Production Thereof” e antes do pedido de Israeli IL207313 depositado em 29 de julho de 2010 por Aharon EYAL et al. e entitulado "Methods for the Production of a Fermentação Feedstock"; e antes do pedido PCT IL2011/000130 depositado em 6 de fevereiro de 2011 por Aharon EYAL et al. e entitulado " Methods for the Separation of HC1 from a Carbohydrate e Compositions Produced thereby" o qual corresponde ao IL 210998 depositado em1 de fevereiro de 2011.
[002] Cada um destes documentos de prioridade é totalmente incorporado a título de referência.
[003] Este pedido também é relacionado aos seguintes pedidos co-pendentes que são cada um totalmente incorporado aqui a título de referência: US 61/473.134 depositado em 7 de abril de 2011 por Aharon EYAL e entitulado "Lignocellulose Conversion Processes e Products"; e US 61/483.663 depositado em 7 de maio de 2011 por Aharon EYAL e entitulado "Lignocellulose Conversion Processes e Products" US 61/483.777 depositado em 9 de maio de 2011 por Robert JANSEN et al. e entitulado "Hydrolysis Systems e Methods"; e US 61/487.319 depositado em 18 de maio de 2011 por Robert JANSEN et al. e entitulado "Hydrolysis Systems e Methods"; e antes do pedido de Israeli IL 211093 depositado em 6 de fevereiro de 2011 por Aharon EYAL e entitulado "A method for Processing a Lignocellulosic Material e for the Production of a Carbohydrate Composition"
[004] Esta invenção refere-se aos açúcares e produção e uso dos mesmos.
[005] A indústria de conversão de carboidratos é grande e está aumentando rapidamente no tamanho. Atualmente, cerca de 100 milhões de toneladas de carboidratos são fermentados anualmente, principalmente para fornecer etanol do tipo combustível. Prevê-se que este número vai triplicar na próxima década.
[006] Milhões de toneladas de carboidratos também são fermentadas anualmente para fornecer alimentos e produtos alimentares, tais como ácido cítrico e lisina. Também grande e crescente é a fermentação para produzir outros produtos, como monômeros para a indústria de polímeros, ex., ácido lático para a produção de polilactídeo.
[007] O meio de fermentação normalmente inclui, além de carboidratos e/ou outra fonte de carbono, outros nutrientes e fatores como fontes de nitrogênio, minerais, vitaminas e fatores de crescimento. Em alguns casos, meios de fermentação incluem produtos químicos bem identificados. Em outros casos, várias preparações (por exemplo, extrato de levedura ou caldo de triptona) inserem-se sem compreender totalmente o efeito de cada componente da preparação. Algumas dessas preparações resultam de fontes naturais, tais como extratos. Algumas dessas preparações são de custo relativamente alto.
[008] Com o advento de técnicas de biologia molecular, uma nova geração de fermentação industrial, também conhecida como conversão, baseada em micro-organismos geneticamente modificados surgiu. Em alguns casos estes micro-organismos dependem de promotores induzíveis para a indução de um gene específico. Alguns dos promotores induzíveis respondem aos açúcares específicos.
[009] Embora a conversão de material lignocelulósico em carboidratos através da hidrólise catalisada por enzima e/ou catalisada por ácido de polissacarídeos e pirólise de material lignocelulósico foram anteriormente descritas, a aplicação em escala industrial das tecnologias propostas apresentou problemas técnicos, que continuam a ser superados. A hidrólise da hemicelulose é relativamente fácil, mas a hidrólise da celulose (normalmente mais de 50% dos polissacarídeos totais) é mais difícil devido à sua estrutura cristalina parcial.
[0010] Este pedido refere-se a vários solventes definidos em termos do parâmetro de coesão de Hoys Delta-P e/ou Delta-H. Por meio de revisão:
[0011] Delta-P é a polaridade relacionada ao componente do parâmetro de coesão de Hoy e delta-H é a ligação de hidrogênio relacionado ao componente do parâmetro de coesão de Hoy.
[0012] O parâmetro de coesão, como referido acima ou, parâmetro de solubilidade, foi definido por Hildebrand como a raiz quadrada da densidade da energia coesiva:
onde ΔEvap e V são a energia ou calor de vaporização e volume molar do líquido, respectivamente. Hansen estendeu o parâmetro original de Hildebrand para um parâmetro de coesão tridimensional. De acordo com este conceito, o parâmetro de solubilidade total, delta, é separado em três componentes diferentes, ou seja, parâmetro parcial de solubilidades relativas às interações intermolecularesespecíficas: 
em que delta-D, delta-P e delta-H são a dispersão, polaridade e componentes de ligação de hidrogênio, respectivamente. Hoy propôs um sistema para estimar o parâmetro total e parcial de solubilidades. A unidade usada para esses parâmetros é MPa1/2. Uma explicação detalhada sobre esse parâmetro e seus componentes pode ser encontrada no “CRC Handbook of Solubility Parameters e Other Cohesion Parameters”, segunda edição, páginas 122-138. Estas e outras referências fornecem tabelas com os parâmetros para muitos compostos. Além disso, os métodos para calcular os parâmetros são fornecidos.
[0013] Um aspecto de algumas modalidades da invenção refere-se à mistura heterogênea de açúcares. O termo açúcar como usado nesta especificação e as reivindicações de acompanhamento refere-se aos monossacarídeos e oligossacarídeos (dissacarídeos ou mais) solúveis em água a 25 graus centígrados. Em todo este pedido, o termo dissacarídeo refere-se aos dímeros de açúcar e oligossacarídeos superiores ou sacarídeos superiores refere-se aos oligômeros compreendendo três ou mais unidades de açúcar. De acordo com várias modalidades exemplares da invenção dímeros podem ser homo-dímeros e/ou hetero-dímeros. Em alternativa ou adicionalmente, oligossacarídeos superiores podem incluir unidades de açúcar diferentes e/ou iguais.
[0014] Em muitas modalidades exemplares da invenção, as mistura de açúcares provêm da hidrólise ácida de substratos lignocelulósicos ou lenhosos. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a hidrólise ácida é conduzida com HCl, opcionalmente, na concentração de 37 P/P de HCl HCl/água, opcionalmente, 39, 41, 43 ou mesmo 45% na mesma base. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a hidrólise é conduzida em temperaturas abaixo de 50 graus centígrados, opcionalmente, abaixo de 40 graus, opcionalmente, abaixo de 30 graus, opcionalmente a 25 graus ou menos. Em algumas modalidades exemplares da invenção, pelo menos uma porção da hidrólise é realizada a 20 graus ou menos, opcionalmente de 15 graus ou menos.
[0015] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção, a mistura de açúcar é fornecida como um xarope e/ou líquido, opcionalmente incluindo ácido residual da hidrólise. As concentrações de açúcar total em tal xarope/líquido podem ser 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 ou 50% em peso ou percentagens intermediárias ou maiores. Opcionalmente, a mistura é fornecida como cristais secos.
[0016] Em algumas modalidades exemplares da invenção, uma porcentagem de oligossacarídeos para sacarídeos totais na mistura é maior do que 4, opcionalmente 6, opcionalmente 8, opcionalmente 10, opcionalmente 15% ou porcentagens intermediárias ou maiores.
[0017] Em algumas modalidades exemplares da invenção, uma porcentagem de dissacarídeos para sacarídeos totais na mistura é maior do que 3, opcionalmente 5, opcionalmente 7, opcionalmente 10% ou porcentagens intermediárias ou maiores.
[0018] "Dissacarídeo" indica dois açúcares ligados por uma ligação alfa ou por uma ligação beta ou ligados através de várias hidroxilas na molécula, e combinações das mesmas.
[0019] Em algumas modalidades exemplares da invenção, uma porcentagem de pentoses para sacarídeos totais na mistura é maior do que 3, opcionalmente 5, opcionalmente 7, opcionalmente 10% ou porcentagens intermediárias ou maiores. Opcionalmente, pelo menos uma porção da pentose está presente como parte de um dissacarídeo ou oligossacarídeo mais longo.
[0020] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção a mistura inclui pelo menos uma di- glicose alfa-ligada e/ou pelo menos uma di-glicose beta- ligada. Opcionalmente, pelo menos uma porção das diglucoses estão presentes como partes dos oligossacarídeos superiores.
[0021] Em algumas modalidades exemplares da invenção, o ácido residual (ex., HCl) pode estar presente na mistura. Várias modalidades exemplares da invenção são relativas à maneiras de remover este ácido residual. Opcionalmente, tal remoção contribui para o valor adicionado para uso nos processos a jusante (ex., fermentação). Em algumas modalidades exemplares da invenção, a remoção do ácido residual envolve a extração com um extrator contendo um álcool. Opcionalmente, duas ou mais extraçãos são realizadas. Em algumas modalidades exemplares da invenção, pelo menos uma das extrações emprega uma mistura de dois tipos de solvente.
[0022] Outro aspecto de algumas modalidades da invenção refere-se à hidrolização de um substrato lignocelulósico em HCl para formar um hidrolisado compreendendo sacarídeos totais para (sacarídeos totais + água) de pelo menos 20%, opcionalmente 25%, opcionalmente 30% em peso e desacidificação do hidrolisado enquanto aumenta a concentração do açúcar. Opcionalmente, a concentração do açúcar é aumentada para 35, 40, 45 ou 50% ou mais ou porcentagens intermediárias. Em algumas modalidades exemplares da invenção, os dissacarídeos no hidrolisado desacidificado são pelo menos 5%, opcionalmente 10%, opcionalmente 20%, opcionalmente 30% dos sacarídeos totais ou porcentagens intermediárias ou superiores. Opcionalmente, uma porção dos sacarídeos no hidrolisado desacidificado pode ser enzimaticamente digerida.
[0023] Outro aspecto de algumas modalidades da invenção refere-se à fermentação de tal mistura de açúcar em um fermentador para produzir um produto de fermentação desejado ou "produto de conversão". Opcionalmente, o produto de fermentação pode incluir um ou mais dos alcoóis, ácidos carboxílicos, aminoácidos, monômeros para a produção de polímeros e proteínas industrialmente importantes. Em algumas modalidades exemplares da invenção, um produto de fermentação é produzido e depois convertido em monômero (ex., ácido 3-hidroxi-propiônico para ser convertido em ácido acrílico, que é então polimerizado). Em outras modalidades exemplares da invenção, o monômero é produzido diretamente (ex., ácido lático como uma fonte de polilactídeo).
