BR112020004409A2 - métodos e sistemas para propagação de um micro-organismo usando um subproduto residual de fábrica de celulose e / ou fábrica de papel, e métodos e sistemas relacionados - Google Patents
métodos e sistemas para propagação de um micro-organismo usando um subproduto residual de fábrica de celulose e / ou fábrica de papel, e métodos e sistemas relacionados Download PDFInfo
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Abstract
A presente invenção refere-se ao uso de uma fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de fábrica de papel ou celulose para a propagação de micro-organismos (por exemplo, levedura ou bactérias). Se desejado, após a propagação, os micro-organismos podem então ser usados para fermentar um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel em um ou mais bioquímicos. Opcionalmente, uma composição de mosto pode ser incluída no meio de propagação para facilitar a propagação e/ou uma composição de mosto pode ser usada para facilitar a hidrólise enzimática de oligossacarídeos e/ou polissacarídeos em um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel para formar monossacarídeos.
Description
[001]Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório US. No. 62/554.430, depositado em 5 de setembro de 2017, e Pedido de Patente Provisório US. No. 62/554.434, depositado em 5 de setembro de 2017, em que a descrição completa dos ditos pedidos é incorporada aqui por referência.
[002]A presente descrição refere-se a propagar micro-organismos que podem ser utilizados na fermentação. A propagação de micro-organismos envolve a reprodução de micro-organismos para aumentar a quantidade dos ditos micro- organismos.
[003]A presente descrição inclui modalidades de um método de propagação de um micro-organismo, o método compreendendo: a) fornecer um meio de propagação compreendendo uma fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel; b) fornecer uma primeira massa celular de um micro-organismo que pode converter pelo menos uma porção de um ou mais monossacarídeos em um bioquímico; d) combinar o meio de propagação e a primeira massa celular do micro- organismo para formar uma composição de propagação, em que a composição de propagação é exposta a condições para propagar a primeira massa celular do micro- organismo em uma segunda massa celular do micro-organismo.
[004]A presente descrição também inclui modalidades de um sistema para propagar um micro-organismo, o sistema compreendendo: a) uma fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel; b) uma fonte de uma primeira massa celular de um micro-organismo que pode converter um ou mais monossacarídeos em um bioquímico; d) pelo menos um vaso em comunicação de fluido com a fonte de um ou mais monossacarídeos e a fonte da primeira massa celular do micro-organismo, em que pelo menos um vaso é configurado para combinar pelo menos uma porção da fonte de um ou mais monossacarídeos e a fonte da primeira massa celular do micro-organismo para formar uma composição de propagação, em que o vaso também é configurado para expor a composição de propagação a condições para propagar a primeira massa celular do micro-organismo em uma segunda massa celular do micro-organismo.
[005]A presente descrição também inclui modalidades de um método de processamento de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel, em que o método compreende: a) formar uma composição de liquefação, em que a composição de liquefação compreende: i) um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel; ii) um componente estabilizador iônico; e iii) uma ou mais enzimas que podem hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de uma fábrica de celulose ou de papel; b) expor a composição de liquefação a condições para hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel e formar uma composição liquefeita.
[006]A presente descrição também inclui modalidades de um sistema para processamento de subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel, em que o sistema compreende: a) pelo menos um reator de tanque de liquefação contendo uma composição de liquefação, em que a composição de liquefação compreende: i) um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel; ii) um componente estabilizador iônico; e iii) uma ou mais enzimas que podem hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel, em que pelo menos um reator de tanque de liquefação é configurado (adaptado) para expor a composição de liquefação a condições para hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel e formar uma composição liquefeita.
[007]A Figura 1 é um gráfico que mostra os resultados do Exemplo 1.
[008]A Figura 2 é um gráfico que mostra os resultados do Exemplo 2.
[009]A Figura 3 é um gráfico que mostra os resultados do Exemplo 2.
[010]São descritos nas modalidades aqui apresentadas métodos e sistemas para propagação de micro-organismos em uma população maior de micro- organismos. A propagação de um micro-organismo também pode ser chamada de “fermentação de semente”. Após a propagação (“fermentação de semente”), a população maior de micro-organismos pode ser usada para converter um ou mais monossacarídeos em um ou mais bioquímicos (por exemplo, via fermentação), especialmente em escala industrial.
[011]Além de aumentar a contagem de células de um micro-organismo, acredita-se que métodos e sistemas de acordo com a presente descrição podem ajudar a criar um micro-organismo mais robusto durante a propagação usando um meio de propagação que inclui uma fonte de monossacarídeos durante a propagação que é a mesma ou semelhante à fonte de monossacarídeos usada durante a fermentação (por exemplo, um lodo e / ou licor derivado de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel). Isso também pode ser chamado de “condicionar” o micro-organismo.
[012]Os micro-organismos que podem converter um ou mais monossacarídeos em um bioquímico incluem, por exemplo, bactérias e / ou fungos, tal como leveduras. Uma ampla variedade de bioquímicos pode ser produzida por micro-organismos. Em algumas modalidades, um bioquímico inclui um ou mais biocombustíveis, tal como etanol, butanol e similares. Em algumas modalidades, o micro-organismo inclui um ou mais micro-organismos etanologênicos chamados de “etanologenos”. Como usado aqui, um “etanologeno” refere-se a um micro-organismo que pode converter um ou mais monossacarídeos (por exemplo, glicose, xilose e similares) em pelo menos etanol.
[013]Leveduras exemplificativas e outros fungos incluem o gênero Aspergillus, Candida, Pichia (Hansenula), Fanerochaete, Kloeckera (Hanseniaspora), Kluyveromyces, Rhodotorula, Torulopsis, Zygosaccharomyces, Yarrowia e Saccharomyces. Em algumas modalidades, a levedura é uma cepa de levedura Saccharomyces cerevisiae. Em algumas modalidades, o micro-organismo a ser propagado inclui levedura geneticamente modificada, tal como Saccharomyces cerevisiae geneticamente modificada, que pode converter glicose e xilose em um bioquímico tal como etanol.
[014]Uma ampla variedade de tamanhos de populações de micro-organismos (por exemplo, primeira massa celular) pode ser combinada com um meio de propagação para formar uma composição de propagação para propagação (reprodução). Em algumas modalidades, uma primeira massa celular do micro-
organismo é de 5 x 106 células por mililitro de composição de propagação ou menos, 1 x 106 células por mililitro de composição de propagação ou menos, 5 x 105 células por mililitro de composição de propagação ou menos, ou mesmo 1 x 105 células por mililitro de composição de propagação ou menos.
