CN106574278B - 通过分开的糖化和发酵步骤从木质纤维素材料制备乳酸和/或乳酸盐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于通过从木质纤维素材料获得的碳水化合物的发酵制备乳酸和/或乳酸盐的方法。特别地，该方法包括：a)在水的存在下用包含苛性镁盐的碱性试剂处理木质纤维素材料以提供经处理的水性木质纤维素材料；b)在水解酶的存在下糖化经处理的水性木质纤维素材料以提供包含可发酵的碳水化合物和固体木质纤维素级分的糖化的水性木质纤维素材料；c)在包含苛性镁盐的碱性试剂的存在下，通过生成乳酸的微生物发酵糖化的水性木质纤维素材料中的可发酵的碳水化合物，以提供包含乳酸镁的水性发酵液；和d)从发酵液中分离乳酸和/或乳酸盐；其中糖化步骤b)和发酵步骤c)作为两个分开的步骤进行。

Description

通过分开的糖化和发酵步骤从木质纤维素材料制备乳酸和/ 或乳酸盐

本发明涉及用于通过从木质纤维素材料获得的碳水化合物的发酵制备乳酸和/或乳酸盐的方法。

乳酸通常通过微生物对碳水化合物的发酵来制造。所有发酵过程的共同特征是需要中和微生物分泌的酸。取决于在方法中使用的微生物，pH下降到临界值以下可能损害微生物的代谢过程并使发酵过程停止。因此，通常的做法是在发酵培养基中加入碱以控制pH。这导致产生的乳酸以乳酸盐的形式存在于发酵培养基中。

常用的碳水化合物源包括例如蔗糖，淀粉和糖浆。例如，当精制糖和淀粉用作发酵原料时，其非常昂贵。木质纤维素材料是广泛可用的可再生碳源，其没有竞争性的食品价值，更便宜，因此是用于通过发酵获得乳酸的有吸引力的替代原料。然而，本领域仍然需要改进用于乳酸生产的木质纤维素生物质的商业规模发酵。

木质纤维素主要由嵌入在酚醛聚合物木质素的基质中的纤维素和半纤维素(即主要由可发酵的碳水化合物如己糖和戊糖构成的多糖)组成。为了从木质纤维素得到可发酵的碳水化合物，木质纤维素材料可以通过例如水解酶进行糖化。为了增强用于酶促水解的多糖的可及性，可以预先进行木质纤维素材料的物理和/或化学处理。

当释放的碳水化合物要经受发酵时，本领域中通常同时进行糖化和发酵。

WO 2009/025547描述了用于生产有机酸(包括乳酸)的方法，包括用碱性试剂预处理木质纤维素生物质，随后同时糖化和发酵(SSF)。Ca(OH)₂、CaO、NH₃、NaOH、KOH和尿素被特别提及作为可以使用的碱性试剂。

WO 2013/062407描述了用于将木质纤维素转化为有机酸的方法，其包括碱性预处理步骤和发酵步骤，其中在发酵步骤中获得的液相被再循环至碱性预处理步骤和/或发酵步骤。预处理的材料在水解酶和能够将糖转化成有机酸的微生物的存在下进行SSF。

发现使用木质纤维素材料作为底物进行SSF具有高粘度的问题。通常，在水解反应开始时的SSF中，木质纤维素材料是以稠浆或稠糊的形式存在的固体。这使得非常难以令人满意地进行同时水解和发酵。

其进一步显示，可用于同时糖化和发酵(SSF)的木质纤维素材料的量相对较低(例如10-15wt.％)。因此，在SSF中通过水解可获得的糖的量也相对较低，从而损害乳酸生产的效率。

现在已发现，在苛性镁盐的存在下，在系统中作为两个分开的步骤(SHF)进行水解和发酵，可以除去酶促水解后可能存在的任何固体木质纤维素级分，而不会不利地影响乳酸生产的产率。固体木质纤维素级分的去除甚至已被发现显著降低了发酵进料的粘度和残留固体，其进而被发现改善发酵。

分开的糖化和发酵进一步允许发酵进料的浓缩(例如通过水的蒸发)，例如在糖化后和发酵之前。如果需要，可以更容易地运输浓缩进料。通常，浓缩进料的提供可以转化为更有效的发酵方法。浓缩可以优选在除去所述固体木质纤维素级分之后进行。

从下面的详细描述中，本文所述的方法的这些和其它优点将变得明显。

本发明的几个方面涉及用于制备乳酸和/或乳酸盐的方法，包括：a)在水的存在下用包含苛性镁盐的碱性试剂处理木质纤维素材料(例如可经过预处理的木质纤维素材料)以提供经处理的水性木质纤维素材料；b)在水解酶的存在下糖化所述经处理的水性木质纤维素材料以提供包含可发酵的碳水化合物和固体木质纤维素级分的糖化的水性木质纤维素材料；c)在包含苛性镁盐的碱性试剂的存在下，通过生成乳酸的微生物发酵糖化的水性木质纤维素材料中的可发酵的碳水化合物，以提供包含乳酸的镁盐的水性发酵液；和d)从所述发酵液中分离乳酸和/或乳酸的盐；其中所述糖化步骤b)和所述发酵步骤c)作为两个分开的步骤进行。

本文所述的方法可以用于通过来源于木质纤维素材料的碳水化合物的发酵来产生乳酸和/或乳酸盐。示例性的乳酸盐包括与阳离子(例如镁、钙、钠、钾和铵、特别是镁和钙、甚至更特别是镁)的盐。在几个实施方案中，本文所述的方法可用于产生乳酸镁、钙、铵、钠和/或钾，更特别是乳酸镁。乳酸盐可以被酸化以获得相应的乳酸，或者可以被转化以获得另一种乳酸盐。例如乳酸镁可以被直接转化为乳酸，或者可以被转化为例如乳酸钠，其进而可以被转化为乳酸。

本文所用的术语木质纤维素材料是指木质纤维素的任何来源。木质纤维素材料通常是生物来源的，特别是植物来源的。大多数植物材料的大约90％的干重以纤维素、半纤维素、木质素和果胶的形式储存，其余部分由蛋白质、灰分和萃取物例如非结构糖、含氮物质、叶绿素和蜡构成。例如，木质纤维素通常被发现于植物的茎、叶、荚(hull)、壳(husk)和穗轴中以及树的叶、枝和木材中。

如上所述，木质纤维素主要由嵌入木质素基质中的纤维素和半纤维素组成。木质纤维素可以包含其它聚合的碳水化合物例如果胶和其它次要组分。木质素是酚醛聚合物。纤维素和半纤维素是多糖，也称为碳水化合物聚合物，主要由可发酵的碳水化合物构成。不是来自纤维素和半纤维素的可发酵的碳水化合物也可存在于木质纤维素材料中。

如本文所用，术语“可发酵的碳水化合物”是指可以通过产生乳酸的微生物发酵的碳水化合物。通常，可发酵的碳水化合物是C5糖、C6糖、其可溶性低聚物(例如C12糖)和/或其可溶性多聚物。C5糖和C6糖分别是指具有5和6个碳原子的糖，而C12糖是指具有12个碳原子的糖(例如二糖)。特定微生物可发酵的可发酵碳水化合物的类型可以变化，并且它们是本领域普通技术人员通常已知的或者可在公开的文献中容易获得。可由产生乳酸的微生物发酵的常见碳水化合物的具体实例可包括C5糖，例如阿拉伯糖，木糖和核糖；C6糖，例如葡萄糖，果糖，半乳糖，鼠李糖和甘露糖；和C12糖，例如蔗糖，麦芽糖和异麦芽糖。特定微生物能够发酵的糖的类型是本领域技术人员已知的。

合适的木质纤维素材料可以选自例如农业废料(例如稻草和甘蔗渣)，草本材料(例如草，叶和果实)，城市固体废物，纸浆，造纸厂残渣，废纸，木材和林业残留物(例如棕榈叶)。

在几个实施方案中，木质纤维素材料可以获自农作物，其特别地选自例如玉米、小麦和甘蔗中的至少一种。在几个实施方案中，木质纤维素材料可以获自树木，其特别地选自例如白杨、桉树、冷杉、松树、云杉、柳树和油棕(包括油棕叶)中的至少一种。在其它实施方案中，木质纤维素材料可以是水生生物质。如本文所用，术语“水生生物质”是指通过光合过程在水生环境中产生的生物质。水生木质纤维素材料可以选自例如红藻、挺水植物(emergent plant)、浮叶植物和沉水植物。

木质纤维素材料可以优选选自木材(硬木或软木材)、玉米残留物(例如秸秆，穗轴和茎)、甘蔗残留物(例如甘蔗渣，地上部分(top)和叶)和稻草(例如小麦秸秆，玉米秸秆，大麦秸秆，稻秸秆，黑麦秸秆)中的至少一种。

木质纤维素材料的特征可以在于30-99wt.％、特别是50-95wt.％(基于材料的干重)的纤维素和半纤维素含量。木质纤维素材料的特征优选在于20或30wt.％至70wt.％(基于材料的干重)的纤维素含量。

如本文所述的方法包括在水的存在下用包含苛性镁盐的碱性试剂处理木质纤维素材料以提供经处理的水性木质纤维素材料，其在本文也被称为经处理的木质纤维素材料。为了本说明书的目的，用包含苛性镁盐的碱性试剂处理木质纤维素材料被称为“碱性处理”。

木质纤维素材料可以以任何合适的形式使用。木质纤维素材料通常为固体形式(例如颗粒或糊状物)或液体形式(例如水中的浆料)。

木质纤维素材料通常包含水。存在于木质纤维素材料中的水通常可以是天然存在于木质纤维素材料中的水。或者或另外地，可在用如本文所述的碱性试剂处理之前和/或期间将水加入到木质纤维素材料中。