[0024] Opcionalmente, as proteínas são proteínas heterólogas produzidas por micro-organismos geneticamente modificados. Tais proteínas heterólogas incluem, mas não são limitadas a, hormônios, enzimas (ex., celulases), fatores de crescimento, citocinas e anticorpos. Opcionalmente, os anticorpos são proteínas de fusão incluindo um domínio não-imunoglobina.
[0025] Um aspecto adicional de algumas modalidades da invenção refere-se à hidrólise enzimática de uma porção dos açúcares na mistura. Para fins desta especificação e as reivindicações anexas, o termo "enzima" indica uma única enzima ou uma mistura incluindo duas ou mais enzimas. Opcionalmente, uma enzima é fornecida como uma preparação crua (ex., extrato celular) caracterizada por um tipo e/ou nível de atividade, como oposta a uma definição molecular precisa. De acordo com várias modalidades exemplares da invenção enzimas capazes da hidrolização de ligações alfa e/ou beta são usadas. Opcionalmente, a especificidade para um tipo de ligação desejado pode ser alcançada pela seleção da enzima apropriada e/ou seleção das condições de reação adequadas. Em algumas modalidades exemplares da invenção pelo menos 10% de dissacarídeos em uma mistura sejam convertidos para monossacarídeos por este tratamento enzimático. Alternativamente ou adicionalmente, pelo menos 10% dos oligossacarídeos na mistura são enzimaticamente hidrolisados para liberar os monossacarídeos adicionais. Em algumas modalidades exemplares da invenção, as enzimas são imobilizadas. Opcionalmente, a imobilização pode ser sobre esferas e/ou uma membrana. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a imobilização contribui para um aumento no rendimento de um produto de hidrólise enzimático por unidade da enzima.
[0026] Para fins desta especificação e as reivindicações anexas um "solvente S1" ou "S1" é um solvente orgânico com uma solubilidade em água de menos de 15% caracterizado por um componente relacionado à polaridade do parâmetro de coesão de Hoy (delta-P) entre 5 e 10 MPa1/2 e/ou por um componente relacionado à ligação de hidrogênio do parâmetro de coesão de Hoy (delta-H) entre 5 e 20 MPa . Em algumas modalidades exemplares da invenção, HCl tende a seletivamente transferir para um solvente S1 mediante contato entre eles.
[0027] Para fins desta especificação e as reivindicações anexas um "solvente S2" ou "S2" é um solvente orgânico tendo uma solubilidade em água de pelo menos 30% e caracterizada por um delta-P maior do que 8 MPa1/2 e/ou um delta-H maior do que 12 MPa1/2. Em algumas modalidades exemplares da invenção, o HCl tende a seletivamente transferir para um extrator incluindo ambos os solventes S1 e S2 mediante contato entre eles.
[0028] Para fins desta especificação e as reivindicações anexas "extrato" e "extração" indicam colocar um extrator em contato com um substrato e depois separar um extrato de um substrato extraído.
[0029] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção uma extração pode ser em um fluxo indicado ou fração por so ou em um fluxo ou fração modificada. Modificações opcionais incluem, mas não estão limitadas a, diluição, concentração, mistura com outro fluxo ou fração, ajuste de temperatura, e filtragem. Opcionalmente, duas ou mais modificações podem ser realizadas antes da extração.
[0030] "Matérias lenhosas" ou "materiais lignocelulósicos" são um substrato atrativo e amigável ao ambiente para a produção de açúcar, desde que sejam obtidos a partir de recursos renováveis. Muitos materiais lignocelulósicos não-alimentares são potenciais fontes de carboidratos solúveis. Estes materiais lignocelulósicos incluem, mas não estão limitados a, madeira e subprodutos do processamento de madeira (por exemplo, lascas, serragem e aparas), bem como material vegetal residual de produtos agrícolas e subprodutos da indústria do papel (por exemplo, celulose contendo resíduos e/ou pasta de papel)
[0031] Material de planta residual de produtos agrícolas inclui subprodutos de processamento e o que permanece no campo.
[0032] Processamento de subprodutos inclui, mas não estão limitados a, espigas de milho, bagaço de cana de açúcar, polpa de beterraba, cachos de fruto vazio da produção de óleo de palma, palha (por exemplo, arroz ou trigo), cascas do feijão de soja, refeições residuais provenientes da indústria de óleo vegetal (soja, amendoim, milho ou canola), farelo de trigo e resíduo de fermentação das indústrias da cerveja e vinho.
[0033] Restos do campo incluem, mas não estão limitados a, palha de milho, plantas de algodão pós colheita, arbustos de soja pós colheita e plantas de colza pós colheita.
[0034] Materiais lignocelulósicos também incluem culturas energéticas como painço amarelo e capim barba vassoura, que crescem rapidamente e geram biomassa de baixo custo, especificamente como uma fonte de carboidratos.
[0035] Essas fontes de carboidrato lignocelulósico contêm celulose, hemicelulose e lignina como seus principais componentes e também contém sais minerais (cinzas) e compostos orgânicos lipofílicos, tais como resina do pinheiro. O grau e o tipo destes materiais de não-carboidrato podem criar problemas técnicos na produção de carboidratos solúveis.
[0036] Materiais lignocelulósicos normalmente contêm 65-80% de celulose e hemiceluloses em uma base da matéria seca. Celulose e hemicelulose são polissacarídeos que podem liberar carboidratos adequados para fermentação e/ou conversão química de produtos de interesse, se eles são hidrolisados. Lignina é normalmente resistente à hidrólise ácida.
[0037] Será apreciado que os vários aspectos descritos acima referem-se à solução de problemas técnicos associados com a obtenção de índices específicos de dissacarídeos e/ou oligômeros superiores em relação aos sacarídeos totais produzidos por hidrólise ácida de um substrato lignocelulósico.
[0038] Alternativamente ou adicionalmente, será apreciado que os vários aspectos descritos acima referem-se à solução de problemas técnicos associados a necessidade definida em misturas de açúcares contendo oligômeros superiores e/ou dissacarídeos específicos. Em muitos casos, essa necessidade é definida por uma aplicação a jusante específica.
[0039] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecida uma mistura de açúcar incluindo: (i) monossacarídeos; (ii) oligossacarídeos em uma proporção para sacarídeos totais > 0,06; (iii) dissacarídeos em uma proporção para sacarídeos totais >0,05; (iv) pentose em uma proporção para sacarídeos totais > 0,05; (v) pelo menos uma di-glicose alfa-ligada; e (vi) pelo menos uma di-glicose beta-ligada.
[0040] Opcionalmente, a mistura tem oligossacarídeos superiores em uma proporção para sacarídeos totais d 0,2.
[0041] Opcionalmente, a mistura tem razão de pelo menos uma da di-glicose alfa-ligada e di-glicose beta- ligada em relação aos sacarídeos totais é > 0,01.
[0042] Opcionalmente, a mistura tem razão de pelo menos uma da di-glicose alfa-ligada e di-glicose beta- ligada em relação aos sacarídeos totais é > 0,03.
[0043] Opcionalmente, a di-glicose alfa-ligada inclui pelo menos um membro do grupo consistindo em maltose, isomaltose e trehalose.
[0044] Opcionalmente, a di-glicose beta-ligada inclui pelo menos um membro selecionado a partir do grupo consistindo em gentiobiose, soforose e celobiose.
[0045] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um método incluindo (a) hidrolizar um material lignocelulósico em um meio contendo HCl em uma proporção para (HCl + água) > 0,37 para formar um hidrolisado incluindo sacarídeos totais em uma proporção para (sacarídeos totais + água) > 0,20 em peso; (b) desacidificação do hidrolisado para formar um hidrolisado desacidificado incluindo: (i) sacarídeos totais em uma proporção para (sacarídeos totais + água) >0,35 e; (ii) dissacarídeos totais em uma proporção para sacarídeos totais >0,05; e (c) ajustar uma composição do hidrolisado desacidificado para formar uma mistura de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6.
[0046] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um método incluindo (a) hidrolizar um material lignocelulósico em um meio contendo HCl em uma proporção para (HCl + água) > 0,37 em peso para formar um hidrolisado incluindo sacarídeos totais em uma proporção para (sacarídeos totais + água) >0,20 em peso; (b) desacidificação do hidrolisado para formar um hidrolisado desacidificado incluindo uma mistura como descrito acima.
[0047] Opcionalmente, a hidrolização é realizada em um modo de operação contra-corrente.
[0048] Opcionalmente, a hidrolização é realizada a uma temperatura de menos de 25°C.
[0049] Opcionalmente, o material lignocelulósico inclui conífera, por exemplo, pinheiro.
[0050] Opcionalmente, a desacidificação inclui a extração seletiva de HCl e água com um extrator incluindo álcool.
[0051] Opcionalmente, a desacidificação é realizada a uma temperatura de menos de 80°C.
[0052] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um método incluindo: (i) fornecer uma preparação incluindo HCl e uma mistura de açúcar de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, e (ii) desacidificação da preparação para formar uma preparação desadificada.
[0053] Opcionalmente, a desacidificação inclui a extração seletiva de HCl com um extrator incluindo álcool.
[0054] Opcionalmente, a desacidificação é realizada a uma temperatura de menos de 80°C.
[0055] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um método incluindo: (a) fornecer um fermentador; e (b) fermentar um meio incluindo uma mistura de açúcar como descrito acima no fermentador para produzir um produto de fermentação.
[0056] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um método incluindo: (a) fornecer um fermentador; e (b) fermentar um meio incluindo um hidrolisado desacidificado de acordo como descrito acima ou uma preparação desadificada como descrito acima para produzir um produto de fermentação.
[0057] Opcionalmente, o produto de fermentação inclui pelo menos um membro selecionado a partir do grupo consistindo em alcoóis, ácidos carboxílicos, aminoácidos, monômeros para a indústria de polímero e proteínas.
[0058] Opcionalmente, o método inclui processamento do produto de fermentação para produzir um produto de consumidor selecionado a partir do grupo consistindo em detergente, produtos a base de polietileno, produtos a base de polipropileno, produtos a base de poliolefina, produtos a base de ácido polilático (polilactídeo), produtos a base de polihidroxialcanoato e produtos a base de poliacrílico.
[0059] Opcionalmente, o detergente inclui um tensoativo a base de açúcar, um tensoativo a base de ácido graxo, um tensoativo a base de álcool graxo, ou uma enzima derivada de cultura celular.