[015]A propagação de um micro-organismo de acordo com a presente descrição inclui a combinação de uma primeira massa celular de um micro-organismo com pelo menos uma fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel sob condições para reproduzir o número de micro-organismos e formar um segundo massa celular que é maior em número de células em comparação com a primeira massa celular.
[016]Uma fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel (fluxo de resíduos) pode funcionar como uma fonte de carbono e / ou como uma fonte de nutrientes para os micro-organismos. Como aqui utilizado, uma “fonte de carbono” refere-se a um ou mais compostos que incluem pelo menos um átomo de carbono e pode ser usado por um micro-organismo principalmente como uma fonte de energia para crescer e / ou reproduzir para criar micro-organismos adicionais. Fontes de carbono exemplificativas incluem monossacarídeos tal como glicose, frutose, galactose, manose, xilose e similares; dissacarídeos tal como lactose, maltose, sacarose, celobiose e similares; oligossacarídeos; polissacarídeos tal como celulose, hemiceluloses, amido, xilano e similares; substratos de carbono único, incluindo apenas um átomo de carbono tal como metanol; e polióis tal como glicerol, mas não limitados a esses. Como usado aqui, uma “fonte de nutrientes” refere-se a um ou mais materiais que podem ser usados por um micro-organismo principalmente como um cofator enzimático e / ou como blocos de construção de moléculas para crescer e / ou reproduzir para criar micro-organismos adicionais. Uma fonte de nutrientes pode ser diferente de uma fonte de carbono ou também pode ser usada como uma fonte de carbono.
[017]Exemplos não limitantes de subprodutos residuais (fluxos) de uma fábrica de celulose ou papel que podem ser usados como uma fonte de um ou mais monossacarídeos de acordo com a presente descrição incluem lodo, licor, combinações dos mesmos, e similares.
[018]Conforme usado aqui, um “lodo” refere-se a um ou mais subprodutos residuais (também chamados de “rejeitos”) de uma fábrica de celulose ou de papel que inclui sólidos dissolvidos e / ou suspensos. Tais lodos incluem fibras relativamente curtas de material celulósico que incluem um ou mais polissacarídeos, tal como hemicelulose e celulose. Em algumas modalidades, um lodo pode incluir um lodo de celulose e / ou um lodo de papel, que são subprodutos das fábricas de celulose e papel, respectivamente.
[019]Os lodos de celulose e / ou de papel podem incluir um ou mais aditivos. Por exemplo, o lodo de papel pode incluir um ou mais aditivos para fabricação de papel, tal como argilas, corantes, tintas e similares.
[020]Como usado aqui, um “licor” refere-se a um ou mais subprodutos residuais (fluxos) de uma fábrica de celulose e / ou de papel e pode incluir água e principalmente sólidos dissolvidos, incluindo um ou mais monossacarídeos. Os monossacarídeos exemplificativos incluem glicose, xilose, manose, galactose, e misturas dos mesmos. Em algumas modalidades, um licor pode incluir quantidades relativamente menores de um ou mais oligossacarídeos e / ou um ou mais polissacarídeos.
[021]Para fins de ilustração, dois exemplos não limitantes de processos de polpação que podem gerar um ou mais subprodutos residuais “licor” como uma fonte de um ou mais monossacarídeos para uso de acordo com a presente descrição incluem processos de polpação química conhecidos como processo kraft (alcalino) e o processo sulfito (ácido). Cada um desses processos usa produtos químicos aquosos para degradar lascas de madeira e recuperar a celulose. Os produtos químicos aquosos formam um licor (licor usado) que inclui substâncias solúveis em água tal como lignina, polissacarídeos tal como hemicelulose (e oligossacarídeos e monossacarídeos do mesmo). O licor usado (um subproduto residual licor) pode ser separado da celulose e usado em um meio de propagação e / ou ser fermentado como descrito aqui abaixo.
[022]No processo kraft, os produtos químicos da polpação incluem hidróxido de sódio e sulfeto de sódio em uma solução conhecida como licor branco. A combinação do licor gasto após a digestão das lascas de madeira no processo kraft e da água de lavagem da celulose é conhecida como licor negro fraco. O licor negro fraco pode ser concentrado através de um sistema evaporador para formar licor negro pesado com um teor de sólidos totais de aproximadamente 55 a 70 por cento. O licor negro pesado pode incluir um ou mais de lignina, hemicelulose, celulose, carbonato de sódio, sulfato de sódio, sulfeto de sódio, hidróxido de sódio, sulfeto de hidrogênio, metil mercaptano, dimetil sulfeto, dimetil dissulfeto, e outros sais inorgânicos. Em algumas modalidades, um licor negro pesado pode incluir 30 a 60 por cento de hemicelulose e celulose com base no peso total do licor negro pesado e 20 a 50 por cento de lignina com base no peso total do licor negro pesado. Em algumas modalidades, o licor negro pesado pode ter um pH na faixa de 11 a 13.
[023]O licor negro pesado pode ser posteriormente processado em uma fábrica de celulose em uma caldeira de recuperação para gerar vapor útil (por exemplo, para uma fábrica de papel) e para permitir a recuperação e reciclagem dos produtos químicos de cozimento como licor verde. A água é tipicamente adicionada para que o licor verde tenha um teor de água de cerca de 70 a 90 por cento em peso total do licor verde. O licor verde pode ter um pH na faixa de 13 a 14. O licor verde resultante pode então ser convertido em licor branco para retornar aos digestores de madeira.
[024]O licor negro, o licor verde e o licor branco também são descritos na
Patente U.S. 8.894.818 (Schinski e outros), em que a totalidade do dito documento de patente é aqui incorporada por referência.
[025]No processo de sulfito, os produtos químicos de polpação podem incluir uma mistura de sulfito de metal (sódio, magnésio, potássio ou cálcio) e sulfito de amônio. O licor gasto após a digestão das lascas de madeira no processo de sulfito é conhecido como licor vermelho ou marrom.
[026]Outros exemplos não limitantes de um licor incluem um licor pré- hidrolisado e um licor COEL. Um licor pré-hidrolisado é derivado de um processo de digestão de lascas de madeira que utiliza vapor e / ou água quente. Um licor “COEL” refere-se a um licor de extração de oxigênio concentrado.
[027]Um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser transportado para uma biorrefinaria para processamento de acordo com a presente descrição. Em algumas modalidades, as instalações de polpação e / ou fabricação de papel podem ser co-localizadas em conjunto com as biorrefinarias para facilitar a transferência de lodo para a biorrefinaria para processamento de acordo com a presente descrição.