为了本说明书的目的，包含苛性镁盐的碱性试剂也称为“含镁的碱性试剂”，或简称为“碱性试剂”。碱性试剂可以以固体形式、以水溶液的形式或以含水浆料的形式(例如使苛性镁盐部分溶解在水中并部分地处于固体形式)加入到木质纤维素材料中。

如本文所述的碱性试剂的苛性镁盐可以选自以下的至少一种：氧化镁(MgO)，氢氧化镁(Mg(OH)₂)，碳酸镁(MgCO₃)，碳酸氢镁(Mg(HCO₃)₂)，碱性硅酸镁，磷酸三镁和磷酸一镁。优选地，苛性镁盐选自MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃和Mg(HCO₃)₂中的至少一种。更优选地，苛性镁盐包括MgO和/或Mg(OH)₂。碱性试剂可以包括除苛性镁盐以外的碱，例如苛性钠盐、苛性钾盐、苛性钙盐和/或苛性铵盐，例如NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、KOH、K₂CO₃、KHCO₃、CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃、Ca(HCO₃)₂、NH₄OH、(NH₄)₂CO₃和(NH₄)HCO₃，特别是苛性钠盐和/或苛性钾盐，更特别是Na₂CO₃、NaOH、K₂CO₃和/或KOH。在没有所述其它苛性盐的情况下的苛性镁盐的使用可以是优选的。特别地，碱性试剂可以主要包含镁盐(例如，基于碱性试剂的总重量，大于90wt.％，95wt.％，优选大于98wt.％)，或者甚至仅由苛性镁盐组成。因此，碱性试剂可以包括MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃和Mg(HCO₃)₂中的至少一种或由其组成。碱性试剂可以优选包含MgO和/或Mg(OH)₂或者甚至由其组成。

碱性处理通常可以通过向木质纤维素材料中加入含镁的碱性试剂并在水的存在下混合碱性试剂和木质纤维素材料以提供反应混合物来进行。混合可以通过本领域已知的任何合适的方法进行，例如搅拌，搅拌，液相再循环中的至少一种，通过选择通过管式反应器的合适的流速，或通过使用螺旋输送机，挤出机，混凝土研磨机或带液体再循环的滴流床。

如本文所述的碱性处理通常可以对1-70wt.％、特别是1-70wt.％、5至50wt.％、更特别是10至30wt.％(基于反应混合物的总重量(w/w))的木质纤维素材料的干重含量进行。

木质纤维素材料的干重可以在添加碱性剂之前通过例如过滤木质纤维素材料的样品(例如用玻璃微纤维滤纸)、用水洗涤滤饼、并将滤饼干燥过夜来测定。例如：按照ASTME1756-08，木质纤维素材料可以在105℃下在空气中加热至恒重。

可以使用基于木质纤维素材料的干重(w/w)至少0.1wt.％的量的苛性镁盐(排除碱性试剂中存在的任何其它苛性盐)进行如本文所述的碱性处理。如果碱性试剂中除苛性镁盐外还存在其它碱，这样的其它碱的量将由进行碱性处理的pH和所用碱的类型决定。本领域技术人员知道根据目标pH和根据所选的其它碱来选择其它碱的量。

如本文所述的碱性处理可以在15-250℃，特别是30-200℃的温度下进行。已经发现高于250℃的温度导致木质纤维素材料的不期望的降解程度。低于15℃的温度可以被认为是不太合适的，因为它们可能需要冷却而不一定使工艺受益。

在几个实施方案中，温度可以为130至250℃，例如140℃或170℃至200℃。已发现这些温度特别有利于随后的糖化，特别是当使用如本文所述的包含苛性镁盐的碱性试剂时。在这样的高温下的处理可以通过直接添加新鲜蒸汽(即在压力下的蒸汽)或过热蒸汽至木质纤维素材料来升高温度或通过间接加热木质纤维素材料来进行。

在几个实施方案中，温度可以为15至100℃，特别是30至80℃，更特别是45至70℃。这样的温度可以是期望的，例如当木质纤维素材料已被预先处理和/或当碱性处理作为中和步骤进行时。特别地，如果木质纤维素材料已经预先经受高温，则也可以不需要在高温下进行碱性处理。

如本文所述的碱性处理可以进行小于1分钟至600分钟，特别是1分钟至480分钟，更特别是30至250分钟，甚至更特别是60至150分钟的时间。碱性处理可以进行小于1分钟。优选的停留时间将显著取决于所选的温度、pH和木质纤维素材料的类型以及碱性处理的目的。例如，选择在限定范围内的较高温度可以减少实现有效水解所需的停留时间。类似地，在所述范围内的较高pH下操作也将允许减少停留时间。在环境温度(例如，15至45℃的温度)下的碱性处理也可以进行更长的时间(几个星期或几个月)，例如通过将木质纤维素材料浸泡在包含少量包含苛性镁盐的碱性试剂的水中。这可以例如在木质纤维素材料的储存期间进行。

如本文所述的碱性处理的pH可以取决于木质纤维素材料的起始pH、所使用的碱性试剂的量和在处理期间可释放的酸的量。碱性处理的pH通常可以为4.0至14.0，特别是4.5至13.0，更特别是5.0至12.0。

在几个实施方案中，pH可以为8.0至14.0，特别是8.5至13.0，更特别是9.0至12.0。已经发现这样的pH促进随后的糖化。在几个实施方案中，pH可以为4.0至9.0，特别是4.5至8.0。

在如上所述的碱性处理之前或与其同时，木质纤维素材料可以经受额外的处理，例如物理处理(例如机械处理，例如粉碎，碾磨，研磨，精炼，挤出，压剪处理和/或压力波处理；热处理，例如加热；微波处理；超声处理；和脉冲电场辅助处理)，物理化学处理(蒸汽处理例如蒸汽爆炸，氨纤维膨胀(AFEX)，湿爆炸，水热解和湿氧化)，化学处理(例如使用酸，氧化剂如H₂O₂或O₂，有机溶剂或非苛性镁盐的碱)和/或生物处理(例如使用白根真菌)。

在本文所述的方法的上下文中，在用含镁的碱性试剂处理之前进行的处理被称为预处理。通常可以进行预处理以分解木质纤维素材料，以便例如增加木质纤维素材料的可及表面积、破坏木质纤维素材料的细胞壁组分、从纤维素和半纤维素分离木质素、增加在随后的糖化步骤中水解酶与聚合的碳水化合物的可接近性、和/或水解聚合的碳水化合物。

在几个实施方案中，预处理可以包括物理处理。特别地，物理处理可优选包括机械处理以提供粉碎的木质纤维素材料。粉碎可以通过本领域已知的方法(包括例如碾磨、研磨和挤出)进行。这样的处理有利地增加了木质纤维素材料的表面积，使得其对于后续的处理是可及的。

在几个实施方案中，预处理可以包括化学处理。特别地，化学处理可优选包括酸处理(酸水解)和/或溶剂处理(例如萃取)。例如，可以使用溶剂来溶解木质素。

酸处理可包括将木质纤维素材料与酸性水溶液混合，所述酸性水溶液可包括以下的一种或多种：无机酸，有机酸，氨基酸，矿物酸，布朗斯台德酸和路易斯酸。更通常地，酸可以是盐酸，硫酸，亚硫酸(单独地或与亚硫酸氢盐离子组合)，磺酸，磷酸，硝酸，乙酸，乳酸，甲酸，草酸，琥珀酸，乙酰丙酸，碳酸，乙醇酸，糖醛酸，葡糖二酸，氢氟酸，硼酸，三氟化硼或这些酸的任意组合。含有酸性盐(例如硫酸铝，硫酸铁，硝酸铝或硝酸铁)的溶液也可以是有用的。盐酸、硫酸、亚硫酸(单独地或与亚硫酸氢盐离子组合)和硝酸可以是优选的，盐酸可以是特别优选的。在几个实施方案中，酸处理可以是本领域也称为亚硫酸盐法的亚硫酸盐处理，其中使用亚硫酸和亚硫酸氢盐离子(例如亚硫酸氢钙)的混合物来降解木质素。

虽然浓酸可能是用于纤维素水解的强力试剂，但它们伴随有毒性、腐蚀性和危险性，因此不优选用于本文。浓酸也是昂贵的并且难以回收。因此，期望地，当使用时，酸性预处理水溶液应具有小于8wt.％的浓度，例如小于4wt.％的浓度。这样的稀酸预处理步骤通常可以在120-230℃的温度下进行。本领域普通技术人员当然能够确定用于特定酸和木质纤维素原料的适当接触或停留时间、酸浓度和接触温度。并且下面的教导可特别地在这方面是指导性的：Esteghlalian,A.等人Modeling and optimization of the dilute-sulfuric-acid pretreatment of corn stover,poplar and switchgrass,Bioresour.Technol.1997,59,129–136.(77)；Hinman,N.D.等人Preliminary estimate ofthe cost of ethanol production for SSF technology,Appl.Biochem.Biotechnol.1992,34/35,639–649；和,Brennan,A.H.等人Hightemperature acid hydrolysis of biomass using an engineering-scale plug flowreactor:Result of low solids testing,Biotechnol.Bioeng.Symp.1986,17,53–70。

溶剂处理通常包括萃取。如本文所用，术语“萃取”是指在碱性处理之前应用的旨在从木质纤维素材料中除去可溶性组分的任何方法或技术。虽然这样的萃取通常用于除去包含在木质纤维素材料中的不可发酵的可溶性组分，例如蛋白质、氨基酸和可溶性无机组分，但是也可以设想，可以使用预萃取从生物质除去可溶性的可发酵的组分。