[0060] Opcionalmente, o produto a base de poliacrílico é selecionado a partir de plásticos, polimento de piso, tapetes, tintas, revestimentos, adesivos, dispersões, floculantes, elastômeros, vidro acrílico, artigos absorventes, almofadas de incontinência, absorventes higiênicos, produtos de higiene femininos e fraldas.
[0061] Opcionalmente, os produtos a base de poliolefina são selecionados a partir de jarros de leite, garrafas de detergente, potes de margarina, recipientes de lixo, canos de água, artigos absorventes, fraldas, não tecidos, brinquedos de HDPE e embalagens de detergente de HDPE.
[0062] Opcionalmente, os produtos a base de polipropileno são selecionados a partir de artigos absorventes, fraldas e não tecidos.
[0063] Opcionalmente, os produtos a base de ácido polilático são selecionados a partir de embalagens de produtos agrícolas e de produtos lácteos, garrafas de plástico, produtos biodegradáveis e descartáveis.
[0064] Opcionalmente, os produtos a base de polihidroxialcanoato são selecionados a partir de embalagens de produtos agrícolas, garrafas plásticas, papéis revestidos, artigos moldados ou extrudidos, produtos de higiene feminina, aplicadores de tampões, artigos absorventes, não tecidos descartáveis e lenços, roupas cirúrgicas médicas, adesivos, elastômetros, filmes, revestimentos, dispersantes aquosos, fibras, intermediários de produtos farmacêuticos e aglutinantes.
[0065] Opcionalmente, o produto de fermentação inclui pelo menos um membro do grupo consistindo em etanol, butanol, isobutanol, um ácido graxo, um éster de ácido graxo, um álcool graxo e biodiesel.
[0066] Opcionalmente, o método inclui processamento do produto de fermentação para produzir pelo menos um produto selecionado a partir do grupo consistindo em um produto de condensação de isobuteno, querosene de aviação, gasolina, mistura de gasolina e álcool, diesel, combustíveis “drop-in”, aditivo de diesel e um precursos dos mesmos.
[0067] Opcionalmente, a mistura de gasolina e álcool é gasolina enriquecida com etanol ou gasolina enriquecida com butanol.
[0068] Opcionalmente, o produto é selecionado a partir do grupo consistindo em diesel, gasolina, querosene de aviação e combustíveis “drop-in”.
[0069] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um produto de consumidor, um precursor de um produto de consumidor, ou um ingrediente de um produto de consumidor produzido a partir de um produto de fermentação como descrito acima.
[0070] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um produto de consumidor, um precursor de um produto de consumidor, ou um ingrediente de um produto de consumidor incluindo pelo menos um produto de fermentação produzido por um método como descrito acima, em que o produto de fermentação é selecionado a partir de ácidos carboxílicos e graxos, ácidos dicarboxílicos, ácidos hidroxilcarboxílicos, ácidos hidroxil di-carboxílicos, ácido hidroxil-graxos, metilglioxal, mono-, di-, ou poli- alcoóis, alcanos, alquenos, aromáticos, aldeídos, cetonas, ésteres, biopolímeros, proteínas, peptídeos, aminoácidos, vitaminas, antibióticos, e produtos farmacêuticos.
[0071] Opcionalmente, o produto é gasolina enriquecida com etanol, querosene de aviação, ou biodiesel.
[0072] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido produto de consumidor, um precursor de um produto de consumidor, ou um ingrediente de um produto de consumidor de acordo como descrito acima, em que o produto de consumidor tem uma proporção de carbono-14 para carbono-12 de cerca de 2,0 x 10-13 ou mais.
[0073] Opcionalmente, o produto de consumidor incluindo um ingrediente de acordo como descrito acima e um ingrediente adicional produzido a partir de uma matéria prima que não o material lignocelulósico.
[0074] Opcionalmente, o ingrediente e o ingrediente adicional produzido a partir de uma matéria prima que não o material lignocelulósico são essencialmente da mesma composição química.
[0075] Opcionalmente, o produto consumível inclui uma molécula marcadora a uma concentração de pelo menos 100 ppb.
[0076] Opcionalmente, a molécula marcadora é selecionada a partir do grupo consistindo em furfural, hidroxi-metil furfural, produtos de furfural ou condensação de hidroxi-metilfurfural, compostos de cor derivados da caramelização do açúcar, ácido levulínico, ácido acético, metanol, ácido galturônico, e glicerol.
[0077] Em algumas modalidades exemplares da invenção, é fornecido um método incluindo: (a) desacidificação de um hidrolisado de ácido incluindo sacarídeos totais em uma proporção para (sacarídeos totais + água) > 0,20 em peso para produzir um mistura de açúcar with sacarídeos totais em uma proporção para (sacarídeos totais + água) > 0,35; a mistura incluindo monossacarídeos, a mistura tendo dissacarídeos em uma proporção para sacarídeos totais > 0,05; e (b) hidrolização enzimaticamente da mistura com uma enzima capaz de catalisar a hidrólise das ligações alfa na mistura de modo que pelo menos 10% dos dissacarídeos sejam convertidos para monossacarídeos; e (c) conversão de pelo menos uma porção dos sacarídeos em um produto de conversão.
[0078] Opcionalmente, a mistura de açúcar inclui oligossacarídeos superiores.
[0079] Opcionalmente, pelo menos 10% dos oligossacarídeos superiores são hidrolisados.
[0080] Opcionalmente, o hidrolisado de ácido é o resultado da hidrólise contra corrente.
[0081] Opcionalmente, o hidrolisado de ácido é o resultado da hidrólise realizada a uma temperatura de menos de 25°C.
[0082] Opcionalmente, a desacidificação inclui a extração com um extrator incluindo an álcool.
[0083] Opcionalmente, a desacidificação é realizada a uma temperatura de menos de 80°C.
[0084] Opcionalmente, a hidrolização enzimaticamente inclui uso de uma enzima capaz de catalisar a hidrólise de ligações beta.
[0085] Opcionalmente, a enzima inclui pelo menos uma enzima selecionada a partir do grupo consistindo em amilases celulases, hemicelulases, transglucosidases, glucoamilases, alfa-glucosidases e pululanases.
[0086] Opcionalmente, a hidrolização enzimaticamente inclui uso de uma enzima imobilizada.
[0087] Opcionalmente, pelo menos uma porção da conversão é realizada simultaneamente com a hidrolização enzimaticamente.
[0088] Opcionalmente, a razão de sacarídeos totais para (sacarídeos totais + água) é > 0,15 during the hidrolização enzimaticamente.
[0089] Opcionalmente, a hidrolização enzimaticamente inclui incubação da mistura com um micro-organismo.
[0090] Opcionalmente, a conversão inclui fermentação.
[0091] Opcionalmente, a mistura de açúcar inclui pelo menos uma pentose em uma proporção para sacarídeos totais > 0,05.
[0092] Opcionalmente, a desacidificação inclui extração do hidrolisado, com um primeiro extrator incluindo um solvente S1 para formar um primeiro extrator portando HCl e uma solução de açúcar reduzido em HCl.
[0093] Opcionalmente, a desacidificação inclui a separação cromatograficamente da solução de açúcar reduzido em HCl para produzir um corte de monômero enriquecido com monossacarídeo e um corte de ácido enriquecido em dissacarídeos e oligossacarídeos superiores.
[0094] Opcionalmente, a desacidificação inclui a extração subsequente da solução de açúcar reduzido em HCl com um segundo extrator incluindo S1 e um segundo solvente (S2).
[0095] Opcionalmente, o S1 da extração e a extração subsequente cada independentemente inclui pelo menos um membro selecionado a partir do grupo consistindo em alcoóis, cetonas e aldeídos tendo pelo menos 5 átomos de carbono e combinações das mesmas.
[0096] Opcionalmente, o segundo extrator é caracterizado por pelo menos um de: um delta-P maior do que o delta-P do primeiro extrator por pelo menos 0,2 MPa1/2; e um delta-H maior do que o delta-H do primeiro extrator por pelo menos 0,2 MPa1/2.
[0097] Opcionalmente, S2 inclui pelo menos um membro selecionado a partir do grupo consistindo em C1-C4 mono- ou poli-alcoóis, aldeídos e cetonas.
[0098] Opcionalmente, a razão de HCl para sacarídeos totais na mistura de açúcar é < 0,03 em peso.
[0099] A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos neste documento têm o mesmo significado como comumente entendido por uma pessoa versada na técnica a que pertence esta invenção. Embora os materiais e métodos adequados sejam descritos abaixo, materiais e métodos similares ou equivalentes aos descritos neste documento podem ser usados na prática da presente invenção. Em caso de conflito, a especificação da patente, incluindo definições, vai controlar. Todos os materiais, métodos e exemplos são ilustrativos apenas e não se destinam a ser limitantes.
[00100] Como usado aqui, os termos “compreendendo” e “incluindo” ou variantes gramaticais dos mesmos podem ser tidos como especificando a inclusão dos recursos declarados, números inteiros, ações, rázões ou componentes sem impedir a adição de um ou mais recursos adicionais, números inteiros, ações, relações, componentes ou grupos dos mesmos. Este termo é mais amplo do que e inclui os termos "consistindo em" e "consistindo essencialmente em", como definido pelo Manual de Procedimento de Exame de Patente do Escritório de Marcas e Patentes dos Estados Unidos.
[00101] O termo "método" refere-se a maneiras, meios, técnicas e procedimentos para realizar uma determinada tarefa incluindo, mas não limitado a, essas maneiras, meios, técnicas e procedimentos conhecidos, ou facilmente desenvolvidos de maneiras, meios, técnicas e procedimentos conhecidos pelos profissionais de arquitetura e/ou ciência da computação.
[00102] Porcentagens (%) e/ou razões de açúcares (sacarídeos) para uma mistura total, bem como as razões de vários açúcares em relação uns aos outros (por exemplo, monossacarídeos para dissacarídeos) são P/P (peso por peso), salvo indicação em contrário. Porcentagens (%) e/ou razões de HCl também são expressas como P/P (peso por peso), a menos que indicado o contrário.