[028]Um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel pode ser fornecido a uma biorrefinaria com uma faixa de teor de sólidos totais (sólidos dissolvidos e não dissolvidos). Em algumas modalidades, um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel (lodo ou licor) pode incluir água e pode ter um teor de sólidos totais de 0,5 a 90%, de 2 a 80%, ou mesmo de 20 a 60% (por exemplo, cerca de 40%).
[029]O teor de sólidos de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel pode ser ajustado conforme desejado antes da hidrólise e / ou propagação. Se o teor de sólidos de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel for muito alto, ele poderá ser diluído até um teor de sólidos alvo usando uma variedade de líquidos, tal como a água de processo usada a partir da biorrefinaria e / ou outros subprodutos residuais de fábrica de celulose ou de papel tendo diferentes teores de sólidos. Por exemplo, um licor pode ser usado para diluir um lodo até um teor de sólidos desejado. Se o teor de sólidos de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel for muito baixo, ele poderá ser concentrado por evaporação, centrifugação e / ou combinação com outra composição tendo um teor de sólidos relativamente mais alto. Por exemplo, um lodo pode ser adicionado a um licor para aumentar o teor de sólidos. Em algumas modalidades, um teor de sólidos alvo para um subproduto residual de celulose ou papel (licor e / ou lodo) pode estar na faixa de 10 a 80%, de 20 a 70%, ou mesmo de 25 a 40%.
[030]Em algumas modalidades, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser esterilizado, se desejado, antes da hidrólise e / ou propagação. Por exemplo, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser esterilizado expondo o subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel a uma temperatura na faixa de 101,6º C a 132,2º C (215° F a 270° F) por um período de tempo entre 30 segundos a 5 minutos. O subproduto residual de uma fábrica de celulose ou de papel pode ser agitado (por exemplo, misturado) durante as esterilizações, de modo que o subproduto residual de uma fábrica de celulose ou de papel pode ser uniformemente exposto à temperatura desejada durante todo o processo.
[031]Em algumas modalidades, o pH de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser ajustado, se desejado, antes da hidrólise e / ou propagação. O pH de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser ajustado para um pH na faixa de 4 a 7, ou mesmo 5 a 6. Uma variedade de substâncias, tal como ácido ou base, pode ser usada para ajustar o pH de um subproduto residual de uma fábrica de papel ou celulose. Por exemplo, um licor vermelho tende a ser ácido, portanto uma substância básica pode ser adicionada para aumentar seu pH. Como outro exemplo, o licor negro tende a ser alcalino, de modo que uma substância ácida pode ser adicionada para reduzir seu pH.
[032]Em algumas modalidades, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel inclui um ou mais monossacarídeos como subproduto residual. Em outras modalidades, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel (por exemplo, um licor e / ou um lodo) inclui um ou mais polissacarídeos que precisam ser decompostos em monossacarídeos antes que possam ser utilizados para propagação por um micro-organismo. Em algumas modalidades, um ou mais polissacarídeos em um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel podem ser hidrolisados para formar uma composição sacarificada tendo um ou mais monossacarídeos antes de serem combinados com uma massa celular de micro-organismos para propagação. Alternativamente, se desejado, um ou mais polissacarídeos em um subproduto residual de uma fábrica de papel ou celulose podem ser hidrolisados durante a propagação. Por exemplo, um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel pode ser combinado com uma primeira massa celular de micro-organismos, e uma ou mais enzimas de modo que um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de celulose ou papel possam ser hidrolisados simultaneamente enquanto os micro-organismos se propagam e consomem os um ou mais monossacarídeos que são gerados a partir da hidrólise.
[033]Um exemplo não limitante de hidrólise de um ou mais polissacarídeos em um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel para formar uma composição sacarificada é descrito abaixo.
[034]Em algumas modalidades, dependendo do teor de sólidos não dissolvidos de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel, o subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser liquefeito antes da sacarificação. A liquefação pode ser realizada por várias razões. Por exemplo, se o teor de sólidos não dissolvidos for muito alto, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser relativamente difícil de transportar (por exemplo, bombear) e / ou difícil de agitar (por exemplo, misturar). A liquefação de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel pode reduzir sua viscosidade e facilitar o processamento. A liquefação também pode tornar um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel mais acessível a enzimas e / ou produtos químicos usados na sacarificação.
[035]A liquefação envolve a decomposição de pelo menos polissacarídeos, de modo a reduzir a viscosidade da composição de liquefação, de modo que um teor de sólidos relativamente mais alto possa ser processado posteriormente (por exemplo, sacarificado). Em algumas modalidades, pelo menos um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel; um componente estabilizador iônico; e uma ou mais enzimas podem ser combinados para formar uma composição de liquefação e hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de celulose ou papel. Água (por exemplo, a água que foi tratada por osmose reversa) também pode ser adicionada à composição de liquefação. A água pode ser obtida a partir de uma variedade de fontes, tal como água potável, água de processo (por exemplo, de uma biorrefinaria) e / ou de um subproduto residual de uma fábrica de papel ou celulose licor, conforme descrito aqui. A composição de liquefação pode ser exposta a condições para hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de papel ou celulose e formar uma composição liquefeita.
[036]Em algumas modalidades, apesar de não estar vinculado à teoria, acredita-se que os subprodutos residuais de fábrica de celulose ou papel podem não ter um ou mais componentes que possam facilitar a atividade enzimática durante a hidrólise enzimática de um ou mais polissacarídeos presentes no subproduto residual de fábrica de celulose ou papel. Por exemplo, um ou mais componentes (por exemplo, minerais, sujeira, cinzas) que tipicamente podem estar presentes com matérias- primas, especialmente em escala industrial, podem estar ausentes (por exemplo, devido à lavagem) a um grau indevido em um subproduto residual de celulose ou papel. Se presentes, esses minerais ou outros componentes podem fornecer propriedades de estabilização iônica desejáveis para enzimas em uma composição de liquefação para facilitar a atividade enzimática desejável durante a hidrólise enzimática de um ou mais polissacarídeos presentes nos subprodutos residuais de fábricas de celulose ou papel.
[037]De acordo com a presente descrição, um ou mais ingredientes estabilizadores iônicos podem ser combinados com o subproduto residual de fábrica de celulose ou papel, e uma ou mais enzimas para fornecer uma fonte de íons tendo uma força iônica desejável pelo menos no meio de liquefação e / ou meio de sacarificação para facilitar a atividade enzimática durante a hidrólise enzimática (por exemplo, durante a liquefação e / ou sacarificação). Em algumas modalidades, um componente estabilizador iônico pode incluir um ou mais sais (por exemplo, sal marinho e / ou sal tampão (por exemplo, fosfato de potássio)), uma composição de mosto, licor de maceração de milho, um licor de subproduto residual de fábrica de celulose ou papel, e combinações dos mesmos.