在几个实施方案中，预处理可以包括物理化学处理。特别地，物理化学处理可以优选地包括蒸汽处理。蒸汽处理通常可导致木质纤维素材料的自动水解。

预处理可以优选包括酸处理(酸水解)、溶剂处理(萃取)和蒸汽处理中的至少一种。

可以进行几种处理的组合。例如，预处理可以包括与化学处理组合的物理处理。例如，预处理可以包括粉碎木质纤维素材料并使粉碎的木质纤维素材料经受酸处理或蒸汽处理。

通常在预处理(例如蒸汽处理或酸处理)期间，可以降低木质纤维素材料的pH。pH的降低可能是由于酸的添加本身(例如在酸处理中)，还可由于在木质纤维素材料的水解(其通常在预处理期间发生)期间酸的释放(例如在蒸汽处理)。在几个实施方案中，在如本文所述的碱性处理之前，木质纤维素材料的pH可以是例如1-7，特别是1.5-6，更特别是2-4。

附加于或替代如上定义的预处理，可以进行本文所述的使用含镁的碱性试剂的碱性处理。碱性处理还可以与其它处理同时进行。具体实例包括例如使用与氧化试剂(例如H₂O₂)组合的包含苛性镁盐的碱性试剂和在挤出过程中使用包含苛性镁盐的碱性试剂。

可以如上对于预处理所述地进行如本文所述的碱性处理以分解木质纤维素材料，或者在用苛性镁盐处理之前已进行预处理的情况下，进行如本文所述的碱性处理以进一步分解经预处理的木质纤维素材料。可以使用对于碱性处理所述的任何条件。特别地，这样的处理可以用具有5至25％(w/w)的苛性镁盐浓度的反应混合物和/或在9.0至12.0的pH下结合下述温度进行：i)在170℃至200℃下进行1至240分钟，优选1至120分钟；或ii)在140℃至170℃下进行180至600分钟，优选240至480分钟的时间。

或者或另外地，可进行本文所述的碱性处理以将木质纤维素材料的pH调节至适合于例如随后通过酶促水解进行的糖化的pH。在下述情况下可以进行这样的操作：例如，当木质纤维素材料经受酸预处理或导致酸的释放的预处理(例如如上所述的)，然后通过用包含苛性镁盐的碱性试剂处理来中和。可以使用上文对于碱性处理所述的任何条件。特别地，这样的中和可以在2.0至10.0、通常4.0至9.0、更特别地4.5至8.0、还更特别地4.5至5.5的pH下，在任选地15至100℃、优选30至80℃的温度下进行任选地小于1分钟至30分钟、特别是1分钟至15分钟的时间。

如本文所述的经碱性处理的木质纤维素材料可以在随后的糖化之前经受类似于上文作为预处理所描述的额外的处理和本领域已知的其它合适的处理。

例如，经碱性处理的木质纤维素材料可以经受酸处理。可以进行酸处理以例如在经碱性处理的木质纤维素材料的pH在合适的范围之外的那些情况下将pH调节至适于随后通过酶促水解进行的糖化的pH。例如，可以将pH调节至2.0至10.0，特别是4.0至9.0，更特别是4.5至8.0，还更特别是4.5至5.5。酸处理可以优选用乳酸进行。乳酸的使用在如本文所述的方法中是特别有利的，其中经碱性处理的木质纤维素材料被用于提供乳酸，因为这有利地排除了在后续阶段除去酸的需要。

另外或可选地，经碱性处理的木质纤维素材料可以使用已知的方法(例如离心和/或过滤(例如微滤，板框过滤，交叉流过滤，压力过滤，真空过滤等))进行固/液分离。

另外或可选地，可以洗涤经碱性处理的木质纤维素材料。例如，经碱性处理的木质纤维素材料可以用溶剂处理，例如以进行萃取以除去不可发酵的可溶性组分，例如包含在木质纤维素材料中的溶解的木质素、蛋白质、氨基酸或可溶性无机组分(例如金属离子)，其可干扰随后的糖化和/或发酵。经处理的木质纤维素材料还可以用水溶液洗涤以产生洗涤流和包含经处理的木质纤维素材料的固体流。

如上详细描述的，本文所述的方法包括单独的使用包含苛性镁盐的碱性试剂处理或与其它处理组合的使用包含苛性镁盐的碱性试剂处理。

在几个具体实施方案中，本文所述的方法在糖化之前可以包括：

-物理化学处理(包括机械粉碎和蒸汽处理(例如蒸汽爆炸))，随后用包含苛性镁盐的碱性试剂处理；

-物理处理(例如机械研磨、挤出，优选机械研磨)，然后用包含苛性镁盐的碱性试剂处理；

-酸性处理(例如温和酸处理或亚硫酸盐处理)，随后用包含苛性镁盐的碱性试剂处理，任选地包括木质素萃取；

-中性处理(例如，在不添加酸的情况下的如上所述的物理处理，例如蒸汽爆炸)，随后用包含苛性镁盐的碱性试剂处理；

-用包含苛性镁盐的碱性试剂处理，然后进行酸性处理(例如使用乳酸的中和)；

-用碱性试剂处理，包括苛性镁盐，接着进行中性处理如蒸汽爆炸处理，任选地包括碱萃取乙酰基；

-物理处理，例如在包含苛性镁盐的碱性试剂的存在下挤出或精制。

用本文所述的含镁的碱性试剂处理的木质纤维素材料可有利地用于通过分开的糖化和发酵产生乳酸和/或乳酸盐，其中将含镁的碱性试剂用于在发酵期间的中和。含镁的碱性试剂在这样的方法中的使用排除了在糖化和随后发酵之间去除它的需要。包含苛性镁盐的碱性试剂和随后分开的糖化和发酵(使用苛性镁盐作为中和剂)的使用也有利于制备乳酸和/或乳酸盐的方法的下游加工，如在下文详细解释的。此外，在这样的方法中，在例如回收乳酸和/或乳酸盐期间分离的任何苛性镁盐可以再循环至如本文所述的碱性处理步骤，从而使废料最小化。

通常，用本文所述的含镁的碱性试剂处理的木质纤维素材料可以经受分开的糖化和发酵，其中糖化和/或发酵在2.0至10.0，特别是4.0至9.0的pH下进行；和任选在30至80℃，特别是45至70℃的温度下进行。

如本文所述的方法包括糖化如本文所述的经碱性处理的水性木质纤维素材料以提供糖化的水性木质纤维素材料，本文也称为糖化的木质纤维素材料。

在本文所述的方法的上下文中，术语糖化是指多糖水解成可发酵的碳水化合物，其可以在随后的发酵步骤中用作底物。糖化优选通过酶促水解进行。即使水解可以在如本文所述的碱性处理期间或在预处理步骤期间发生，但是木质纤维素材料中的聚合碳水化合物的大量水解在糖化期间发生。

糖化可以以分批模式或补料分批模式连续进行。

糖化经处理的木质纤维素材料可以通过将经处理的木质纤维素材料与水解酶在合适的温度和pH下孵育合适的时间来进行。

可以使用本领域已知的用于将多糖水解成可发酵的碳水化合物的任何合适的水解酶。也可以使用水解酶的混合物。水解酶优选是纤维素酶和半纤维素酶(也称为纤维素分解酶或半纤维素分解酶)中的至少一种，更优选是纤维素酶。纤维素酶如CBH1、CBH2、EG和BGL；具有纤维素分解增强活性的GH61多肽(如例如WO2005/074647，WO 2008/148131和WO2011/035027中所述的)可以是特别优选的。可以使用的其它水解酶包括例如膨胀素；酯酶，例如催化来自聚合木聚糖、乙酰化木糖、乙酰化葡萄糖、乙酸α-萘酯和乙酸对硝基苯酯的乙酰基的水解的乙酰木聚糖酯酶(EC 3.1.1.72)；漆酶；木质素分解酶；果胶酶；过氧化物酶；蛋白酶；淀粉分解辅助酶；菊粉酶，叶绿素酶；和肿胀素(swollenin)。

取决于经碱性处理的木质纤维素材料的温度和随后的糖化步骤中使用的温度，可以在糖化之前加热或冷却经处理的木质纤维素材料。

取决于经碱性处理的木质纤维素材料的pH和随后的糖化步骤的pH，可以在糖化之前调节经处理的木质纤维素材料的pH。例如，可以通过加入额外的包含苛性镁盐的碱性试剂或加入除苛性镁盐以外的苛性盐(例如NaOH，Na₂CO₃，NaHCO₃，KOH，K₂CO₃，KHCO₃，CaO，Ca(OH)₂，CaCO₃，Ca(HCO₃)₂，NH₄OH，(NH₄)₂CO₃和(NH₄)HCO₃，优选NaOH和/或KOH)至经处理的木质纤维素材料以提高其pH来调节pH。还可以通过向经处理的木质纤维素材料中加入酸(例如乳酸，盐酸，硫酸和/或硝酸，优选乳酸或盐酸，更优选乳酸)以降低其pH来调节pH。糖化前的PH调节通常可以通过酸化进行。

糖化的条件可以取决于所使用的水解酶。

糖化可以在例如30至80℃，特别是45至70℃的温度下进行。更特别地，糖化可以在50至60℃或甚至更特别地50至55℃的温度下进行。

糖化可以例如在2.0至10.0的pH下进行，并且通常在4.0至9.0，特别是4.5至8.0的pH下进行。更特别地，糖化可以在4.5至5.5的pH下进行。

在几个实施方案中，糖化可以在50至60℃的温度和4.5至5.5的pH下进行。

可以进行糖化直到获得合适的水解度。例如，水解度可以为20％至99％，特别是50％至95％。优选地，水解度可以为至少80％，甚至更优选至少90％。还可以实现100％的水解度。可以基于测量的葡萄糖的量除以葡萄糖的理论最大量来计算水解度。葡萄糖的量可以通过本领域已知的方法测量，例如通过HPLC或酶促反应，并且葡萄糖的理论最大量基于经处理的木质纤维素材料中纤维素的原始含量。