[00103] Para entender a invenção e ver como ela pode ser realizada na prática, modalidades serão agora descritas, por meio de exemplo apenas e não limitação, com referência às figuras de acompanhamento. Nas figuras, estruturas similares e idênticas, elementos ou suas partes que aparecem em mais de uma figura são geralmente rotulados com as mesmas referências ou similares nas figuras em que aparecem. As dimensões dos componentes e características mostradas na figura são escolhidas principalmente para conveniência e clareza de apresentação e não estão necessariamente em escala. As figuras anexadas são: Fig. 1 é uma visão geral esquemática de um sistema ilustrando o contexto industrial de algumas modalidades exemplares da invenção; Figs. 2a e 2b são cada diagramas de fluxo simplificados dos métodos de acordo com as modalidades exemplares da invenção; Fig. 3 é um diagrama de fluxo simplificado de um método de acordo com uma modalidade exemplar da invenção; Figs. 4a e 4b são cada diagramas de fluxo simplificados dos métodos de acordo com as modalidades exemplares da invenção; Fig. 5 é um diagrama de fluxo simplificado de um método de acordo com uma modalidade exemplar da invenção; e Fig. 6 é um diagrama de fluxo simplificado de uma porção do método ilustrado na Fig. 5 em maior detalhe de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.
[00104] As modalidades da invenção referem-se às misturas de açúcar, sua preparação e uso. Especificamente, algumas modalidades da invenção podem ser usadas como substratos para fermentação microbiana. Opcionalmente, os microrganismos específicos utilizados são selecionados para utilizar um ou mais açúcares presentes na mistura. Alternativamente ou adicionalmente, algumas modalidades da invenção referem-se ao ajuste de uma ou mais razões de componente dentro de uma mistura para tornar a mistura mais valiosa para uma aplicação a jusante específica.
[00105] Os princípios e o funcionamento dos métodos de acordo com as modalidades exemplares da invenção podem ser melhor compreendidos tendo como referência os desenhos e descrições de acompanhamento.
[00106] Antes de explicar pelo menos uma modalidade da invenção em detalhe, deve ser entendido que a invenção não é limitada em sua aplicação aos detalhes estabelecidos na seguinte descrição ou exemplificados pelos Exemplos. A invenção é capaz de outras modalidades, ou de ser praticada ou realizada de várias maneiras. Também, deve ser entendido que a fraseologia e a terminologia empregadas neste documento tem o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes.
[00107] Fig. 1 é um diagrama esquemático simplificado de um sistema para a hidrólise ácida de um substrato lignocelulósico geralmente indicado como 100. O sistema retratado 100 inclui um reator de hidrólise principal 110 adaptado para receber uma entrada de substrato lignocelulósico 112. Opcionalmente, o substrato 112 é fornecido como lascas de madeira, embora qualquer material lenhoso conforme descrito no fundamento possa ser usado em vez de madeira.
[00108] O substrato 112 é posto em contato com uma solução de HCl concentrada em reator 110 e hemicelulose e/ou celulose no substrato são hidrolisadas para produzir uma mistura de açúcares solúveis e lignina residual. Estes materiais são coletados separadamente como fluxo de lignina 120 e mistura de açúcar 130, cada qual contendo uma grande quantidade de HCl.
[00109] Uma vez que o ácido atua como um catalisador, ele não é consumido no processo. Além disso, o teor de acidez residual do produto e os co-produtos devem ser baixos a fim de permitir a sua utilização. A recuperação do ácido a partir do hidrolisado deve ser conduzida sob condições para minimizar a degradação térmica.
[00110] Detalhes dos sistemas e métodos de hidrólise exemplares são descritos em detalhes nos pedidos provisórios copendentes U.S. 61.483.777 e 61.487.319, cada um dos quais é totalmente incorporado aqui a título de referência.
[00111] Este pedido está preocupada principalmente com o processamento da mistura de açúcar 130. O processamento inclui a remoção de HCl e/ou ajuste da mistura para alcançar uma ou mais razões desejadas dos componentes da mistura (por exemplo, monossacarídeos e/ou dissacarídeos). Este processamento é realizado em um módulo de refino de açúcar, aqui designado genericamente como 200.
[00112] Opcionalmente, a mistura de açúcar adicional é recuperada a partir do fluxo de lignina 120 conforme descrito no pedido provisório co-pendente US 61.491.243, que é totalmente incorporado neste documento a título de referência. Em algumas modalidades exemplares da invenção, esta mistura de açúcar adicional é roteada para o módulo de refino 200. De acordo com várias modalidades exemplares da invenção esta mistura de açúcar adicional aumenta um rendimento total de açúcar e/ou altera uma composição da mistura.
[00113] Como será explicado em maior detalhe adiante, o módulo de refino 200 emprega um fluxo de solvente orgânico 155 (setas sólidas) para extrair o HCl 140 (setas tracejadas) da mistura de açúcar 130.
[00114] Açúcares desacidificados 230 são o produto principal do módulo de refino 200. O módulo 200 também produz um fluxo de HCl 140 misturado com solvente 155 (retratado como setas paralelas tracejadas e sólidas respectivamente para maior clareza) que é canalizado para um módulo de recuperação de solvente/HCl 150. O módulo de recuperação 150 separa HCl 140 do solvente 155. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a separação é por destilação. HCl 140 é reciclado para o reator de hidrólise 110 e o solvente 155 é reciclado para o módulo de refino 200.
[00115] Açúcares desacidificados 230 podem ser usados em vários processos de conversão industrial, como descrito adiante. Opcionalmente, ajustes adicionais são feitos no açúcar desacidificado 230 antes destes processos de conversão, conforme descrito abaixo.
[00116] Algumas modalidades exemplares da invenção referem-se às misturas de açúcar. Em algumas modalidades exemplares da invenção, as misturas podem ser caracterizadas como: contendo monossacarídeos (ex., hexoses como glucose e/ou galactose e/ou manose) e tendo uma razão de oligossacarídeos para sacarídeos totais >0,06. Opcionalmente, a mistura inclui dissacarídeos e uma razão de dissacarídeos para sacarídeos totais >0,05. Opcionalmente, a mistura inclui uma pentose (ex., xilose e/ou arabinose e/ou ribose e/ou lixose) e uma razão de pentose para sacarídeos totais > 0,05. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a mistura inclui pelo menos uma di-glicose alfa-ligada (glucose ligada à glucose) e/ou pelo menos uma di-glicose beta-ligada. Opcionalmente, a mistura é caracterizada por uma razão de oligossacarídeos superiores para sacarídeo total < 0,2.
[00117] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção a di-glicose alfa-ligada inclui um ou mais dos maltose, isomaltose e trealose e a di-glicose beta-ligada inclui um ou mais dos gentiobiose, soforose e celobiose.
[00118] Em algumas modalidades exemplares da invenção a razão de pelo menos uma da referida di-glicose alfa-ligada e referida di-glicose beta-ligada em relação ao teor de sacarídeo total é > 0,01, opcionalmente > 0,03.
[00119] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a di-glicose alfa-ligada inclui maltose e/ou isomaltose e/ou trealose e/ou kojibiose e/ou nigerose. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a di-glicose beta-ligada inclui gentiobiose e/ou soforose e/ou celobiose e/ou laminaribiose e/ou beta-trealose.
[00120] Em algumas modalidades exemplares da invenção, uma proporção da di-glicose alfa-ligada e/ou a di-glicose beta-ligada é pelo menos 0,01, opcionalmente pelo menos 0,02, opcionalmente pelo menos 0,03 em relação aos sacarídeos totais.
[00121] De acordo com algumas modalidades exemplares, a mistura inclui várias di-glicoses alfa- ligadas e a proporção combinada destas di-glucoses para sacarídeos totais é pelo menos 0,03. De acordo com ainda com outra modalidade, a mistura inclui várias di-glicoses beta-ligadas e a proporção combinada para sacarídeos totais destas di-glicoses beta-ligadas é pelo menos 0,03.
[00122] Fig. 2a é um diagrama de fluxo simplificado ilustrando um método exemplar de fazer misturas de açúcar como descrito acima indicado geralmente como 202. De acordo com o método ilustrado um material lignocelulósico é hidrolisado 210 em HCl. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a hidrólise 210 emprega um meio contendo a razão de HCl para (HCl + água) > 0,37 em peso. A hidrólise 210 rende um hidrolisado 212 compreendendo sacarídeos totais para (sacarídeos totais + água) >0,20 em peso. O método ilustrado também inclui a desacidificação 220 do hidrolisado 212 para formar um hidrolisado desacidificado 222 compreendendo: (i) a razão de sacarídeos totais para (sacarídeos totais + água) >0,35 e; (ii) a razão de dissacarídeos totais para sacarídeos totais >0,05. Opcionalmente, um aumento na concentração de sacarídeo resultante da desadificação 220 contribui para um aumento no valor.
[00123] O método 202 também inclui o ajuste 230 de uma composição de hidrolisado desacidificado 222 para formar uma mistura de açúcar como descrito acima. De acordo com várias modalidades exemplares da invenção o ajuste 230 inclui, mas não é limitado a, uma ou mais da concentração, diluição, polimento, tratamento de carbono ativo, cromatografia de troca iônica e oligomerização enzimática (ex., para formar dímeros). Opcionalmente, glicosiltransferases são empregadas.
[00124] Fig. 2b é um diagrama de fluxo simplificado ilustrando um método exemplar adicional de fazer misturas de açúcar como descrito acima indicado geralmente como 204. O método ilustrado 204 inclui hidrolização 210 para produzir hidrolisado 212 como descrito para o método 202.
[00125] No entanto, no método ilustrado 204 a desacidificação 225 do hidrolisado 212 rende um hidrolisado desacidificado compreendendo uma mistura 240 de acordo com uma modalidade exemplar da invenção como descrito acima.
[00126] Com relação aos métodos 202 e/ou 204 a hidrólise 210 é opcionalmente realizada em um modo de operação contra-corrente e/ou a uma temperatura de menos de 25°C. Em algumas modalidades exemplares da invenção, o material lignocelulósico hidrolisado inclui conífera, opcionalmente pinheiro.
[00127] De acordo com várias modalidades exemplares dos métodos 202 e/ou 204 a desacidificação 220 ou 225 inclui a extração seletiva de HCl com um álcool. Em algumas modalidades exemplares da invenção, o álcool tem uma solubilidade em água de menos de 15%, ex., um álcool com 5 a 8 átomos de carbono. Opcionalmente, alguma água é extraída com o HCl. Opcionalmente; a desacidificação é realizada a uma temperatura de menos de 80°C.