[038]Em algumas modalidades, o ingrediente estabilizador iônico pode incluir uma composição de mosto. Uma composição de mosto pode incluir mosto integral, mosto fino, mosto fino condensado (por exemplo, xarope), bolo úmido, e combinações dos mesmos. O mosto é um subproduto da destilação de um produto de fermentação que inclui um ou mais bioquímicos. Por exemplo, um processo para fazer o mosto integral é um processo de grão de milho em etanol. Em algumas modalidades, uma composição de mosto é derivada de um processo de grão em etanol (por exemplo, processo de grãos moídos em etanol). Em algumas modalidades, o grão moído inclui o grão moído a úmido e / ou o grão moído a seco. Exemplos não limitantes de grãos incluem milho, soja, sorgo, trigo, arroz, cevada, aveia, milho, centeio ou qualquer outro grão que possa ser fermentado. O grão integral moído pode ser usado ou apenas uma ou mais partes do grão podem ser usadas. Por exemplo, os grãos integrais podem ser moídos a seco para fermentação ou fracionados em uma ou mais porções separadas antes da moagem.
Após a moagem, o material de grão moído pode ser posteriormente processado para quebrar os polissacarídeos e / ou oligossacarídeos em um ou mais monossacarídeos, tal como a glicose, que podem ser fermentados, por exemplo, por levedura.
Os métodos de decomposição de polissacarídeos, tal como amido em glicose, incluem, por exemplo, água quente, tal como água quente que inclui um ácido adicionado, tal como ácido sulfúrico.
Os métodos de decomposição do amido em glicose também incluem a hidrólise enzimática, que pode evitar temperaturas relativamente mais altas usadas, por exemplo, no cozimento a jato e, assim, evitar a degradação indevida de outros componentes de grãos que podem ser benéficos para a hidrólise de um lodo, conforme descrito neste documento e / ou para a propagação como aqui descrito.
Um exemplo de tal hidrólise enzimática é descrito na Patente US.
No. 7.842.484 (Lewis) e chamado d sacarificação de amido de grão cru “sem cozimento”. Após a fermentação, o produto de fermentação é destilado em um sistema em que o etanol é removido do mosto fermentado em uma coluna de destilação.
Após a remoção do etanol, o resíduo restante é removido como resíduo de mosto.
O resíduo de mosto é conhecido como “mosto integral”. O mosto integral pode ser opcionalmente processado adicionalmente através de um ou mais sistemas para esclarecer ou separar ainda mais o mosto integral antes de ser entregue a um sistema de propagação.
Por exemplo, o mosto integral pode ser submetido a um processo de separação sólido - líquido para produzir um fluxo de sólidos, também conhecido como bolo úmido, e um fluxo de líquido, também conhecido como mosto fino.
O mosto fino pode ser processado ainda mais para aumentar a concentração de sólidos por evaporação, resultando em mosto fino condensado (xarope). Exemplos de criação de uma composição de mosto são descritos na Patente US.
No. 7.842.484 (Lewis), Patente US.
No. 7.919.291 (Lewis e outros), Pub.
No. 2005/0239181 (Lewis e outros), em que a totalidade dos ditos documentos de patente é aqui incorporada por referência.
[039]Em algumas modalidades, uma composição de mosto pode ser combinada com os outros componentes em uma variedade de quantidades. A quantidade em base volumétrica pode depender de que tipo de composição de mosto é usada. Por exemplo, em algumas modalidades, uma composição de mosto fino tendo um teor de sólidos na faixa de 4 a 10 por cento em uma base seca pode ser incluída em uma quantidade de 1 por cento a 50 por cento em volume da composição total de liquefação (por exemplo, de 5 por cento a 25 por cento em volume da composição total de liquefação, ou mesmo de 5 por cento a 15 por cento em volume da composição total de liquefação). A quantidade em uma porcentagem de sólidos totais pode ser aplicada entre vários tipos de composições de mosto. Por exemplo, em algumas modalidades, um mosto fino ou mosto fino concentrado (xarope) pode ser incluído em uma quantidade na faixa de 0,5 a 0,8 por cento de sólidos em uma base seca da composição total de liquefação.
[040]Em algumas modalidades, o componente estabilizador iônico inclui um sal tampão. Embora os sais tampão podem ser usados para ajustar o pH, eles também podem ser usados para fornecer uma fonte de íons para a atividade enzimática desejável, como descrito aqui. Um sal tampão pode ser combinado com os outros componentes (por exemplo, licor e / ou lodo, enzima, e água) como uma solução tendo uma concentração de sal tampão na faixa de 0,1 M a 10 M. Em algumas modalidades, a razão volumétrica de uma solução de sal tampão para uma composição de mosto pode estar na faixa de 0,05 a 25, ou mesmo 1 a 10.
[041]Em algumas modalidades, um ou mais ingredientes estabilizadores iônicos podem estar presentes em uma quantidade para fornecer uma força iônica desejável, medida por um valor de condutividade. A condutividade de uma composição, tal como uma composição de liquefação, pode ser facilmente medida e relatada em unidades de Sieverts / cm. Em algumas modalidades, um ou mais ingredientes estabilizadores iônicos podem estar presentes em uma quantidade em uma composição de liquefação, de modo que a composição de liquefação tenha uma condutividade na faixa de 1 microSievert / cm a 50 miliSieverts / cm, de 40 microSieverts / cm a 40 miliSieverts ou mesmo de 5 miliSieverts / cm a 30 miliSieverts.
[042]Uma ou mais enzimas que podem hidrolisar os polissacarídeos presentes no subproduto residual de fábrica de celulose ou papel incluem enzimas celulase e enzimas hemicelulose. Em algumas modalidades, as uma ou mais enzimas podem estar presentes em uma quantidade de 0,005 a 0,5 gramas de enzima por grama seca de subproduto residual de fábrica de celulose ou papel, ou mesmo de 0,01 a 0,1 gramas de enzima por grama seca de subproduto residual de fábricas de celulose ou de papel. A hidrólise enzimática da celulose é descrita na Pub. U.S. No. 2011/0250638 (Sjoede e outros), em que a totalidade do dito documento de patente é aqui incorporada por referência.