通常，糖化可以进行1小时至2周，特别是12小时至1周，更特别是约72小时的时间。具体时间可以取决于选择的条件和所需的转化程度。对于包含15wt.％的干木质纤维素材料的糖化混合物，在进行糖化约72小时后通常可以获得至少80wt.％的转化率。

如本文所述的糖化的水性木质纤维素材料通常包含可发酵的碳水化合物和固体木质纤维素级分。可发酵的碳水化合物通常在溶液中，并且固体木质纤维素级分通常在悬浮液中。

固体木质纤维素级分通常包含未水解的纤维素、未水解的半纤维素和未溶解的木质素。

在随后的发酵之前，可以对糖化的木质纤维素材料进行分离步骤以将固体木质纤维素级分与糖化的木质纤维素材料中的可发酵的碳水化合物分离。可以除去部分或基本上所有的固体木质纤维素级分。分离步骤优选提供包含可发酵的碳水化合物且基本上不含固体木质纤维素级分的糖化的木质纤维素材料。优选地，糖化的木质纤维素材料不含固体木质纤维素级分和任何其它固体/不溶性颗粒。如本文所用的“基本上不含”是指基于固体木质纤维素级分的干重和糖化的水性木质纤维素材料的总重量，糖化的水性木质纤维素材料包含至多5wt.％的固体木质纤维素级分。特别地，基本上不含固体木质纤维素级分的糖化的木质纤维素材料可以包含至多1wt.％，更特别地至多0.5wt.％，还更特别地至多0.1wt.％的固体木质纤维素级分。

用于除去固体木质纤维素级分的分离步骤通常可以是固/液分离，并且可以通过本领域已知的方法进行。特别地，通过过滤(例如加压过滤或真空过滤)，离心，浮选，沉降，倾析和絮凝。

可以再利用分离的固体木质纤维素级分。例如，固体木质纤维素级分可以掺入上游(例如碱性)处理步骤，特别是如本文所述的碱性处理。通过这样做，可有利地提高从木质纤维素材料获得的可发酵的碳水化合物的产率。所述再利用可能需要清洗步骤。

在此阶段固体木质纤维素级分的去除有利地促进随后的发酵和回收步骤，并且最终可以导致乳酸和/或乳酸盐产物的改善的总产率和改善的纯度。特别地，固体木质纤维素级分的去除有利地降低了糖化的木质纤维素材料的粘度，其促进和有利于随后的发酵。特别地，如本文所述的方法需要用于混合的较少的能量和发酵中较少的问题，因为没有处理浆料。在此阶段固体木质纤维素级分的去除还减少了需要处理的体积，从而提供改进的制备方法，例如其更容易实施并且更具成本效益。不受任何理论的束缚，认为发酵过程中固体木质纤维素级分的存在可能与用于发酵的微生物负面地相互作用。

另外或替代地，糖化的木质纤维素材料可经受除本文所述的固/液分离之外的处理。优选地，这样的处理可以在所述固/液分离之后进行。

在几个实施方案中，本文所述的方法包括在发酵步骤之前使糖化的木质纤维素材料水溶液经受浓缩步骤。通常可以进行浓缩以增加糖化的水性木质纤维素材料中的可发酵的碳水化合物的浓度。优选地，可以在通过固/液分离除去固体木质纤维素级分之后进行浓缩。浓缩可以通过例如水的蒸发来进行。例如，可以增加糖化的木质纤维素材料中的可发酵的碳水化合物的量以有利于发酵。例如，在浓缩后实现的可发酵的碳水化合物的浓度可以是下文对于发酵培养基所指定的浓度。

可以在发酵之前，优选在除去固体木质纤维素级分之后进行的额外的处理包括例如碳处理、离子交换、膜处理、萃取。可以进行这样的处理以例如消除杂质。可以消除的一些杂质包括可以作为在发酵期间使用的产生乳酸的微生物的抑制剂的化合物，这样的抑制剂可以包括例如糠醛，5-羟甲基糠醛(5-HMF)，酚类物质和乙酸。因此，在几个实施方案中，本文所述的方法包括在发酵步骤之前使糖化的木质纤维素水性材料经受解毒步骤。

本文所述的方法包括在包含苛性镁盐的碱性试剂的存在下，通过产生乳酸的微生物发酵糖化的水性木质纤维素材料中的可发酵的碳水化合物，以提供包含乳酸的镁盐的水性发酵液。

发酵可以以分批模式或补料分批模式连续进行。

发酵通常通过提供包含本文所述的糖化的水性木质纤维素材料的可发酵的碳水化合物的发酵培养基来进行。发酵培养基可以是糖化的水性木质纤维素材料本身(其可以包含固体木质纤维素级分或可以(基本上)不含固体木质纤维素级分)。或者，可通过将糖化的木质纤维素水性材料(具有或不具有固体木质纤维素级分)与水和/或额外的营养物混合来提供发酵培养基。

在另一个实施方案中，除了糖化的木质纤维素材料之外，发酵培养基还包含额外的营养物。发酵培养基可以通过将额外的营养物与糖化的木质纤维素材料和任选的水混合来提供。额外的营养物可以以任何顺序并以固体形式、溶液(例如在水中)或悬浮液(例如在水中)添加。

额外的营养物可以选自以下的至少一种：例如矿物盐(例如矿物氮，磷酸盐，硫和微量元素如锌、镁、钙、锰、钾、钠、硼、铁、钴、铜、钼、镍、铝等)，除糖化的木质纤维素材料的可发酵的碳水化合物以外的碳水化合物源(例如葡萄糖，麦芽糖，果糖，木糖，蔗糖等)和有机氮源(例如酵母自溶物和水解产物，植物蛋白水解产物，动物蛋白水解产物，来自浸泡小麦或玉米的可溶性副产物等)。这样的有机氮源通常提供例如游离氨基酸、寡肽、肽、维生素和痕量酶辅助因子形式的氮。即使额外的营养物可以包括碳水化合物源，优选的是糖化的木质纤维素材料是唯一的碳水化合物源。这简化了方法并避免使用昂贵的碳水化合物源。

向发酵罐中添加糖可以以分批模式或补料分批模式连续进行。在发酵开始时，发酵罐中的可发酵的碳水化合物(包括木质纤维素衍生的碳水化合物以及添加的糖)的总量可以为5至60wt.％(基于在接种产生乳酸的微生物之前的发酵培养基的总重量)。在几个实施方案中，可发酵的碳水化合物的量可以是10至50wt.％，更特别是15至30wt.％。在几个实施方案中，例如在浓缩所述糖化的木质纤维素材料之后，可发酵的碳水化合物的量可以是20至60wt.％，特别是30至50wt.％。可发酵的碳水化合物的含量可以通过本领域已知的方法测定。特别有指导性的公开内容是：Milne等人,Sourcebook of Methods of Analysisfor Biomass Conversion and Biomass Conversion Processes.SERI/SP-220-3548.Golden,CO:Solar Energy Research Institute,February 1990；和NationalRenewable Energy Authority Determination of Structural Carbohydrates andLignin in Biomass:Laboratory Analytical Procedure(LAP),Revised August 2012,http://www.nrel.gov/docs/gen/fy13/42618.pdf。例如，可发酵的碳水化合物的量可以通过高pH阴离子交换色谱法测量。过滤发酵培养基的样品以将液相与任何固体颗粒分离，并获得液相的色谱图，例如使用脉冲安培检测器(HPAEC-PAD)。然后可以基于通过使用适当的标准品(例如，C5、C6和/或C12糖标准品)进行的校准来确定液相的碳水化合物组成。

发酵可以通过本领域已知的方法进行。通常，将产生乳酸的微生物添加到发酵培养基中。然后通过例如搅动和/或搅拌混合含微生物的发酵培养基。

可以将发酵培养基的pH调节至适于用所选微生物发酵的pH，并且如果糖化的木质纤维素材料的pH在合适范围之外，则可以在添加微生物之前进行。通常，可以将pH调节至2.0至10.0，特别是4.0至9.0，更特别是4.5至8.0的pH。更特别地，可以将pH调节至5.5至7.5的pH。例如，中性pH发酵可以在6.0至8.0的pH下进行。低pH发酵可以在2.0至4.5的pH下进行。调节pH可以如上对经处理的木质纤维素材料所述的进行。取决于发酵培养基的初始pH，调节pH可以通过加入碱(例如包含苛性镁盐的碱性试剂)或酸(例如乳酸和/或盐酸，优选乳酸)至所述糖化的木质纤维素材料来进行。

在包含苛性镁盐的碱性试剂的存在下，通过产生乳酸的微生物发酵发酵培养基，以提供含有乳酸的镁盐的发酵液。发酵通常通过将发酵培养基与微生物在合适的温度下孵育合适的一段时间来进行。