[00128] Fig. 3 é um diagrama de fluxo simplificado ilustrando um método exemplar da desacidificação da mistura de açúcar como descrito acima indicado geralmente como 300. De acordo com o método ilustrado a preparação incluindo HCl e a mistura de açúcar como descrita acima é fornecida 310 e desacidificada 320. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a desacidificação 320 inclui a extração seletiva de HCl com um álcool. Opcionalmente, hexanol ou 2-etil-1-hexanol é empregado para esta extração. Opcionalmente, a desacidificação 320 é realizada a uma temperatura de menos de 80°C, opcionalmente menos de 70°C e opcionalmente menos de 60°C.
[00129] Como usado aqui, "extração seletiva" indica que a razão de HCl/carboidrato no extrato é maior do que a razão no hidrolisado ácido, opcionalmente pelo menos 5 vezes maior, opcionalmente pelo menos 10 vezes.
[00130] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a desacidificação é realizada de acordo com os métodos divulgados no pedido de patente Israelense co- pendente IL 206.152 o qual é totalmente incorporado aqui a título de referência.
[00131] Fig. 4a é um diagrama de fluxo simplificado ilustrando um método exemplar de produzir um produto de fermentação a partir da mistura de açúcar como descrito acima indicado geralmente como 402. De acordo com o método ilustrado a fermentador é fornecido 410 e um meio compreendendo a mistura de açúcar como descrito acima é fermentado 420 para produzir um produto de fermentação 430.
[00132] Fig. 4b é um diagrama de fluxo simplificado ilustrando um método exemplar de produzir um produto de fermentação a partir de uma mistura de açúcar como descrito acima indicado geralmente como 404. De acordo com o método ilustrado a fermentador é fornecido 410 e um meio compreendendo um hidrolisado desacidificado como descrito acima ou uma preparação desadificada como descrito acima é fermentado 422 para produzir um produto de fermentação 432.
[00133] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção produto de fermentação 430 e/ou 432 inclui um álcool e/ou um ácido carboxílico e/ou um aminoácido e/ou um monômero para a indústria de polímero e/ou uma proteína.
[00134] Um produto de fermentação comum é etanol, que pode ser útil, por exemplo, como um combustível. Por exemplo, etanol pode ser adicionado à gasolina para produzir "mistura de gasolina e álcool" como é comumente feito nos Estados Unidos, ou usado como um próprio combustível como comumente feito no Brasil.
[00135] Opcionalmente, o produto de fermentação é uma proteína. Em algumas modalidades exemplares da invenção, a proteína é uma proteína heteróloga e um dissacarídeo na mistura de açúcar dispara um elemento regulador induzível em um constructo contendo uma sequência codificando a proteína. Em algumas modalidades exemplares da invenção, aumentando uma quantidade e/ou razão de um dissacarídeo especifico na mistura de açúcar contribui para um rendimento aumentado do produto de fermentação 430 e/ou 432 por unidade da mistura de açúcar no meio fermentado 420 e/ou 422.
[00136] Fig. 5 é um diagrama de fluxo simplificado ilustrando um método exemplar para a produção de um produto de conversão a partir de uma mistura de açúcar como descrito acima indicado geralmente como 500.
[00137] De acordo com o método ilustrado, um hidrolisado de ácido (como descrito acima) incluindo sacarídeos totais to (sacarídeos totais + água) > 0,20 em peso é desacidificado 510 para produzir uma mistura de açúcar 520 com uma razão de sacarídeo total para (sacarídeo total + água) > 0,35 incluindo monossacarídeos e tendo uma razão de dissacarídeos para sacarídeos totais > 0,05. Esta mistura é uma mistura de açúcar exemplar como descrito acima.
[00138] O método exemplar ilustrado 500 também inclui a hidrolização enzimaticamente 522 da mistura de açúcar com uma enzima capaz de catalisar hidrólise das ligações alfa na mistura de modo que pelo menos 10%, opcionalmente pelo menos 20%, opcionalmente pelo menos 30% dos dissacarídeos sejam convertidos para monossacarídeos. A frase "capaz de catalisar a hidrólise das ligações alfa" indica qualquer enzima com pelo menos 5% da atividade da alfa amilase com relação às ligações alfa. Opcionalmente, pelo menos 10% dos di-sacarídeos e sacarídeos superiores são hidrolisados para liberar monossacarídeos adicionais. Opcionalmente, sacarídeos superiores liberam dissacarídeos adicionais.
[00139] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a hidrolização enzimaticamente 522 é realizada sem ter que concentrar soluções de sacarídeo diluídas, i.e. a hidrólise enzimática é realizada a concentração de açúcar relativamente alta.
[00140] O método ilustrado também inclui a conversão 530 de pelo menos uma porção de sacarídeos em um produto de conversão 540.
[00141] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção a conversão inclui fermentação e/ou conversão química. Conversão química pode ser, por exemplo, conversão catalítica.
[00142] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção, a conversão e/ou hidrólise enzimática pode cada ser realizada em vários estágios em várias sequências.
[00143] Opcionalmente, um ou mais processos de conversão são realizados entre fases de hidrólise enzimática. Alternativamente ou adicionalmente, uma ou mais fases da hidrólise enzimática são realizadas entre processos de conversão.
[00144] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a mistura de açúcar compreende oligossacarídeos com pelo menos três unidades de açúcar.
[00145] Em algumas modalidades exemplares da invenção, o hidrolisado de ácido inicial resulta da hidrólise contra corrente. Opcionalmente, a hidrólise ácida é realizada a uma temperatura de menos de 25°C.
[00146] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a desacidificação 510 inclui extração com um extrator incluindo um álcool. Opcionalmente, desacidificação 510 é realizada a uma temperatura de menos de 80°C.
[00147] Em algumas modalidades exemplares da invenção, hidrolização enzimaticamente 522 inclui hidrolização ligações beta.
[00148] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção hidrolização enzimaticamente 522 inclui o uso de pelo menos uma de uma enzima pertencente à EC 3.2.1 de acordo com o Comitê de Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (NC- IUBMB), Recomendações de Nomenclatura de Enzima. Esta classe de enzimas inclui, mas não é limitada a, amilases celulases, hemicelulases, transglucosidases, glucoamilases, alfa-glucosidases e pululanases. Opcionalmente, uma alfa amilase e/ou uma beta amilase e/ou uma 1-4 alfa glucosidase são empregadas.
[00149] Opcionalmente, uma ou mais destas enzimas pode ser fornecida como parte de um coquetel de enzimas e/ou um extrato celular incluindo outras enzimas não definidas.
[00150] Em algumas modalidades exemplares da invenção, uma enzima imobilizada é usada para a hidrolização enzimaticamente 522. Opcionalmente, a imobilização contribui para a hidrólise de um grande número de ligações por molécula da enzima.
[00151] Em algumas modalidades exemplares da invenção, pelo menos uma porção da conversão 530 é realizada simultaneamente com a hidrolização enzimaticamente 522. Opcionalmente, este processamento simultâneo impede a construção de produtos da hidrólise o que pode afetar adversamente a cinética da hidrólise da enzima. Para os fins desta especificação e reivindicações anexas o termo "simultaneamente" é usado neste sentido aceito pela técnica (i.e. sacarificação simultânea e fermentação).
[00152] Opcionalmente, a razão de sacarídeos totais para (sacarídeos totais + água) > 0,15, opcionalmente > 0,2 é mantida durante a hidrolização enzimática.
[00153] De acordo com algumas modalidades exemplares, a hidrolização enzimaticamente 522 inclui uma reação única, ou reações temporalmente e/ou distintas, tais reações diferem, na composição de enzimas empregadas e/ou na temperatura e/ou no pH.
[00154] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a hidrolização enzimaticamente 522 inclui fermentação com micro-organismos que produzem a enzima(s) desejada.
[00155] Alternativamente ou adicionalmente, a conversão 530 compreende fermentação.
[00156] Opcionalmente, mistura de açúcar 520 inclui pelo menos uma pentose e uma razão entre pelo menos uma pentose e sacarídeos totais é > 0,05 em peso.
[00157] Fig. 6 é um diagrama de fluxo simplificado que ilustra algumas maneiras exemplares nas quais a desacidificação 510 da Fig. 5 pode ser realizada.
[00158] Nas modalidades exemplares ilustradas da invenção, a desacidificação 510 inclui a extração 511 do hidrolisado com um primeiro extrator incluindo um solvente SI para formar um primeiro extrator portando HCl 612 e uma solução de açúcar reduzida em HCl 614. Opcionalmente, o primeiro extrator inclui 70, 80, 90, 95 ou substancialmente 100% do solvente S1. No entanto, HCl pode estar presente na solução de açúcar 614 em um nível inaceitável. Se esse for o caso, uma ou mais estratégias de separação adicionais podem ser opcionalmente empregadas.
[00159] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção o HCl residual na solução de açúcar reduzido em HCl 614 é removido pela separação cromatográfica 620 e/ou por uma extração subsequente 630 com um segundo extrator incluindo S1 e um segundo solvente (S2). Opcionalmente, a concentração de solvente total no segundo extrator é 50, 60, 70, 80, 90, 95 ou substancialmente 100% ou porcentagens intermediárias.
[00160] Nestas modalidades exemplares da invenção que empregam a separação cromatográfica 620, a solução de açúcar 614 é separada em um “corte ácido” contendo HCl 624 que é enriquecido em dissacarídeos e sacarídeos superiores em relação aos sacarídeos totais e um "corte de monômero" 622 enriquecido em monossacarídeos em relação aos sacarídeos totais. Em algumas modalidades exemplares da invenção, o corte ácido 624 é sujeito ao tratamento adicional para separar sacarídeos do HCl e/ou para ajustar uma razão de monossacarídeos para sacarídeos totais. As técnicas de separação cromatográfica exemplares são divulgadas no pedido co-pendente IL 211093 que é totalmente incorporado aqui a título de referência.
[00161] Nestas modalidades exemplares da invenção que empregam uma extração subsequente 630, há uma transferência seletiva de HCl para o segundo extrator para formar um segundo extrato 634 e o hidrolisado desacidificado 520 ilustrado aqui como mistura de açúcar desacidificada 632. As técnicas de extração subsequente exemplares são divulgadas no pedido PCT co-pendente IL2011/000130 que é totalmente incorporado aqui a título de referência.