[043]Depois de combinar o subproduto residual de fábrica de celulose ou papel com uma ou mais enzimas e um componente estabilizador iônico para formar uma composição de liquefação, a composição de liquefação pode ser mantida a uma temperatura na faixa de 45º C a 75º C, ou mesmo de 55º C a 65º C, e um pH na faixa de 4 a 7, ou mesmo de 5 a 6, por um período de tempo na faixa de 5 a 15 horas, ou mesmo de 6 a 10 horas, para formar uma composição liquefeita. Em algumas modalidades, o processo de liquefação pode ser um processo de liquefação contínua alimentando continuamente subprodutos residuais de fábrica de celulose ou papel, enzimas, água e ingredientes estabilizadores iônicos em um reator de tanque agitado contínuo (CSTR) e removendo continuamente a composição liquefeita. As taxas de alimentação e descarga do reator podem ser selecionadas para fornecer o tempo de permanência apropriado no reator. Um CSTR pode facilitar a misturação vigorosa dos conteúdos do reator para facilitar a dispersão das enzimas e fornecer um meio uniforme que conduz à atividade enzimática. Alternativamente, um sistema descontínuo alimentado pode ser usado para liquefação.
[044]Após a liquefação, a composição liquefeita pode ser exposta a condições para formar uma composição sacarificada que inclui monossacarídeos. Em algumas modalidades, os monossacarídeos incluem xilose e / ou glicose. Por exemplo, a composição liquefeita pode ser transferida para um reator de sacarificação em lote e mantida a uma temperatura na faixa de 45º C a 75º C, ou mesmo de 55º C a 65º C, e um pH na faixa de 4 a 7, ou mesmo de 5 a 6, por um período de tempo na faixa de 30 a 60 horas, ou mesmo de 35 a 55 horas, para formar a composição sacarificada.
[045]Em algumas modalidades, a composição sacarificada tem um teor de sólidos totais (sólidos dissolvidos e não dissolvidos) na faixa de 15 a 50 por cento, de 15 a 35, ou mesmo de 20 a 30 por cento. Vantajosamente, esse teor de sólidos pode produzir quantidades suficientes de um ou mais monossacarídeos para gerar populações muito desejáveis de micro-organismos para fermentação subsequente.
[046]Em algumas modalidades, a composição sacarificada não é tratada após ser formada, tal como por filtração e similares. Após a sacarificação, uma primeira massa celular de micro-organismos pode ser adicionada a um meio de propagação que inclui a composição sacarificada de uma maneira de modo que os micro- organismos possam se propagar.
[047]A fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de celulose ou papel pode estar presente em um meio de propagação em uma ampla variedade de quantidades. A quantidade pode depender de uma variedade de fatores. Por exemplo, a quantidade pode depender da quantidade desejada de monossacarídeos e, portanto, pode depender do uso de subproduto residual de uma fábrica de celulose e / ou papel lodo, de um subproduto residual de uma fábrica de celulose e / ou de papel licor, ou se uma combinação de tal lodo e licor é usada. A quantidade também pode depender se o subproduto residual de fábrica de celulose ou papel é hidrolisado antes da propagação ou durante a propagação. A quantidade também pode depender de se uma composição de mosto é incluída para facilitar a hidrólise enzimática, conforme explicado acima. Em algumas modalidades, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel licor ou lodo pode estar presente em quantidade de 1 a 99 por cento em volume do meio de propagação total, de 30 a 99 por cento em volume do meio de propagação total, de 50 a 99 por cento em volume do meio de propagação total, ou mesmo de 80 a 99 por cento em volume do meio de propagação total. Em algumas modalidades, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel lodo pode estar presente em uma quantidade na faixa de 1 a 5 por cento em peso do meio de propagação total.
[048]Em algumas modalidades, a fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel (por exemplo, a composição sacarificada) é a única fonte de carbono e fonte de nutrientes no meio de propagação.
[049]Opcionalmente, um ou mais componentes adicionais podem ser incluídos no meio de propagação. Por exemplo, água adicional pode ser adicionada conforme desejado para ajustar o teor de sólidos. Como outro exemplo, um ou mais componentes adicionais podem ser incluídos no meio de propagação para funcionar como uma fonte de carbono e / ou fonte de nutrientes. Em algumas modalidades, o meio de propagação pode incluir uma composição de mosto (por exemplo, mosto integral, mosto fino, bolo úmido, mosto fino condensado (por exemplo, xarope) e misturas dos mesmos). As composições de mosto são discutidas acima com relação à hidrólise enzimática. Uma composição de mosto adicionada a um meio de propagação pode ser a mesma ou diferente de qualquer composição de mosto que é usada na hidrólise enzimática de um subproduto residual de uma fábrica de papel ou celulose, conforme discutido acima. Embora não esteja limitado pela teoria, acredita- se que uma composição de mosto pode ser usada como um tampão de pH para ajudar a manter um pH que facilita a propagação. A composição de mosto também pode ser uma fonte de íons que podem facilitar a propagação. Como um exemplo, a composição de mosto pode funcionar como um ingrediente estabilizador iônico (como discutido acima) se a hidrólise de um subproduto residual de uma fábrica de papel ou celulose for realizada simultaneamente com a propagação.
[050]A composição de mosto pode ser adicionada a um meio de propagação em qualquer quantidade, de modo a ajudar a reproduzir (propagar) e gerar uma população desejada de micro-organismos dentro de um determinado período de tempo. A quantidade de composição de mosto fornecida pode depender de fatores como o tipo e a quantidade de outras fontes de carbono e / ou de outras fontes de nutrientes presentes, pH de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel, temperatura durante a propagação, período de tempo desejado para a propagação, sólidos totais do meio de propagação, e similares. Em algumas modalidades, o meio de propagação inclui apenas um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel, como descrito aqui, e uma composição de mosto (mosto fino) como as fontes de carbono e de nutrientes. Em algumas modalidades, a composição de mosto pode estar presente em uma quantidade na faixa de 1 a 50 gramas de sólidos secos por litro de meio de propagação, de 5 a 40 gramas de sólidos secos por litro de meio de propagação, ou mesmo de 10 a 30 gramas de sólidos secos por litro de meio de propagação. A relação em peso da composição de mosto para o subproduto residual de fábrica de celulose ou papel pode ser selecionada para facilitar a propagação. A relação em peso pode depender, por exemplo, do teor de sólidos da composição de mosto e do subproduto residual de fábrica de papel ou celulose e / ou do tipo de composição de mosto e do subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel. Em algumas modalidades, a relação em peso da composição de mosto para o subproduto residual de celulose ou papel (licor ou lodo) pode de 0,01 a 40, ou mesmo de 1 a 30 com base no peso seco.
[051]Outro exemplo de componentes adicionais que podem ser incluídos no meio de propagação incluem ureia, amônio, vitaminas, fosfato de diamônio, potassa,
extrato de levedura, combinações dos mesmos, e similares.