合适的产生乳酸的微生物可以包括细菌、真菌和酵母。

产生乳酸的微生物可以选自(a)同型乳酸乳酸生产者、(b)产生乳酸的异型发酵物种或(c)经遗传修饰以产生乳酸的物种。这样的物种的实例包括但不限于如下的细菌物种：例如，乳杆菌属(Lactobacillus)，明串珠菌属(Leuconostoc)，片球菌属(Pediococcus)，乳球菌属(Lactococcus)，链球菌属(Streptococcus)，气球菌属(Aerococcus)，肉杆菌属(Carnobacterium)，肠球菌属(Enterococcus)，酒球菌属(Oenococcus)，芽胞乳杆菌属(Sporolactobacillus)，四联球菌属(Tetragenococcus)，漫游球菌属(Vagococcus)，魏斯氏菌属(Weissella)，芽孢杆菌属(Bacillus)(包括凝结芽胞杆菌(Bacillus coagulans)，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，史氏芽芽胞杆菌(Bacillus smithii)，热弹性芽孢杆菌(Bacillus thermolactis)，和热噬淀粉芽孢杆菌(Bacillusthermoamylovorans))，土芽孢杆菌属(Geobacillus)(包括嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)和Geobacillus thermoglucosidans)，热解纤维素菌属(Caldicellulosiruptor)(包括Caldicellulosiruptor saccharolyticus)，梭菌属(Clostridium)(包括热纤维梭菌)，热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacterium)(包括热厌氧杆菌属)，热厌氧杆菌属(包括Thermoanaerobacterium saccharolyticum)，好热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacter)和大肠杆菌属(Escherichia)(包括大肠杆菌(Escherichiacoli))；和真菌和酵母的物种，例如酵母菌属(Saccharomyces)(包括酿酒酵母(Saccharomyes cerevisiae))、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)(包括乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)和马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus))、伊萨酵母属(Issatchenkia)(包括东方伊萨酵母(Issatchenkia orientalis))、毕赤酵母属(Pichia)(包括树干毕赤酵母(Pichia stipitis))，假丝酵母属(Candida)(包括博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)，木兰假丝酵母(Candida magnolia)Candida methanosorbosa，Candida sonorensis和产朊假丝酵母(Candida utilis))和根霉菌属(Rhizopus)(包括无根根霉菌(Rhizopus arrhizus)，小孢子根霉菌(Rhizopus microspores)和米根霉菌(Rhizopus oryzae))。

特别感兴趣的细菌属可以是乳杆菌属、芽孢杆菌属(包括包括凝结芽胞杆菌，地衣芽孢杆菌，史氏芽芽胞杆菌，热弹性芽孢杆菌，和热噬淀粉芽孢杆菌)，土芽孢杆菌属(包括嗜热脂肪土芽孢杆菌和Geobacillus thermoglucosidans)和大肠杆菌属(大肠杆菌)。另外或可选地，优选的细菌物种是在约5至约8范围内的pH显示最佳生长的那些。

孵育温度可以取决于所使用的微生物。选择合适的温度在本领域技术人员的能力范围内。例如，可以通过分析发酵微生物在不同温度条件下的活性来建立所使用的最佳温度。通常，温度可以为30至约80℃，特别是45至70℃。更特别地，发酵可以在50至60℃的温度下进行。

通常将包含苛性镁盐的碱性试剂加入发酵培养基中以中和在产生乳酸镁盐的发酵过程中由微生物分泌的乳酸。取决于在该方法中使用的微生物，pH下降到临界值以下可能损害微生物的代谢过程并使发酵过程停止。通常在发酵期间调节pH至4.0至9.0，特别是4.5至8。更具体地，可以在发酵期间将pH调节至5.5至7.5。在一个实施方案中，发酵可以在50至60℃的温度和5.5至7.5的pH下进行。

在发酵过程中调节pH可以通过控制发酵培养基的pH和当需要时加入适量的碱来进行。如本文所述的碱性试剂的苛性镁盐可以选自MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃和Mg(HCO₃)₂、碱性硅酸镁、磷酸三镁和磷酸一镁中的至少一种。优选地，苛性镁盐选自MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃和Mg(HCO₃)₂中的至少一种。更优选地，苛性镁盐包括MgO和/或Mg(OH)₂。碱性试剂可以包含苛性镁盐以外的碱，例如苛性碱氨，苛性钠盐，苛性钾盐，苛性钙盐和/或苛性铵盐，例如NaOH，Na₂CO₃，NaHCO₃，KOH，K₂CO₃，KHCO₃，CaO，Ca(OH)₂，CaCO₃，Ca(HCO₃)₂，NH₄OH，(NH₄)₂CO₃和(NH₄)HCO₃。氨也可以用作额外的碱。在没有所述其它碱的情况下的苛性镁盐的使用可以是优选的。特别地，碱性试剂可以主要包含镁盐(例如，基于碱性试剂的总重量，大于90wt.％，95wt.％，优选大于98wt.％)，或者甚至仅由苛性镁盐组成。因此，碱性试剂可以包含MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃和Mg(HCO₃)₂中的至少一种或由其组成。碱性试剂可以优选包含MgO和/或Mg(OH)₂或者甚至由其组成。

在本文所述的方法中加入的苛性镁盐的总量可以通过镁离子的摩尔量和待中和以形成乳酸的镁盐的乳酸的摩尔量来确定。例如，苛性镁盐(包括存在于来源于用镁-碱性试剂的碱性处理的糖化的木质纤维素材料中的任何苛性镁盐)的总量可以是每1mol乳酸1/2mol的苛性镁盐，苛性镁盐选自MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃和Mg(HCO₃)₂中的至少一种。通常，基于经受镁-碱性处理的干木质纤维素材料的总重量，苛性镁盐的总量可以是5至40wt.％的苛性镁盐，特别是10至35wt.％。

通常，当发酵液基本上不含可发酵的碳水化合物时，例如当发酵液的液相中可发酵的碳水化合物的含量低于5g/l时，发酵可以优选停止。可发酵的碳水化合物的量可以通过使发酵液的样品进行固/液分离步骤以从液相中除去任何固体并测量液相中C5、C6和/或C12糖的含量(如之前对于发酵培养基所述的)来监测。

在如本文所述的方法中，糖化步骤和发酵作为两个分开的步骤进行。这样的方法在本领域中称为分开的水解和发酵(SHF)。在本申请的上下文中，分开的糖化和发酵是指在产生乳酸的微生物不存在的情况下进行糖化，换句话说，在糖化期间不向木质纤维素材料主动添加产生乳酸的微生物。然而，在本文所述的方法中，糖化可以在少量产生乳酸的微生物的存在下发生，这样的微生物可能由于例如来自环境的污染而存在。在糖化中由于产生乳酸的微生物的存在而产生的乳酸的量通常低于10wt.％，特别是低于5wt.％，更特别是低于0.1wt.％(基于糖化的木质纤维素材料的总重量)。

糖化和发酵可以在单个反应器中例如在达到所需的糖化程度(例如如上所述的糖化程度)后通过向糖化的木质纤维素材料中加入产生乳酸的微生物来进行。

糖化和发酵可以在串联连接的几个反应器(至少两个反应器)中进行。糖化可以在包含水解酶的第一反应器(不含产生乳酸的微生物)中进行，并且发酵可以在包含产生乳酸的微生物的第二反应器中进行。

分开的糖化和发酵允许在如上所述的发酵之前除去存在于糖化的木质纤维素材料中的固体木质纤维素级分。固体木质纤维素级分的去除有利地改善了发酵和后续的方法步骤。特别地，通过除去固体木质纤维素级分，可以降低糖化的木质纤维素材料的粘度，可以实现更高的乳酸产率或者可以在更短的时间内实现乳酸的目标产率。此外，促进了发酵液的处理。

此外，通过分开的糖化和发酵，每个步骤可以在不同的pH和温度下操作，因此在每个工艺步骤的最佳条件下操作。每个步骤的最佳条件将取决于对于糖化和发酵分别选择的水解酶和微生物。其它因素(例如所用的木质纤维素材料的性质或碱性处理中使用的苛性镁盐)也可能影响最佳条件。用于糖化的最佳条件可以是例如4.5至5.5的pH和50至60℃的温度。用于发酵的最佳条件可以是例如5.5至7.5的pH和50至60℃的温度。

此外，如上所述，分开的糖化和发酵改善了杂质的去除，所述杂质为例如固体木质纤维素级分和/或抑制剂，其可不利地影响发酵，例如通过降低发酵期间使用的微生物的活性。

通过本文所述的发酵提供的水性发酵液包含乳酸镁。在一个实施方案中，发酵液包含溶解状态的乳酸镁。在另一个实施方案中，发酵液包含固体形式的乳酸镁。固体形式的乳酸镁可以包含乳酸镁晶体。优选地，发酵液包含乳酸镁晶体。应当理解，在包含固体形式的乳酸镁的发酵液的情况下，发酵液还包含溶解状态的乳酸镁，即乳酸镁的饱和溶液。

通过本文所述的发酵提供的水性发酵液包含含有在发酵中使用的产生乳酸的微生物的微生物级分。

水性发酵液可以进一步包含其它固体杂质，例如来源于发酵和/或来源于木质纤维素材料(例如如上所述的固体木质纤维素级分)的杂质。

如果在发酵之前进行分离步骤以从糖化的木质纤维素材料中除去固体木质纤维素级分，则发酵液通常可以基本上不含固体木质纤维素级分。优选地，水性发酵液不含固体木质纤维素级分。如本文所用的“基本上不含”是指基于包含微生物级分的发酵液的总重量，水性发酵液包含至多5wt.％的固体木质纤维素级分。特别地，基本上不含固体木质纤维素级分的发酵液可以包含至多1wt.％，更特别地至多0.5wt.％，还更特别地至多0.1wt.％的固体木质纤维素级分。