[00162] Opcionalmente, o solvente S1 empregado na extração inicial 511 e a extração subsequente 630 inclui um mesmo solvente e/ou um solvente diferente. Solventes S1 empregados nas modalidades exemplares da invenção incluem, mas não estão limitados a alcoóis (ex., hexanol e 2-etil hexanol), cetonas e aldeídos tendo pelo menos 5 átomos de carbono e combinações das mesmas.
[00163] Em algumas modalidades exemplares da invenção, o segundo extrator é caracterizado por um delta-P maior do que o delta-P do primeiro extrator por pelo menos 0,2 MPa1/2 e/ou a delta-H maior do que o delta-H do primeiro extrator por pelo menos 0,2 MPa1/2.
[00164] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção, S2 inclui pelo menos um membro selecionado a partir do grupo consistindo em C1-C4 mono- ou poli-alcoóis, aldeídos e cetonas.
[00165] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a razão de HCl para sacarídeos totais no hidrolisado desacidificado 520 e/ou 632 é < 0,03 em peso.
[00166] Aplicações a jusante potenciais de carboidratos solúveis incluem, mas não estão limitados a, produção de biocombustíveis (ex., etanol, butanol ou hidrocarbonetos), uso na indústria de alimentos (por exemplo, fermentação para ácido cítrico ou goma xantana e conversão de xilose em xilitol para ser usado como um adoçante artificial) e monômeros industrialmente úteis.
[00167] Na medida em que novos processos são desenvolvidos para produção de combustíveis alternativos, tais como ésteres de ácidos graxos e hidrocarbonetos (formados diretamente pela fermentação ou produzidos pela conversão dos produtos de fermentação), a procura por carboidratos solúveis deverá aumentar.
[00168] Por meio de exemplo, espera-se que as misturas de açúcar de acordo com várias modalidades exemplares da invenção sejam úteis na fermentação que emprega promotores induzíveis como aqueles descritas em US 7.713.725 por exemplo.
[00169] Alternativamente ou adicionalmente, espera-se que as misturas de açúcar de acordo com várias modalidades exemplares da invenção sejam úteis na produção das composições de éster graxo como aquelas descritas em, por exemplo, US 2010/0071259.
[00170] Alternativamente ou adicionalmente,espera-se que as misturas de açúcar de acordo com várias modalidades exemplares da invenção sejam úteis na fermentação extrativa tal como descrito em, por exemplo, WO 2009/042950.
[00171] Alternativamente ou adicionalmente, espera-se que as misturas de açúcar de acordo com várias modalidades exemplares da invenção sejam úteis na produção do ácido graxo derivados como descrito em, por exemplo, WO 2008/119082.
[00172] Alternativamente ou adicionalmente, espera-se que as misturas de açúcar de acordo com várias modalidades exemplares da invenção sejam úteis na produção dos peptídeos como descrito em, por exemplo, US 7595173.
[00173] Em resumo, produtos a jusante diretos de misturas de açúcar de acordo com várias modalidades exemplares da invenção resultante da fermentação e/ou conversão (por exemplo, álcoois, ácido lático, ácido acrílico e peptídeo antimicrobiano) deverão dar origem a uma grande variedade de produtos resultantes da transformação destes produtos de conversão. Esses produtos incluem, mas não estão limitados a, combustível de automóvel (por exemplo, para aviões e/ou automóveis), fraldas, produtos de consumo de plástico e tinta.
[00174] Algumas modalidades exemplares da invenção, referem-se a produtos de consumidor e sua fabricação ou preparação.
[00175] Em algumas modalidades exemplares da invenção, a mistura de açúcar de acordo com uma modalidade exemplar da invenção é convertida em um produto de fermentação de acordo com uma ou mais modalidades adicionais da invenção. Opcionalmente, o produto de fermentação inclui pelo menos um membro selecionado a partir do grupo consistindo em alcoóis, ácidos carboxílicos, aminoácidos, monômeros para a indústria de polímero e proteínas.
[00176] Em algumas modalidades exemplares da invenção, o produto de fermentação é processado para produzir um produto de consumidor. Produtos de consumidor exemplares incluem, mas não estão limitados a detergente, produtos a base de polietileno, produtos a base de polipropileno, produtos a base de poliolefina, produtos a base de ácido polilático (polilactídeo), produtos a base de polihidroxialcanoato e produtos a base de poliacrílico.
[00177] Em algumas modalidades exemplares da invenção, o detergente inclui um tensoativo a base de açúcar e/ou um tensoativo a base de ácido graxo e/ou um tensoativo a base de álcool graxo e/ou a enzima derivada de cultura celular.
[00178] Em algumas modalidades exemplares da invenção, o produto a base de poliacrílico inclui um plástico e/ou um piso polonês e/ou um tapete e/ou uma tinta e/ou um revestimento e/ou um adesivo e/ou uma dispersão e/ou um floculante e/ou um elastômero e/ou um vidro acrílico e/ou artigos absorventes (ex., almofadas de incontinência, absorventes higiênicos, produtos de higiene feminina, e fraldas).
[00179] Produtos a base de poliolefina podem ser, por exemplo, jarros de leite, garrafas de detergente, potes de margarina, recipientes de lixo, tubos de água, artigos absorventes, fraldas, tecidos não tecido (ex., lenços pré- umidecidos), brinquedos de HDPE e embalagens de detergente de HDPE.
[00180] Em algumas modalidades exemplares da invenção, um produto a base de polipropileno é fornecido como artigos absorventes, opcionalmente uma fralda.
[00181] Em outras modalidades exemplares da invenção, um produto a base de polipropileno é fornecido como um item de tecido não tecido, opcionalmente um lenço pré-umidecido.
[00182] Produtos a base de ácido polilático podem ser, por exemplo, embalagem de produtos agrícolas ou produtos lácteos, garrafas de plástico, produtos biodegradáveis e descartáveis.
[00183] Produtos a base de polihidroxialcanoato podem ser, por exemplo, embalagens de produtos agrícolas, garrafas plásticas, papéis revestidos, artigos moldados ou extrudidos, produtos de higiene feminina, aplicadores de tampões, artigos absorventes, não tecidos descartáveis e lenços, roupas cirúrgicas médicas, adesivos, elastômetros, filmes, revestimentos, dispersantes aquosos, fibras, intermediários de produtos farmacêuticos e aglutinantes.
[00184] Opcionalmente, o produto de fermentação inclui pelo menos um membro do grupo consistindo em etanol, butanol, isobutanol, a ácido graxo, a éster de ácido graxo, a álcool graxo e biodiesel. Em algumas modalidades exemplares da invenção, o produto de fermentação é processado para produzir um produto de condensação de isobuteno e/ou um querosene de aviação e/ou gasolina e/ou gasool e/ou combustível diesel e/ou combustível “drop-in” e/ou um aditivo de combustível de diesel e/ou um precursor dos mesmos. De acordo com várias modalidades exemplares da invenção mistura de gasolina e álcool é gasolina enriquecida com etanol ou gasolina enriquecida com butanol.
[00185] Opcionalmente, o produto é um combustível de diesel. Opcionalmente, o produto é gasolina. Opcionalmente, o produto é querosene de aviação. Opcionalmente, o produto é um combustível “drop-in”.
[00186] De acordo com várias modalidades exemplares da invenção um produto de consumidor, um precursor de um produto de consumidor, ou um ingrediente de um produto de consumidor é produzido a partir de um produto de fermentação. Opcionalmente, o produto de consumidor, precursor de um produto de consumidor, ou ingrediente de um produto de consumidor inclui pelo menos um produto de fermentação como descrito acima incluindo um ou mais dos ácidos carboxílicos e graxos, diácidos carboxílicos, ácidos hidroxilcarboxílicos, ácidos hidroxil di-carboxílicos, ácido hidroxil-graxos, metilglioxal, mono-, di-, ou poli- alcoóis, alcanos, alquenos, aromáticos, aldeídos, cetonas, ésteres, biopolímeros, proteínas, peptídeos, aminoácidos, vitaminas, antibióticos, e produtos farmacêuticos. Em algumas modalidades exemplares da invenção, o produto é gasolina enriquecida com etanol, querosene de aviação, ou biodiesel.
[00187] Em algumas modalidades exemplares da invenção, um produto de consumidor, ou um ingrediente de um produto de consumidor de acordo como descrito acima tem uma proporção de carbono-14 para carbono-12 de 1,8 x 10-13, opcionalmente 2,0 x 10-13 ou mais.
[00188] Em algumas modalidades exemplares da invenção, o produto de consumidor inclui um ingrediente como descrito acima e um ingrediente adicional produzido a partir de uma matéria prima que não o material lignocelulósico. Opcionalmente, o ingrediente e o ingrediente adicional são essencialmente da mesma composição química.
[00189] Algumas modalidades exemplares da invenção referem-se a um produto consumível como descrito acima incluindo uma molécula marcadora a uma concentração de pelo menos 100 ppb.
[00190] A molécula marcadora opcionalmente inclui um ou mais dos furfural, hidroxi-metil furfural, produtos de furfural ou condensação de hidroxi-metilfurfural, compostos de cor derivados da caramelização do açúcar, ácido levulínico, ácido acético, metanol, ácido galturônico, e glicerol.
[00191] É esperado que durante a vida desta patente muitas enzimas EC 3.2.1 serão caracterizadas e o escopo da invenção é destinado a incluir todas essas novas enzimas a priori.
[00192] Embora a invenção tenha sido descrita em conjunto com modalidades específicas, é evidente que muitas alternativas, modificações e variações serão evidentes para aqueles versados na técnica. Nesse sentido, é destinado a abraçar todas essas alternativas, modificações e variações que caem dentro do espírito e amplo escopo das reivindicações anexas.
[00193] Especificamente, uma variedade de indicadores numéricos foi utilizada. Deve ser entendido que estes indicadores numéricos podem variar ainda mais, com base em uma variedade de princípios de engenharia, materiais, utilização pretendida e desenhos incorporados à invenção. Além disso, componentes e/ou ações atribuídas às modalidades exemplares da invenção e retratadas como uma única unidade pode ser dividida em subunidades. Por outro lado, os componentes e/ou ações atribuídos às modalidades exemplares da invenção e retratados como ações individuais de sub-unidades podem ser combinadas em uma única ação com a função descrita/ilustrada.
[00194] Alternativamente, ou adicionalmente, características usadas para descrever um método podem ser usadas para caracterizar um aparelho e recursos utilizados para descrever um aparelho podem ser usadas para caracterizar um método.