[052]Uma primeira massa celular de micro-organismos pode ser combinada com a fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel (e quaisquer outros componentes que fazem parte do meio de propagação, tal como uma composição de mosto) para formar uma composição de propagação. A composição de propagação pode então ser exposta a condições de propagação para propagar a primeira massa celular do micro-organismo em uma segunda massa celular do micro-organismo. Uma composição de propagação pode incluir pelo menos um meio de propagação e uma primeira massa celular do micro-organismo. Em algumas modalidades, o meio de propagação constitui a grande maioria da composição de propagação. Em algumas modalidades, um meio de propagação está presente em uma quantidade de 0,1 a 100 por cento em volume da composição de propagação, 1 a 99 por cento em volume da composição de propagação, ou mesmo 5 a 95 por cento em volume da composição de propagação.
[053]Em algumas modalidades, a composição de propagação é aerada e / ou agitada por pelo menos uma parte do processo de propagação, de modo a ajudar a fornecer níveis suficientes de oxigênio em toda a composição, a fim de promover a respiração aeróbia e, portanto, a reprodução do micro-organismo em vez de, por exemplo, fermentação anaeróbia. Em algumas modalidades, a composição de propagação é aerada por toda a duração da propagação. Taxas de aeração exemplificativas incluem de 0,5 a 1 unidades volumétricas de ar por unidades volumétricas de composição de propagação por minuto (vvm). Os micro-organismos de propagação também são descritos na Patente 9.340.767 (Narendranath); Patente
9.034.631 (Narendranath e outros); Patente No. 8.450.094 (Narendranath e outros); Patente No. 9.234.167 (Narendranath e outros); Patente No. 9.416.376 (Narendranath e outros); Pub.U.S. No. 2015/0368679 (Narendranath e outros); Pub. U.S. No.
2018/0171285 (Narendranath e outros); Pub. WO No. 2017/091361 (Karl); e Pub. WO 2017/218380 (Sarks e outros), em que a totalidade dos ditos documentos de patente é aqui incorporada por referência.
[054]Uma composição de propagação pode ser mantida a uma temperatura na faixa de 20º C a 40º C (por exemplo, cerca de 31º C a 32º C) por um período de tempo de 10 a 40 horas (por exemplo, cerca de 20 a 30 horas) para propagar a primeira massa celular do micro-organismo em uma segunda massa celular do micro- organismo. O pH da composição de propagação pode ser de 5 a 7, ou mesmo de 5 a
6. Se necessário, o pH pode ser controlado pela adição de uma ampla variedade de substâncias controladoras de pH compatíveis com o micro-organismo a ser propagado.
[055]Em algumas modalidades, a segunda massa celular do micro-organismo é pelo menos 200 vezes maior em número do que a primeira massa celular do micro- organismo, pelo menos 1000 vezes maior em número do que a primeira massa celular do micro-organismo, pelo menos 1500 vezes maior em número do que a primeira massa celular do micro-organismo, pelo menos 2000 vezes maior em número do que a primeira massa celular do micro-organismo ou até pelo menos 3000 vezes maior em número do que a primeira massa celular do micro-organismo.
[056]Em algumas modalidades, a segunda massa celular do micro-organismo é de 1 x 107 células por mililitro de composição de propagação ou mais, 5 x 107 células por mililitro de composição de propagação ou mais, 1 x 108 células por mililitro de composição de propagação ou mais, 5 x 108 células por mililitro de composição de propagação ou mais, ou mesmo 1 x 109 células por mililitro de composição de propagação ou mais.
[057]Opcionalmente, um ou mais componentes adicionais podem ser adicionados para formar uma composição de propagação. Por exemplo, água de reposição pode ser adicionada se mais água for desejada.
[058]Depois que uma população desejável de micro-organismos é formada (propagada), então pelo menos uma porção da segunda massa celular de micro- organismos pode ser adicionada a outra fonte de um ou mais monossacarídeos, de modo que pelo menos uma porção da segunda massa celular do organismo possa converter os um ou mais monossacarídeos (por exemplo, xilose e / ou glicose) em um bioquímico (por exemplo, etanol). Por exemplo, pelo menos uma porção da segunda massa celular de micro-organismos pode ser adicionada a outra fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel (como descrito aqui acima). Nota-se que as fontes de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel usado na propagação e fermentação podem ser derivadas via hidrólise de um ou mais de lodo de celulose, licor de celulose, lodo de papel, licor de papel, e misturas dos mesmos e, portanto, podem ser composicionalmente iguais ou diferentes.
[059]Como os métodos e sistemas de acordo com a presente descrição podem processar níveis de sólidos relativamente altos de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel durante a liquefação e / ou sacarificação, isso leva a titulações de etanol desejáveis durante a fermentação, especialmente em uma biorrefinaria em escala comercial onde a liquefação pode operar em um alto nível de sólidos, conforme descrito aqui, em uma base contínua. Em algumas modalidades, a fermentação de uma composição sacarificada (caldo) produzida de acordo com a presente descrição pode produzir uma cerveja tendo pelo menos 5% em volume de etanol, pelo menos 7% em volume de etanol, ou mesmo pelo menos 10% em volume de etanol. EXEMPLO 1
[060]Este exemplo mediu açúcares fermentáveis e a titulação de etanol para composições sacarificadas preparadas de acordo com a presente descrição e tendo 20% de sólidos totais finais e um volume final de 1 litro de pasta, e 30% de sólidos totais finais, e um volume final de 1 litro de pasta. Como pode ser visto na Figura 1, um gráfico mostra açúcares fermentáveis totais versus tempo e titulação de etanol dessa reação versus tempo. As linhas retas mostram a titulação teórica total de etanol.