如本文所述的方法包括从如上所述的包含乳酸镁的水性发酵液中分离乳酸和/或乳酸盐。乳酸和/或乳酸盐的分离也可以被称为回收。在该步骤中，从发酵液中分离或回收目标发酵产物(乳酸镁形式的乳酸)。分离可以包括分离(例如固/液分离)、浓缩、冷却步骤、结晶(例如蒸发结晶和/或冷却结晶)和洗涤步骤中的至少一种。分离优选包括分离和任选的结晶。固/液分离可以是优选的。固/液分离可包括例如浮选，沉降，絮凝，离心，过滤及其组合。过滤可以包括微过滤、板框过滤、交叉流过滤、加压过滤和真空过滤中的至少一种。结晶可以包括浓缩和/或冷却步骤。浓缩可以通过水的去除(例如在真空下)进行。该浓缩步骤的一部分可能已经在发酵期间发生。浓缩之后可以任选地进行冷却。浓缩和/或冷却可以提供固体形式的乳酸镁，特别是镁有机盐晶体，从而导致结晶。可以进行冷却以达到低于20℃的温度。然而，通常优选的是结晶在20至95℃，特别是50至90℃的温度下进行。在这些温度下(例如在不冷却的情况下)结晶可以有利地允许更高量的其它杂质保留在液相中，从而避免它们与乳酸镁晶体共沉淀或共结晶。

在几个实施方案中，如本文所述的分离包括使包含溶解状态的乳酸镁的发酵液经受固/液分离以提供包含溶解状态的乳酸镁的分离的液相和包含固体残余物的分离的固相。固/液分离可优选在20至75℃，特别是25至70℃，更特别是30至60℃的温度下进行。有利地，这些温度下使得足够多的乳酸镁保持在溶液中，同时保持固体状态的一些其它组分。通过在这些温度下进行固/液分离，可以改善分离。在所述温度下，滤液的粘度也可以更低。任选地，包含溶解状态的乳酸镁的分离的液相可以经受浓缩和/或冷却，从而提供包含固体形式的乳酸镁(优选包含乳酸镁晶体)的分离的液相。如此获得的包含固体形式的乳酸镁的液相可以经受第二次固/液分离以提供分离的固体乳酸镁，优选包含乳酸镁晶体。

在几个实施方案中，本文所述的分离包括使包含溶解状态的乳酸镁的发酵液经受浓缩和/或冷却，以提供包含固体形式的乳酸镁的发酵液，并使包含固体形式的乳酸镁的发酵液经受固体/液分离以提供包含固体形式的乳酸镁的分离的固相。固体形式的乳酸镁优选包含乳酸镁晶体。分离还将提供分离的液相。分离的液相可以包含固体残余物(例如在悬浮液中)。

在几个实施方案中，本文所述的分离包括使包含固体形式的乳酸镁的发酵液经受固/液分离，以提供包含固体形式的乳酸镁的分离的固相。分离的固体乳酸镁可优选包含乳酸镁晶体。分离还将提供分离的液相。分离的液相可以包含固体残余物(例如在悬浮液中)。

分离固体形式的乳酸镁(例如乳酸镁晶体)的固/液分离可以通过例如使用具有合适孔径的过滤器过滤以在过滤器上保留固体乳酸镁(例如乳酸镁晶体)来进行，以使得能够通过例如洗涤滤饼随后除去包含任何剩余固体残余物的杂质。也可以利用固体乳酸镁和固体残余物之间的密度差来进行固/液分离。例如，可以使用旋风分离器。旋风分离器在本领域中是已知的。参考例如US 4,734,109，其内容通过引用并入本文。

分离的液相或固相中的固体残余物通常包含微生物级分(在本领域中也称为生物质)和任选地固体木质纤维素级分。固体残余物可以包含其它固体杂质，例如来源于发酵的杂质。如果在发酵之前从糖化的木质纤维素材料中除去固体木质纤维素级分，则分离的固体残余物通常可以基本上不含固体木质纤维素级分。优选地，分离的固体残余物不含固体木质纤维素级分。如本文所用的“基本上不含”是指固体残余物包含至多5wt.％，优选至多1wt.％，更优选至多0.5wt.％，更多特别是至多0.1wt.％的固体木质纤维素级分。wt.％基于固体残余物的总质量。

包含固体形式的乳酸镁(例如包含乳酸镁晶体)的发酵液有利地允许容易地将乳酸镁与存在于发酵液中的其它杂质特别是源自木质纤维素材料的杂质(例如固体木质纤维素级分)以及来源于发酵的任何杂质(例如微生物级分)分离。分离的杂质可以被送至废水或可以有利地用于产生沼气或用于能量回收。

包含溶解状态的乳酸镁的发酵液有利地允许控制乳酸镁的结晶，从而允许在如上所述的结晶之前和/或之后进行固/液分离的灵活性。这样的控制和灵活性有利地允许改善发酵液中存在的固体和可溶性杂质的去除。这些杂质可以例如在与乳酸镁分离后转化为肥料或直接用作肥料。杂质至肥料的转化可以包括选自蒸发、浓缩、化学反应(例如使用磷酸盐、氨和/或钾盐)、沉淀和固/液分离的至少一个加工步骤。可以获得的肥料的实例包括富含镁的肥料(例如鸟粪石)。

本文所述的方法优选包括固/液分离步骤以提供包含固体形式的乳酸镁的分离的固相和分离的液相。如上所述，分离的液相可以包含固体残余物(例如在悬浮液中的)。

分离的液相可以任选地再循环至如本文所述的方法中的前一步骤，例如再循环至糖化步骤。这样的再循环步骤可有利地减少需要添加到系统中的淡水的量。此外，这样的再循环步骤可以减少存在于液相中的残留的乳酸镁的损失。优选地，可以在再循环(例如通过额外的固/液分离)之前除去可能存在于分离的液相中的任何固体残余物。

通常，以乳酸镁的形式(例如以乳酸镁晶体的形式)回收乳酸的产率可以为50％至99％，特别是70％至95％(基于在发酵过程中产生的乳酸的量)。

本文所述的方法有利地提供了高纯度的乳酸镁和由其衍生的任何乳酸盐或乳酸，尽管使用木质纤维素材料作为碳水化合物源。例如，通过本文所述的方法分离的乳酸镁(例如包含乳酸镁晶体)可以具有90至99.9wt.％，特别是95至99.5wt.％，更特别是98至99wt.％的纯度。

通过发酵获得的乳酸镁可以被进一步加工以进一步提高乳酸镁的纯度，以提供其它乳酸盐和/或提供乳酸。

可以对包含乳酸镁(溶液或固体形式，例如包含乳酸镁晶体)的发酵液直接进行进一步的加工步骤。通过直接对包含乳酸镁的发酵液进行进一步的处理步骤，获得乳酸盐或乳酸的方法可以有利地缩短，可以成本更低，并且可以通过避免一个或多个的上述分离步骤改善乳酸盐/乳酸的回收产率。

可以在如上所述的分离后，即在包含乳酸镁，优选包含固体形式的乳酸镁，并且更优选包含乳酸镁晶体的分离相上进行进一步的加工步骤。通过对包含如本文所述的乳酸镁的分离相进行进一步的处理步骤，乳酸镁可以转化为乳酸或转化成不同的乳酸盐。另外或可选地，可以进行进一步的加工步骤以改善乳酸镁和由其获得的任何乳酸盐或乳酸的纯度。

在几个实施方案中，可以在水的存在下用酸(例如盐酸，硫酸和/或硝酸，优选盐酸)处理乳酸镁，以提供溶解状态的乳酸和不溶性镁盐。例如，如果盐酸是使用的酸，则获得氯化镁。然后可以通过例如液/液分离(例如包括萃取和逆萃取步骤)将乳酸与镁盐分离(参考例如WO/2013/093047，其内容通过引用并入本文)。特别地，镁盐和氯化镁可以有利地经受热盐分解(TSS)工艺以提供氧化镁和盐酸。TSS可以例如如WO0017378、WO 2013/025107、WO 2013/093028和WO2013/093047和WO 2013/174911中所述进行，其内容通过引用并入本文。TSS的使用有利地允许如此获得的氧化镁和/或盐酸再循环到本文所述的过程中。所获得的乳酸的一小部分也可以再循环回到生产过程中，例如在如上所述的水解之前的经碱性处理的木质纤维素生物质的酸化中。

在本发明所述方法的一个令人感兴趣的实施方案中，步骤d)包括从所述水性发酵液中回收乳酸镁，并且所述方法还包括：e)提供包含氯化氢的进料，所述进料是包含氯化氢的水溶液或包含气态氯化氢的气体进料；f)通过使回收的乳酸镁与包含氯化氢的所述进料接触，将所述乳酸镁酸化成乳酸，从而形成包含乳酸和氯化镁的液体流出物；g)从步骤f)的液体流出物产物中分离木质素；和h)分离存在于步骤g)的液体流出物产物中的乳酸和氯化镁以获得乳酸产物流和氯化镁溶液或悬浮液。作为实例，分离步骤h)可包括乳酸萃取步骤。

如此分离的氯化镁溶液或悬浮液(步骤g))然后可以经受至少300℃的温度，由此将氯化镁分解成氧化镁和氯化氢，从而获得包含氧化镁的固体和包含气态氯化氢的气体。进而，这样得到的氧化镁可以直接用于所述方法的步骤a)和步骤c)的至少一个中，或者可选地用作在步骤a)和步骤c)的至少一个中使用的苛性镁盐的前体；关于后一种可能性，例如可以通过将该氧化镁进行熟化来获得Mg(OH)₂。还认为来自氯化镁热分解的固体氧化镁中保存的热可以被转移到步骤a)的木质纤维素材料和/或步骤c)的发酵液中。而且，如上文步骤e)中所用的包含氯化氢的进料可以至少部分来源于从氯化镁的热分解获得的气态氯化氢。

在几个进一步的实施方案中，乳酸镁可以经受将乳酸镁(第一乳酸盐)转化为不同的乳酸盐(第二乳酸盐)的步骤。例如，乳酸镁可以经受与一价碱(例如NaOH，Na₂CO₃，NaHCO₃，KOH，K₂CO₃，KHCO₃，NH₄OH，(NH₄)₂CO₃和(NH₄)HCO₃中的至少一种，优选NaOH和/或KOH)的盐交换反应以形成单价乳酸盐和镁盐(例如氢氧化镁)。还参见WO 2005/123647和WO2010/063762，其通过引用并入本文，其描述了通过乳酸镁和单价碱之间的盐交换反应从包含乳酸镁的培养基产生乳酸和/或乳酸盐。特别地，如WO 2005/123647中所述，乳酸镁可以与单价碱在9至12，优选9.5至11的pH范围下反应，以形成单价乳酸盐和氢氧化镁。