[00195] Deve ser entendido ainda que os recursos individuais descritos acima podem ser combinados em todas as combinações e sub-combinações possíveis para produzir modalidades adicionais da invenção. Os exemplos dados acima são exemplares na natureza e não se destinam à limitar o escopo da invenção que é definido exclusivamente pelas seguintes reivindicações. Especificamente, a invenção foi descrita no contexto da produção de etanol, mas é amplamente aplicável a qualquer processo de conversão ou fermentação.
[00196] Todas as publicações, patentes e pedidos de patentes mencionados nesta especificação são aqui incorporados em sua totalidade a título de referência na especificação, na mesma medida como se cada publicação individual, patente ou pedido de patente foi especificamente e individualmente indicado para ser incorporado aqui por referência. Além disso, a identificação ou citação de qualquer referência neste pedido não pode ser interpretada como uma admissão de que tal referência esta disponível como técnica anterior à presente invenção.
[00197] O termo "inclui", e "tem" e seus conjugados, como usado aqui significa incluindo, mas não necessariamente limitado a.
[00198] Objetos, vantagens e características novas de várias modalidades da invenção se tornarão aparentes para uma pessoa versada na técnica mediante o exame dos exemplos a seguir, que não se destinam a ser limitantes. Além disso, cada um dos diferentes aspectos e modalidades da presente invenção como delineados acima e como reivindicados na seção de reivindicações abaixo encontra suporte experimental nos exemplos a seguir.
[00199] Agora é feio referência aos exemplos a seguir, os quais junto com as descrições acima, ilustram a invenção de uma maneira não limitante.
[00200] Os materiais e métodos a seguir são usados no desempenho dos experimentos descritos nos exemplos abaixo: Enzimas: Algumas enzimas (Exemplos 1-3) foram da Novozymes (Novozymes A/S; Denmark): Spyrizyme Fuel HS: Glucoamilase com uma atividade α 1-4 e 1-6; 1425 AGU/g atividade declarada; Líquido marrom claro para escuro. Liquozyme SC DS: α-Amilase com 1-4 de atividade; 240 KNU-S/g atividade declarada; Líquido âmbar. As instruções do fabricante são: Spyrizyme Fuel HS : 0,025-0,035% (p/p) de grão "como é" Liquozyme SC DS : n.a. Cellic CTec : 1,5%, 3,0%, e 15% p/p (g enzima/g celulose). Cellic HTech : 0,1-0,5% (p/p TS). Enzimas adicionais foram obtidas da Genencor (Danisco; Genencor, Beloit WI, USA): Spezyme Alpha: <1% atividade da α-Amilase 13,775 (Unidades de Alfa Amilase)/g (min.), termoestável, líquido marrom escuro, pH ideal 5,5-6,5. Transglucosidase L-2000: 1-5% da enzima ativa, tendo atividade α 1-4, líquido amarelo-marrom, pH ideal 4,5-5,5. Os usos recomendados das enzimas (A. Kelley, Genencor) são: Spezyme Alpha: 0,025% Transglucosidase L-2000: 0,01% Accelerase BG: 8% Accelerase DUET: 8% Hidrolisados: Hidrolisados de pinheiro foram utilizados como substrato para análises enzimáticas. Os hidrolisados foram ajustados para conter um TS (Sacarídeos totais) desejado. Todos os experimentos foram realizados no pH 4,0-5,1 a diferentes temperaturas de 50 a 85 °C. Doses de carregamento das enzimas também foram variadas.
[00201] Em todos os experimentos de hidrólise enzimática, o momento 0 (h) refere-se ao espaço em branco (sem enzimas).
[00202] Hidrolisados de pinheiro, bagaço de cana de açúcar e madeira de eucalipto também foram submetidos à análises detalhadas das concentrações de monossacarídeo e dissacarídeo.
[00203] O controle das condições de reação: O hidrolisade foi diluído com água deionizada (DI) e tampão para um TS desejado e pH. A solução de enzima foi adicionada e o fraco foi mantido a uma temperatura selecionada com agitação durante a incubação. Amostras foram retiradas de acordo com um horário experimental e a enzima foi desnaturada por aquecimento e filtrada.
[00204] A composição de sacarídeo das amostras foi analisada por HPLC usando um Varian Prostar® e um Oligossacarídeo Rezex RSO Ag+, coluna de 10 x 200mm e pré- coluna nas condições a seguir: Temp. da Coluna: 80°C, Fase Móvel: Água (grau HPLC), Vazão: 0,3mL/min, Injecção: 5 - 10 μL (dependendo no cone de açúcares), Detector: RI, Temp. do Detector: 40°C. Os resultados da HPLC dos grupos DP são dados em % de área, o eixo x nos gráficos representa tempo (h) e a % da área do eixo y. DP significa grau de polimerização, de modo que DPI refere-se a todos os monossacarídeos, DP2 são todos os dissacarídeos, DP3 são todos os trissacarídeos e DP>3 refere-se aos oligossacarídeos contendo mais de três unidades de açúcar (grupos DP dados como %área).
[00205] A fim de analisar a influência da quantidade de enzima no rendimento total de monossacarídeo, a quantidade de enzima foi titulada e a eficiência da hidrólise enzimática foi medida.
[00206] Em uma primeira série de experimento de hidrólise enzimática o Combustível Spyrizyme HS e Liquozyme SC DS foram empregados.
[00207] Um hidrolisado de pinheiro com 30 TS no pH 4,9 foi hidrolisado com 3mg de solução de enzima/1gr 100% de açúcar a uma temperatura de 62°C com agitação (a enzima era 0,3%). Os resultados são resumidos na Tabela 1. Tabela 1: Combustível Spirizyme HS (3mg de solução de enzima/1 gr 100% de açúcar)
[00208] Para avaliar o impacto do aumento da quantidade de enzima, 33mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar foram empregados. Os resultados são resumidos na Tabela 2. Tabela 2: Combustível Spirizyme HS (33mg solução de enzima/1 gr 100% de açúcar)
[00209] Os resultados resumidos nas Tabelas 1 e 2 demonstram uma tendência em direção à proporção aumentada de sacarídeos DP1 e DP2 às custas dos sacarídeos DP3 e DP>3. Esta tendência aumentou como uma função do tempo.
[00210] Para avaliar o impacto do aumento da quantidade de enzima adicionalmente, 65,6 mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar foram empregados. Os resultados são resumidos na Tabela 3. Tabela 3: Combustível Spirizyme HS (65,6mg solução de enzima/1 gr 100% de açúcar)
[00211] Os resultados apresentados na Tabela 3 indicam que é possível aumentar o rendimento dos monossacarídeos ainda mais.
[00212] Para avaliar o impacto do aumento da quantidade de enzima ainda mais, 282,6 mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar foram empregados. Os resultados são resumidos na Tabela 4. Tabela 4: Combustível Spirizyme HS (282,6mg solução de enzima/1gr 100% de açúcar)
[00213] Os resultados resumidos nas Tabelas 1 a 4 indicam que as enzimas capazes da hidrolização das ligações alfa podem ser empregadas para aumentar as concentrações de monossacarídeo no hidrolisado de ácidos de celulose. A dose de enzima de 282,6 mg produziu o maior rendimento de monossacarídeos.
[00214] No entanto, outras condições podem contribuir para resultados da hidrólise enzimática. Outras condições exemplares incluem, mas não estão limitadas a, temperatura da reação, natureza exatas dos açúcares no hidrolisado em termos de ambos o tipo de ligação e distribuição de comprimento do oligômero.
[00215] Para examinar a influência da %TS no substrato sobre o rendimento de monossacarídeo total, a quantidade de enzima foi titulada novamente contra um hidrolisado similar ao usado no Exemplo 1, mas com quantidades decrescentes de %TS e eficiência da hidrólise enzimática foi medida.
[00216] Um hidrolisado de pinheiro com 15% TS no pH 5,1 foi hidrolisado com 72,8 mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar a uma temperatura de 60°C com agitação (enzima-243 da recomendação do fabricante). Os resultados são resumidos na Tabela 5. Este experimento confirma os resultados apresentados na Tabela 2 do Exemplo 1 e sugere que mais soluções de açúcar diluídas são mais passível da hidrólise enzimática. Tabela 5: Combustível Spirizyme HS (72,8 mg solução de enzima/1 gr 100% de açúcar)
[00217] Um hidrolisado de pinheiro com 5% TS no pH 5,0 foi hidrolisado com 67 mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar a uma temperatura de 62°C com agitação (enzima -233 vezes recomendação do fabricante). Os resultados são resumidos na Tabela 6. Este experimento confirma os resultados apresentados na Tabela 2 do Exemplo 1 e sugere que mais soluções de açúcar diluídas são mais passível da hidrólise enzimática. Tabela 6: Combustível Spirizyme HS (67 mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar)
[00218] Os resultados apresentados na Tabela 6 confirmam que as enzimas capazes da hidrolização das ligações alfa podem ser empregadas para aumentar concentrações de monossacarídeo no hidrolisado de ácidos de celulose.
[00219] A comparação dos resultados apresentados na Tabela 6 com aqueles apresentados nas Tabelas 2 e 5 sugerem que a diluição das soluções de açúcar antes da hidrólise enzimática contribui para um aumento no rendimento de monossacarídeo.
[00220] Novamente, a natureza exata dos açúcares no hidrolisado em termos de ambos o tipo de ligação e distribuição de comprimento do oligômero podem influenciar o rendimento total dos monossacarídeos.
[00221] A fim de determinar se os resultados apresentados acima foram de enzima específica, uma experiência adicional foi conduzida em um 30% TS de hidrolisado usando Liquozyme. Um hidrolisado de pinheiro com 30% TS no pH 6,0 foi hidrolisado com 282,6 mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar a uma temperatura de 85°C com agitação (enzima -942 vezes recomendação do fabricante para Spirizyme). Os resultados são resumidos na Tabela 7. Este experimento confirma os resultados apresentados na Tabela 2 do Exemplo 1 e sugere que mais soluções de açúcar diluídas são mais passível da hidrólise enzimática. Tabela 7: Liquozyme SC DS (282,6 mg solução de enzima/1 gr 100% de açúcar)
[00222] Os resultados apresentados na Tabela 7 indicam que a capacidade das enzimas capazes da hidrolização de ligações alfa para aumentar as concentrações de monossacarídeo no hidrolisado de ácidos de celulose não é específica para o Combustível Spirizyme HS.