[061]Para cada tentativa, 178,33 mL de água de osmose reversa, 100 mL de mosto fino (5% de sólidos totais) e 50 mL de tampão fosfato de potássio com pH 5,5 foram misturados em um reator. Foram adicionados 16,5 mL de uma enzima, o que corresponde a uma taxa de carregamento de enzima de 0,066 grama de enzima / grama de sólidos de lodo seco. A enzima foi capaz de facilitar a hidrólise de hemicelulose e celulose. O pH foi mantido de 5,0 a 5,5. O pH foi ajustado com amônia a 10% ou ácido sulfúrico a 10%, conforme necessário. O lodo de polpa foi adicionado “como está”, significando que os sólidos de lodo não foram secos. Para este tamanho de reator, o objetivo final era de 666,67 gramas de sólidos de lodo como está. Inicialmente, 100 gramas de sólidos de lodo foram adicionados e misturados a 55º C a 150 RPM por 1 hora. A seguir, foram adicionados 50 gramas de sólidos de lodo de cada vez, até que todos os 566,67 gramas restantes foram adicionados. Após a adição dos sólidos finais, os conteúdos do reator foram misturados enquanto mantidos a 55º C por um período de tempo adicional. O pH foi mantido na faixa de 5,0 a 5,5 durante toda a liquefação e sacarificação. O teste de 20% de sólidos totais foi hidrolisado por 47 horas, enquanto o teste de 30% de sólidos totais foi hidrolisado por 99 horas. Os dados para a concentração de açúcar durante a hidrólise foram obtidos após as misturas se tornarem líquidas, de modo que os pontos de dados não comecem em zero. No final da sacarificação, a temperatura foi reduzida para 32º C enquanto o pH foi mantido em 5,5. Em seguida 1 grama de levedura ativa / litro foi adicionado ao reator com 4 mL de Lactoside 247™ para controle bacteriano. A fermentação foi deixada progredir por 94 horas (até ponto de 141 horas na Figura 1) para o teste de 20% de sólidos totais e por 120 horas (até o ponto de 219 horas na Figura 1) para o teste de 30% de sólidos totais.
EXEMPLO 2
[062]Este exemplo mostra resultados de fermentação de licor vermelho ao usar levedura propagada no extrato de levedura, peptona, glicose e xilose em comparação com a levedura propagada no extrato de levedura, peptona, glicose, e licor vermelho. As leveduras foram propagadas aerobiamente em frascos Erlenmeyer defletidos de 500 mL com vedantes Air-O-Top. O meio de propagação continha 1% de extrato de levedura, 2% de peptona e 2% de glicose em água de osmose reversa (RO) para ambas as propagações, enquanto uma propagação adicionalmente continha 1% de xilose (em seguida chamada de YEP) e a outra adicionalmente continha licor vermelho a 1% de açúcar total (a seguir chamada de YEPL). As leveduras foram propagadas a 30º C a partir de uma concentração de cerca de 0,01 a 0,02 g / L de concentração de levedura seca a 5 g / L de concentração de levedura seca (~ 20 h para YEP e ~ 24 h para YEPL). Embora não esteja limitada pela teoria, a propagação de YEPL pode ter levado mais tempo por causa do estresse osmótico na levedura devido a um ou mais inibidores (por exemplo, sais tal como sulfato de magnésio) no licor vermelho. A densidade óptica (OD) foi medida a 600 nm usando um espectrofotômetro para determinar a concentração de levedura seca usando uma calibração de OD vs concentração de levedura seca. Com base nas concentrações de levedura seca, uma massa específica de levedura foi obtida a partir de cada propagação usando centrifugação e depois ressuspensa em mosto fino para criar um creme com concentração de levedura seca de 40 g / L. O mosto fino foi derivado de um processo de sacarificação de amido “sem cozimento”, um exemplo descrito na Patente No. 7.842.484 (Lewis). A suspensão de levedura de cada propagação foi então adicionada aos frascos de fermentação a 0,5 g / L ou 5 g / L. Na inoculação, os frascos de fermentação continham, em percentual de volume total, 90% de licor vermelho (pH ajustado para 5,5 usando 30% de hidróxido de amônio), 10% de mosto fino (pH ajustado para 5,5 usando 30% de hidróxido de amônio), 2 ppm de Lactoside
247™ para controle bacteriano, e o creme de levedura mencionado anteriormente. As fermentações foram realizadas usando um Sistema de Produção de Gás ANKOM RF e incubadora de ar com agitação a 32º C por 72 h. O sistema ANKOM mede o desempenho da fermentação medindo cumulativamente a quantidade de dióxido de carbono produzido; presume-se que qualquer dióxido de carbono produzido tenha sido produzido a partir da fermentação do açúcar em etanol.
[063]Os resultados na Figura 2 mostram que foi obtida cinética de fermentação mais rápida e mais cumulativa de dióxido de carbono quando usando propagações contendo licor vermelho (YEPL) em comparação com propagações que não contêm licor vermelho (YEP). A Figura 3 também inclui medições por HPLC para a produção de etanol e mostra que foram obtidos titulações mais altas de etanol quando usando propagações contendo licor vermelho (YEPL) em comparação com propagações não contendo licor vermelho (YEP).
[064]O licor vermelho incluiu os seguintes monossacarídeos nas quantidades aproximadas mostradas entre parênteses: glicose (1,5% peso / volume), xilose (0,9% peso / volume), galactose (0,7% peso / volume) e manose (4,5% peso / volume). A cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) mostrou que a galactose foi consumida mais rapidamente entre os monossacarídeos presentes no licor vermelho.
[065]Modalidades adicionais de acordo com a presente descrição são descritas abaixo.
[066]Modalidade 1 - Método para processar um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel, em que o método compreende: a) formar uma composição de liquefação, em que a composição de liquefação compreende: i) um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel; ii) um componente estabilizador iônico; e iii) uma ou mais enzimas que podem hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de uma fábrica de celulose ou de papel; b) expor a composição de liquefação a condições para hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel e formar uma composição liquefeita.
[067]Modalidade 2 - O método da modalidade 1, em que o componente estabilizador iônico compreende uma composição de mosto derivada de um processo de grãos em etanol (por exemplo, processo de grãos em etanol por moagem a seco ou por moagem a úmido).
[068]Modalidade 3 - O método da modalidade 2, em que a composição de mosto é escolhida a partir de mosto integral, mosto fino, mosto fino condensado (por exemplo, xarope), bolo úmido, e combinações dos mesmos.
[069]Modalidade 4 - O método da modalidade 2, em que a composição de mosto é adicionada à composição de liquefação em uma quantidade de 1 por cento a 50 por cento em volume da composição total de liquefação (por exemplo, de 5 por cento a 25 por cento em volume da composição total de liquefação, ou mesmo de 5 por cento a 15 por cento em volume da composição total de liquefação).
[070]Modalidade 5 - O método da modalidade 1, em que o componente estabilizador iônico é escolhido dentre um ou mais sais (por exemplo, sal marinho e / ou sal tampão (por exemplo, fosfato de potássio)), uma composição de mosto, licor de maceração de milho, um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel e combinações dos mesmos.
[071]Modalidade 6 - O método da modalidade 5, em que o componente estabilizador iônico compreende um sal tampão e uma composição de mosto, em que o sal tampão é adicionado à composição de liquefação como uma solução tendo uma concentração de sal tampão na faixa de 0,1 M a 10 M, e em que a razão volumétrica da solução para a composição de mosto está na faixa de 0,05 a 25.