当本文所述的方法用于制备乳酸时，乳酸镁或第二乳酸盐可以通过离子交换法转化为乳酸，例如，通过使用离子交换柱或电渗析。乳酸镁或第二乳酸盐也可以如上所述用强酸(例如盐酸、硫酸和/或硝酸，优选盐酸)酸化，以提供乳酸和镁盐的混合物。该混合物可以随后经受乳酸/镁盐分离步骤。镁盐可以经受盐裂解步骤，例如，如上所述的热盐分解步骤(TSS)。参考WO 2011/095631，其内容通过引用并入本文，并且其描述了制备乳酸的方法。该方法包括使乳酸镁经受盐交换反应以提供单价乳酸盐，并且使单价乳酸盐经受水分解电渗析以产生乳酸。

在几个实施方案中，如上所述获得的乳酸镁、第二乳酸盐或乳酸可以经受液/液萃取、纳滤、活性炭处理、蒸馏和重结晶中的至少一种。这些处理可以用于从乳酸镁、第二乳酸盐或乳酸产物中进一步除去杂质。

通过本文所述的方法获得的乳酸产物可以是固体形式、液体形式或溶液形式，并且通常可以包含至少95wt.％的乳酸，优选至少97wt.％的乳酸，更优选至少99wt.％的乳酸，甚至更优选至少99.5wt.％的乳酸，最优选至少99.9wt.％的乳酸。

因此，通过根据本发明的方法获得的乳酸具有高纯度，并且适合直接用于例如合成方法、食品应用和化妆品应用中。如本文所述获得的乳酸可特别适用于制备丙交酯和/或聚乳酸。本领域技术人员已知的任何常规方法可用于丙交酯和/或聚乳酸的所述制造，条件是通过本文所述的方法制备含有乳酸的原料。

虽然乳酸的工业效用是众所周知的，但源自本文所述方法的预处理、处理、发酵和/或分离步骤的那些杂质也可在适当的物理和/或化学处理后得到应用。设想残余的纤维素和木质素可以用作电或蒸汽生产的锅炉燃料。此外，木质素的黑液气化是最近的商业开发。某些杂质可以用作肥料，特别是富镁肥料。并且可以捕获在发酵过程中释放的二氧化碳用于销售，例如用于饮料工业。

通过以下实施例进一步说明本发明，但不限于此。

实施例

原材料及其分析：

甘蔗渣由Purac Thailand Ltd.(Rayong,Thailand)提供。

磨碎的小麦秸秆从当地供应商处获得。对于下面的实施例1至9，使用RetchCutting Mill(SM100)研磨小麦秸秆，然后筛分以获得在500微米至1mm范围内的中值粒度。对于以下实施例10，使用锤式粉碎机(Apex Commuting Mill)研磨小麦秸秆，筛分尺寸为1.5mm。

使用Mettler Toledo Advanced Moisture Analyzer测量所选的0.5-2.0g磨碎的小麦秸秆样品的干重含量。

根据在Determination of Structural Carbohydrates and Lignin inBiomass:Laboratory Analytical Procedure(LAP),National Renewable EnergyAuthority(August 2012)http://www.nrel.gov/docs/gen/fy13/42618.pdf；和,Determination of Ash in Biomass:Laboratory Analytical Procedure(LAP),NationalRenewable Energy Authority(January 2008)http://www.nrel.gov/docs/gen/fy08/42622.pdf中给出的程序，分析小麦秸秆和甘蔗渣的碳水化合物、酸溶性木质素、酸不溶性木质素和灰分含量。在适用的情况下，与所述程序有关的当前实践可以在http://www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.html找到。

在适用的情况下，使用Megazyme D-葡萄糖测定试剂盒(葡萄糖氧化酶/过氧化物酶；GOPOD)，使用脉冲电流检测器(Roche/Hitachi GOD-PAD)和分光光度法(Hitachi U-2800,540nm)测定葡萄糖。木糖可以使用Megazyme D-木糖试剂盒和分光光度法(HitachiU-2800,340nm)测定。

基于总干重，来自小麦秸秆的葡萄糖的理论最大产量被测定为37.1wt.％。

实施例1-9

预处理：将磨碎的小麦秸秆或苷蔗渣的经称取的12.45g部分分别在150ml去矿物质水中浆化，然后向其中加入固体氧化镁或在适用的情况下，加入固体氧化钙或氢氧化钠；不加入其它碱性化合物。为了完整性，应注意到在下面的实施例9中，在固体氧化镁之后将NaOH加入到磨碎的小麦秸秆中，从而提高该样品的pH。

所述样品的预处理在双壁不锈钢搅拌反应器(Buchi Autoclave)中进行。反应器额定为60巴，并配备有压力安全弹簧。使用高达190℃的热油进行加热。

每个单独部分的性质和它们经受的温度和停留时间的不同条件示于下表1中。将所有样品在反应器中连续搅拌所需的停留时间。此外，用苛性氧化镁或氧化钙处理的所有样品在任何加热步骤之前具有8.5-9.4的初始pH。

酶促水解的准备：使用Buchner过滤器在减压(约200mBar)下对如此预处理的固体进行第一固/液分离步骤。收集液体级分用于分析。收集固体，分散在水中并用乳酸中和至6-7的pH。

接下来，使用配备有5微米滤布的过滤离心机(Hermle Sieva 2)对固体进行两阶段第二固/液分离步骤。在第一阶段中，离心机以5000rpm开始，然后增加至10000rpm；收集滤液并再次加入到离心机中；收集随后获得的滤液和滤饼的样品用于分析。在第二阶段中，通过向其中加入1升去矿物质水来重新启动离心机。然后收集分离的固体部分；在经受酶促水解之前测量其干物质含量。

酶促水解：在10％(w/w)的干物质含量下，将预处理的固体在50mL聚丙烯管中用可从Dyadic获得的纤维素酶混合物CMAX4水解。使用磷酸钾缓冲液(pH6.4)，此外，存在叠氮化钠(0.02％，w/w)以防止水解产物的微生物感染。在实验中酶的添加量是不同的(如表1所示)，其中20mg/g干重的酶装载量是更常见的，应注意此装载应当确保碳水化合物的令人满意的释放(NREL，2011)。

水解反应在52℃以300rpm孵育。24小时、48小时和72小时后，取出一式两份0.2ml样品并使用微量板过滤；然后分析一式两份的上清液。

葡萄糖的浓度在下表1中给出。

表1

实施例10

本实施例旨在显示预处理过程的按比例扩大以适应更大量的木质纤维素材料。

预处理：将磨碎的小麦秸秆的经称取的1.6kg部分单独地在13.4升去矿物质水中浆化，然后向其中加入固体氧化镁；不加入其它碱性化合物。

所述样品的预处理在配备有锚式螺旋桨的双壁不锈钢夹套反应器(50升BuchiAutoclave)中进行。反应器额定为至少20巴，并配备有压力安全弹簧。使用加压蒸汽的直接注入和通过夹套循环的热油进行加热至190℃。将反应混合物在其在反应器中的停留时间期间连续搅拌。

在进行反应后，使用在夹套中循环的油冷却反应器，然后通过释放反应器的压力进行快速冷却。然后收集反应器的内容物。

所收集材料的性质和该材料所经受的温度和停留时间的条件示于下表2中。此外，以这种方式用苛性氧化镁处理的样品在任何加热步骤之前具有8.5-9.4的初始pH。

酶促水解的准备：使用1mm筛网在重力下对如此预处理的固体进行第一固/液分离步骤，将液体级分收集在120升容器中。收集固体，将其分散在另一个120升容器中的水中并用乳酸(50wt.％水溶液)中和至6-7的pH。

如上所述将形成的浆料在重力下再次过滤(1mm筛网)，除了将26升去矿物质水均匀地撒在滤饼上。将滤饼分成六个部分(SHFP)，使用台式压滤机(Fischer MachineFabriek)在施加的250巴的压力下将每个部分压制。然后收集每个分离的固体级分；随后将滤饼破碎、匀化并分配在两个容器(SHFP1,SHFP2)上。测量每个容器的干物质含量，发现为38-42％(w/w)。

酶促水解：将预处理的固体(SHFP1)在聚丙烯管中用可从Dyadic获得的纤维素酶混合物CMAX4水解；加入预处理的固体以达到按干重量计10wt.％的量(约1g干重)。使用磷酸钾缓冲液(pH6.4)，此外，存在叠氮化钠(0.02％，w/w)以防止水解产物的微生物感染。酶装载为20mg/g干重。

水解反应在52℃以300rpm孵育。24小时和48小时后，取出一式两份0.2ml样品并使用微量板过滤；然后分析一式两份的上清液。48小时后的葡萄糖的浓度在下表2中给出。

表2

实施例11

酶促水解：预处理的固体(SHFP2)在适于包括高扭矩螺旋搅拌器的小型单元中水解。用可从Dyadic获得的纤维素酶混合物CMAX4进行水解；加入预处理的固体使其含量为干重量的15wt.％。酶负载为30mg/g干重。

水解反应在52℃下以200rpm孵育48小时；通过离心收获葡萄糖浓度为76g/L的水解产物(H1)。将水解产物收集到适合的Minifors单位中，用软化水(1:1比例)稀释，然后在80℃下保持30分钟用于巴氏杀菌。然后将该单位冷却至50℃至54℃的所需发酵温度。