[00223] Estes resultados também sugerem que Liquozyme SC DS fornece um rendimento maior de monossacarídeos do que o Combustível Spirizyme HS a 282,6mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar (ver Tabela 4 para comparação). No entanto, a conveniência de uma enzima sobre a outra também pode ser influenciada por outras considerações incluindo, mas não se limitando à disponibilidade, pureza, especificidade da ligação e preço.
[00224] Para examinar a possibilidade de aplicar a hidrólise enzimática aos hidrolisados a partir de substratos não-lenhosos, uma série de experimentos foi realizada nos hidrolisados preparados a partir do bagaço da cana de açúcar. Os hidrolisados usados continham diferentes TS (5%, 20%), os experimentos foram realizados no pH 4,55,1, e em várias temperaturas (50 °C e 60°C). As doses de carregamento das enzimas também foram variadas.
[00225] Um primeiro experimento foi realizado usando Spezyme Alpha a uma concentração de 34,2 mg da solução de enzima/1 gr 100% de açúcar, a uma temperatura de 60°C e no pH 5,1, aplicada a uma hidrolisado de bagaço com 20% TS. Os resultados são resumidos na Tabela 8. Tabela 8: Spezyme Alpha aplicada ao Hidrolisado de Bagaço TS 20% (34,2 mg da solução de enzima, cerca de 137 vezes a recomendação do fabricante)
[00226] Um experimento adicional foi realizado usando Transglucosidase L-2000 a uma concentração de 14,8 mg da enzima/1 gr 100% de açúcar a uma temperatura de 60°C no pH 5,0 aplicada a um hidrolisado de bagaço com 20% TS. Os resultados são resumidos na Tabela 9. Tabela 9: Transglucosidase L-2000 aplicada ao Hidrolisado de Bagaço TS 20% (14,8 mg de enzima; cerca de 148 vezes a recomendação do fabricante)
[00227] Os resultados resumidos nas Tabelas 8 e 9 indicam que a Transglucosidase L-2000 fornece um aumento em monossacarídeos no hidrolisado do bagaço enquanto a Spezyme Alpha não fornece tal aumento.
[00228] Os resultados da Transglucosidase L-2000 (Tabela 9) confirmam que as enzimas capazes da hidrolização das ligações alfa podem ser usadas para aumentar o rendimento dos monossacarídeos.
[00229] Os resultados negativos da Spezyme Alpha apresentados na Tabela 8 sugerem que pode haver inibidores presentes no hidrolisado. Neste estágio não é claro se estes inibidores são específicos ao substrato sujeitos à hidrólise ácida inicial (ex., bagaço de cana de açúcar, ao contrário da madeira de pinheiro) ou são específicos para uma enzima.
[00230] Para obter uma mistura de açúcar, a primeira madeira de pinheiro seca foi introduzida em uma série de reator de hidrólise de seis fases em uma operação contra-corrente conforme descrito no pedido provisório co- pendente US 61/48377 depositado em 9 de maio de 2011 e entitulado "Hydrolysis systems e methods". Este pedido é totalmente incorporado aqui a título de referência.
[00231] Em resumo, uma solução aquosa de 42% HCl foi introduzida continuamente a uma temperatura de 10-15°C por 24 horas. O hidrolisado foi coletado, HCl foi removido por extração e o hidrolisado desacidificado foi concentrado para render uma composição de açúcar. A composição foi analisada por HPLC, os açúcares totais da amostra foram 74,3%. Os resultados da análise de monossacarídeos e dissacarídeos são resumidos nas Tabelas 10 e 11 respectivamente. Os resultados são calculados como % a partir dos sacarídeos totais refratários da amostra (%/RTS). Tabela 10: Monossacarídeos no hidrolisado da primeira madeira de pinheiro
Tabela 1! : Dissacarídeos no hidrolisad o da primeira madeira de pinheiro 
[00232] Os resu Ltados resumido s na Tabela 10 ilustram a presença de pentoses como a Arabinose e Xilose e Ramnose (de-oxi pentose). Uma vez que estas pentoses são propensas à degradação sob duras condições ácidas, sua presença sugere que o projeto contracorrente do reactor de hidrólise contribui para um efeito poupador de pentose.
[00233] Os resultados resumidos na Tabela 11 ilustram a presença de di-glicose alfa-ligada como Trealose e Isomaltose, assim como a presença de di-glicose beta- ligada como Gentiobiose e Soforose.
[00234] Da mesma forma, uma segunda madeira de pinheiro foi hidrolisada, desacidificada e concentrada para 77% TS. Os resultados da análise de monossacarídeos e dissacarídeos são apresentados nas Tabelas 12 e 13 respectivamente. Os resultados são calculados como % a partir dos sacarídeos totais refratários da amostra (%/RTS). Tabela 12: Monossacarídeos no hidrolisado da segunda madeira
Tabela 13: resultados de dissacarídeos no hidrolisado da segunda madeira 
[00235] A segunda madeira de pinheiro também continha 16,7% de oligossacarídeos superiores.
[00236] Os resultados resumidos nas Tabelas 12 e 13 confirmam a presença de pentose, de di-glicose alfa- ligada e de di-glicose beta-ligada. Há diferenças nos perfis de sacarídeos dos hidrolisados das duas fontes de pinheiro.
[00237] Para examinar um efeito da composição do substrato na composição do hidrolisado em termos de açúcar específico, os hidrolisados desacidificados preparados a partir do bagaço da cana de açúcar e madeira de Eucalipto foram analisados como no Exemplo 6.
[00238] Os resultados da análise de monossacarídeos e dissacarídeos a partir do hidrolisado do bagaço de cana de açúcar são apresentados na Tabelas 14 e 15 respectivamente. Os resultados são calculados como % a partir dos sacarídeos totais refratários da amostra (%/RTS). Tabela 14: Resultados dos monossacarídeos no hidrolisado do bagaço de cana de açúcar
Tabela 15: resultados dos dissacarídeos no hidrolisado do bagaço de cana de açúcar 
[00239] Os resultados da análise de monossacarídeos e dissacarídeos do hidrolisado da madeira de eucalipto são apresentados nas Tabelas 16 e 17 respectivamente. Os resultados são calculados como % a partir dos sacarídeos totais refratários da amostra (%/RTS). Tabela 16: resultados dos monossacarídeos no hidrolisado da madeira de eucalipto
Tabela 17: resultads dos dissacarídeos no hidrolisado da madeira de Eucapilto de açucar 
[00240] Os resultados apresentados nas Tabelas 14 a 17, tomados junto com os resultados apresentados nas Tabelas 10 a 13 sugerem que o substrato utilizado para a hidrólise ácida inicial pode influenciar o perfil de sacarídeo do hidrolisado desacidificado resultante.
Claims (14)
1. Hidrolisado lignocelulósico caracterizado pelo fato de que compreende: (i) monossacarídeos; (ii) oligossacarídeos em uma razão para sacarídeos totais maior que 0,06 peso/peso; (iii) dissacarídeos em uma razão para sacarídeos totais maior que 0,05 peso/peso; (iv) pentose em uma razão para sacarídeos totais maior que 0,05 peso/peso; (v) pelo menos uma di-glicose alfa-ligada; (vi) pelo menos uma di-glicose beta-ligada; (vii) um teor de sacarídeos totais de pelo menos 40%; (viii) oligossacarídeos superiores em uma razão para sacarídeos totais inferior a 0,2; e (ix) HCl em uma razão para sacarídeos totais inferior ou igual a 0,03 peso/peso.
2. Hidrolisado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma razão de pelo menos uma da referida di-glicose alfa-ligada e di-glicose beta-ligada em relação aos sacarídeos totais é superior a 0,01.
3. Hidrolisado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma razão de pelo menos uma da referida di-glicose alfa-ligada e di-glicose beta-ligada em relação aos sacarídeos totais é superior a 0,03.
4. Hidrolisado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida di-glicose alfa- ligada inclui pelo menos um membro do grupo que consiste em maltose, isomaltose e trealose.
5. Hidrolisado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida di-glicose beta- ligada inclui pelo menos um membro selecionado a partir do grupo que consiste em gentiobiose, soforose e celobiose.
6. Hidrolisado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que possui um pH entre 4,5 e 5,1.
7. Método para produzir um produto de fermentação a partir de um hidrolisado lignocelulósico desacidificado, o método caracterizado pelo fato de que compreende: (a) hidrolisar (210) um material lignocelulósico (112) em um meio contendo HCl em uma razão para (HCl e água combinados) maior ou igual a 0,37, produzindo assim um hidrolisado (212) compreendendo sacarídeos totais acima de 0,20 em peso; (b) desacidificar (225) o hidrolisado (212) para formar um hidrolisado desacidificado (240), em que a desacidificação (225) compreende extração seletiva do HCl com um álcool; (c) fracionar o hidrolisado desacidificado (240) por: i) separar por cromatografia (620) a solução de açúcar empobrecida em HCl para produzir uma primeira parte (622) enriquecida com monossacarídeo e uma segunda parte (624) enriquecida com oligossacarídeo; ii) extrair (630) o hidrolisado desacidificado com um segundo extrator (634) incluindo o álcool e um segundo solvente (S2) para formar uma mistura de açúcar desacidificada (632); ou iii) uma combinação de i) e ii); (d) fornecer um fermentador (410); e (e) fermentar (420) a primeira parte (622), a segunda parte (624) e a mistrura de açúcar desacidificada (623), ou uma combinação destes, com um microorganismo no referido fermentador para produzir um produto de fermentação (432).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a referida desacidificação (225) é conduzida a uma temperatura inferior a 80 °C.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a hidrólise (210) compreende HCl em uma razão para (HCl e água combinados) superior a 0,41 em peso.
10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a segunda parte (624) enriquecida com oligossacarídeo é submetida a um tratamento adicional para separar os sacarídeos do HCl.
11. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo solvente (S2) compreende um mono ou poliálcool C1-C4, um aldeído, uma cetona ou uma combinação destes.
12. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda ajustar (230) o hidrolisado desacidificado para formar uma mistura de açúcar, em que o ajuste (230) compreende concentração, diluição, polimento, tratamento com carvão ativo, cromatografia de troca iônica e oligomerização enzimática.
13. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o ajuste (230) compreende glicosiltransferases.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que uma razão de HCl para sacarídeos totais no hidrolisado desacidificado (240) é inferior a 0,03 em peso.
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