[072]Modalidade 7 - O método da modalidade 6, em que uma ou mais enzimas estão presentes em uma quantidade de 0,005 a 0,1 gramas de enzima por grama seca de lodo de celulose e / ou lodo de papel.
[073]Modalidade 8 - O método da modalidade 1, em que a composição de liquefação é mantida a uma temperatura na faixa de 45º C a 75º C e um pH na faixa de 4 a 7 por um período de tempo na faixa de 5 a 15 horas a formar a composição liquefeita.
[074]Modalidade 9 - O método da modalidade 1, em que a composição de liquefação tem um teor de sólidos totais (sólidos dissolvidos e não dissolvidos) na faixa de 15 a 45 por cento, de 15 a 35, ou mesmo de 15 a 30 por cento.
[075]Modalidade 10 - O método da modalidade 1, compreendendo adicionalmente expor à composição liquefeita a condições para formar uma composição sacarificada compreendendo monossacarídeos, em que os monossacarídeos compreendem xilose e / ou glicose.
[076]Modalidade 11 - O método da modalidade 10, em que a composição liquefeita é transferida para um reator de sacarificação em lote e mantida a uma temperatura na faixa de 45º C a 60º C e um pH na faixa de 4 a 7 por um período de tempo na faixa de 30 a 60 horas para formar a composição sacarificada.
[077]Modalidade 12 - O método da modalidade 11, compreendendo adicionalmente adicionar uma massa celular de micro-organismos (por exemplo, bactérias ou leveduras) à composição sacarificada de uma maneira para que os micro- organismos possam converter pelo menos a xilose e / ou glicose em um bioquímico (por exemplo, etanol).
[078]Modalidade 13 - Sistema para processamento de subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel, em que o sistema compreende: a) pelo menos um reator de tanque de liquefação contendo uma composição de liquefação, em que a composição de liquefação compreende:
i) um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel; ii) um componente estabilizador iônico; e iii) uma ou mais enzimas que podem hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de uma fábrica de celulose ou de papel, em que pelo menos um reator de tanque de liquefação é configurado (adaptado) para expor a composição de liquefação a condições para hidrolisar pelo menos uma porção de um ou mais polissacarídeos no subproduto residual de fábrica de celulose ou de papel e formar uma composição liquefeita.
Claims (17)
1. Método para propagar um micro-organismo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a) fornecer um meio de propagação compreendendo uma fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel; b) fornecer uma primeira massa celular de um micro-organismo que pode converter pelo menos uma porção de um ou mais monossacarídeos em um bioquímico; c) combinar o meio de propagação e a primeira massa celular do micro- organismo para formar uma composição de propagação, em que a composição de propagação é exposta a condições para propagar a primeira massa celular do micro- organismo em uma segunda massa celular do micro-organismo.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o subproduto residual compreende um lodo de polpa e / ou um lodo de papel, e em que a composição de propagação compreende adicionalmente uma ou mais enzimas que hidrolisam um ou mais polissacarídeos no lodo de polpa e / ou no lodo de papel para formar um ou mais monossacarídeos.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de um ou mais monossacarídeos compreende uma composição sacarificada derivada da hidrólise de um ou mais polissacarídeos em um lodo de polpa e / ou um lodo de papel.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o subproduto residual compreende um licor.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de um ou mais monossacarídeos está presente na quantidade de 1 a 99 por cento em volume do meio de propagação.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de propagação compreende adicionalmente uma composição de mosto derivada de um processo de grãos em etanol.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de mosto é escolhida a partir de mosto integral, mosto fino, mosto fino condensado, bolo úmido, e combinações dos mesmos.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de mosto compreende um mosto fino derivado da destilação de um produto de fermentação de grãos de milho.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda massa celular do micro-organismo é pelo menos 200 vezes maior em número do que a primeira massa celular do micro- organismo.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira massa celular do micro-organismo é 5 x 106 células por mililitro da composição de propagação ou menos, e a segunda massa celular do micro-organismo é 1 x 108 células por mililitro da composição de propagação ou mais.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o micro-organismo compreende um etanologeno.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o etanologeno compreende levedura, em que a levedura compreende Saccharomyces cerevisiae não geneticamente modificada e / ou Saccharomyces cerevisiae que foi geneticamente modificada para converter xilose e glicose em etanol.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores,
CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente combinar pelo menos uma porção da segunda massa celular com outra fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de uma fábrica de celulose ou papel, de modo que pelo menos uma porção da segunda massa celular do organismo pode converter um ou mais monossacarídeos em um bioquímico.
14. Sistema para propagar um micro-organismo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a) uma fonte de um ou mais monossacarídeos derivados de um subproduto residual de fábrica de celulose ou papel; b) uma fonte de uma primeira massa celular de um micro-organismo que pode ocultar um ou mais monossacarídeos em um bioquímico; c) pelo menos um vaso em comunicação de fluido com a fonte de um ou mais monossacarídeos e a fonte da primeira massa celular do micro-organismo, em que o pelo menos um vaso é configurado para combinar pelo menos uma porção da fonte de um ou mais monossacarídeos e a fonte da primeira massa celular do micro- organismo para formar uma composição de propagação, em que o vaso também é configurado para expor a composição de propagação a condições para propagar a primeira massa celular do micro-organismo em uma segunda massa celular do micro- organismo.
15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma fonte de uma composição de mosto em comunicação de fluido com pelo menos um vaso, em que pelo menos um vaso é configurado para combinar a composição de mosto com a fonte de um ou mais monossacarídeos e a fonte da primeira massa celular do micro- organismo.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte da composição de mosto é derivada de uma biorrefinaria de grãos em etanol.
17. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema de fermentação em comunicação de fluido com a fonte de um ou mais monossacarídeos e pelo menos um vaso, em que o sistema de fermentação é configurado para combinar pelo menos outra porção da fonte de um ou mais monossacarídeos e pelo menos uma porção da segunda massa celular de micro-organismos, de modo que a segunda massa celular do organismo pode converter um ou mais monossacarídeos em um bioquímico.
20% sólidos, 20% sólidos, 30% sólidos, Açúcar EtOH EtOH 30% sólidos, 20% sólidos, 30% sólidos
Petição 870200029574, de 04/03/2020, pág. 42/47 Açúcar THEO EtOH THEO EtOH 1/3
Açúcar mg/mL Etanol mL/L
Horas a partir do início Resultados a partir de 20% e 30% de fermentação de sólidos, titulação de etanol final de 8,33% e 11,76% observados
Dados ANKOM
Tempo (h)
Dióxido de carbono cumulativo (g)
Etanol usando HPLC (mL/L) Dados de fermentação de 72 h
Dióxido de carbono ANKOM (g)
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