发酵：如本实施例中所用，凝结芽孢杆菌DS2314是公众可获得的非GMO菌株。凝固芽孢杆菌DSM2314的工作储备物从-80℃冰箱中取出，并在含有7.7g/l葡萄糖一水合物、2g/l DAP、3.5g/l DAS、1g/l CaCl₂·5H₂O和10g/l酵母萃取物糊状物的无菌培养基(50％干固体)中预培养。

种子发酵：为了产生种子发酵，向标准Minifors单位装载1升所述无菌发酵培养基。向该培养基中加入50ml上述接种物。将培养基在200rpm下搅拌并在52℃的温度下保持约20小时。在此期间，还通过向其中加入氢氧化镁(20wt.％水溶液)来将培养基的pH保持在6.4。

然后将接种的培养基加入适应的Minifors单位。将培养基在200rpm下搅拌并保持在52℃的温度。在此期间，还通过向其中加入氢氧化镁(水溶液)来将培养基的pH保持在6.4。

平均每3小时定期取出25ml上清液样品，并用于测定葡萄糖、木糖和乳酸的浓度，使用HPLC测定乳酸浓度。当葡萄糖和木糖的浓度小于0.3g/L时，在总共48小时处停止测量。乳酸的最终浓度示于下表3中。

表3

*在稀释后和在加入种子发酵之前，在水解产物中测量初始浓度。

附图1示出了在单独发酵期间葡萄糖、木糖和乳酸的浓度随时间的变化。

在分开的水解和发酵的整个过程中进行扭矩测量(如应用于经适应的Minifors单位的螺旋搅拌器)，并且其数据点显示在附图2中。该图的曲线从所获得的数据点的多项式回归导出。

参考实施例12

还在如下定义的同时糖化和发酵过程中进行扭矩测量。

预处理：以与上述实施例10所述相同的方式对磨碎的小麦秸秆的经称取的1.6kg部分进行预处理。因此，所收集的材料的性质和该材料所经受的温度和停留时间的条件示于上表2中。此外，如前所述，用苛性氧化镁以这种方式处理的样品在任何反应器加热步骤之前具有8.5-9.4的初始pH。

同时糖化和发酵的准备：使用1mm筛网在重力下对如此预处理的固体进行第一固/液分离步骤，将液体级分收集在120升容器中。将滤饼分成11份(SSFP)，使用台式压滤机(Fischer Machine Fabriek)在施加的250巴的压力下将每个部分压制。然后收集每个分离的固体级分；随后将滤饼破碎、匀化并分配在两个容器(SSF1，SSF2)上。每个容器的平均干物质含量测量为：40.26％w/w，SSF1；和42.95％w/w，SSF 2。

同时糖化和发酵

如本实施例中所用，凝结芽孢杆菌DSM2314是公开可得的非GMO菌株。凝结芽孢杆菌DSM2314的工作储备物从-80℃冰箱中取出，并在含有7.7g/l葡萄糖一水合物、2g/l DAP、3.5g/l DAS、1g/l CaCl₂·5H₂O和10g/l酵母提取糊状物的无菌培养基(50％干固体)中预培养。

种子发酵：为了产生种子发酵，向标准Minifors单位装载1升所述无菌发酵培养基。向该培养基中加入50ml上述接种物。将培养基在200rpm下搅拌并在52℃的温度保持约20小时。在此期间，还通过向其中加入氢氧化镁(水溶液)来将培养基的pH保持在6.4。

在适于包括高扭矩、螺旋搅拌器和外部1rpm泵的另外的minifors单元中进行同时糖化和发酵，所述泵用于向所述单元中添加污泥。

在本实施例中，使用两小时的预糖化步骤，其中在不存在接种物的情况下，在5％(w/w)干物质的底物装载下，首先将底物(SSF1)装载到经适应的minifors单元中。使用纤维素酶混合物CMAX4(Dyadic)以20mg/g干重的酶装载进行预糖化；在1300ml的起始体积下，将预糖化培养基在200rpm下搅拌并保持在52℃的温度和6-7的pH。

两小时后，引入100ml接种物，并将反应器在搅拌、温度和pH的上述条件下再保持3小时，再次使用氢氧化镁控制pH。

之后，停止搅拌器，并首先引入50g剂量的底物(SSF1)；然后将搅拌器重新启动至200rpm，并且如果需要，将反应器的温度调节至52℃。监测pH，并且当培养基的pH降至6.4之下时，以相同的方式加入另外50g剂量的底物。继续这种底物添加，直到反应器的内容物为约20％(w/w)干物质。

在SSF的整个过程中进行扭矩测量(如应用于经适应的Minifors单位的螺旋搅拌器)，并且还在图2中示出。测量在约24小时总时间(糖化前加SSF时间)处停止。

对于本领域技术人员明显的是，在考虑本说明书之后，可以在所公开的实施方案中进行各种修改而不脱离本发明的范围。因此，意图实施方案和实施例仅被认为是举例说明性的，本发明的真实范围由所附权利要求指示。

Claims (30)

1.一种用于制备乳酸和/或乳酸盐的方法，包括：

a)在水的存在下用基于碱性试剂的总重量包含大于90wt.％的苛性镁盐的碱性试剂处理木质纤维素材料以提供经处理的水性木质纤维素材料；

b)在水解酶的存在下糖化所述经处理的水性木质纤维素材料以提供包含可发酵的碳水化合物和固体木质纤维素级分的糖化的水性木质纤维素材料；

c)在包含苛性镁盐的碱性试剂的存在下，通过生成乳酸的微生物发酵糖化的水性木质纤维素材料中的可发酵的碳水化合物，以提供包含乳酸的镁盐的水性发酵液；和，

d)从所述发酵液中分离乳酸和/或乳酸的盐，

其中所述糖化步骤b)和所述发酵步骤c)作为两个分开的步骤进行。

2.根据权利要求1的方法，其中在水的存在下用盐酸，硫酸和/或硝酸来处理乳酸镁，以提供乳酸。

3.根据权利要求2的方法，其中在水的存在下用盐酸来处理乳酸镁，以提供乳酸。

4.根据权利要求3的方法，其包括步骤e)提供包含氯化氢的进料，所述进料是包含氯化氢的水溶液或包含气态氯化氢的气体进料；f)通过使回收的乳酸镁与包含氯化氢的所述进料接触，将所述乳酸镁酸化成乳酸，从而形成包含乳酸和氯化镁的液体流出物；g)从步骤f)的液体流出物产物中分离木质素；和h)分离存在于步骤g)的液体流出物产物中的乳酸和氯化镁以获得乳酸产物流和氯化镁溶液或悬浮液。

5.根据权利要求1的方法，其中通过盐交换过程乳酸镁被转化为其他乳酸盐。

6.根据权利要求1的方法，其中所述乳酸镁、其他乳酸盐或乳酸进行下列至少一项或多项：液/液萃取、纳滤、活性炭处理、蒸馏和重结晶。

7.根据权利要求1的方法，包括在用步骤a)的碱性试剂处理所述木质纤维素材料之前，使所述木质纤维素材料经受酸处理、溶剂处理和蒸汽处理中的至少一种。

8.根据权利要求1-7任一项的方法，包括用步骤a)的碱性试剂处理所述木质纤维素材料：

i)在4.0至14.0的pH处理；

ii)在15至250℃的温度下处理；和，

iii)处理1分钟至600分钟的时间段。

9.根据权利要求8的方法，其中i)中所述pH是5.0至13.0。

10.根据权利要求8的方法，其中i)中所述pH是6.0至12.0。

11.根据权利要求8的方法，其中ii)中所述温度是30至200℃。

12.根据权利要求8的方法，其中iii)中所述时间段是1至480分钟。

13.根据权利要求8的方法，其中iii)中所述时间段是30至250分钟。

14.根据权利要求1-7任一项的方法，包括在用步骤a)的碱性试剂处理所述材料之前，使所述木质纤维素材料经受酸处理，

其中所述酸处理包括将所述木质纤维素材料与具有浓度为8wt.％或更低的酸的酸性水溶液混合，所述酸选自无机酸、有机酸、氨基酸、矿物酸、布朗斯台德酸、路易斯酸和它们的混合物，以及

其中所述混合在120℃至230℃的温度进行。

15.根据权利要求14的方法，其中如下进行步骤a)的处理：

i)在2至10的pH；

ii)在15至100℃的温度；和

iii)持续1至30分钟的时间，

以中和经酸处理的木质纤维素材料。

16.根据权利要求15的方法，其中i)中所述pH是4.0至9.0。

17.根据权利要求15的方法，其中i)中所述pH是4.5至8。

18.根据权利要求15的方法，其中i)中所述pH是4.5至5.5。

19.根据权利要求15的方法，其中ii)中所述温度是30至80℃。

20.根据权利要求1至7中任一项的方法，包括如下进行步骤b)的糖化和/或步骤c)的发酵：

i)在2.0至10.0的pH；和

ii)在30至80℃的温度。

21.根据权利要求20的方法，其中i)中所述pH是4.0至9.0。

22.根据权利要求20的方法，其中ii)中所述温度是45至70℃。

23.根据权利要求1至7中任一项的方法，包括如下进行步骤b)的糖化

i)在4.5至5.5的pH；和

ii)在50至60℃的温度。

24.根据权利要求1至7中任一项的方法，包括在步骤b)的糖化之前通过酸化调节步骤a)的经处理的水性木质纤维素材料的pH。

25.根据权利要求24的方法，其中所述酸化用乳酸进行。

26.根据权利要求1至7中任一项的方法，包括在步骤c)的发酵之前使糖化的水性木质纤维素材料经受固/液分离步骤，以从包含可发酵的碳水化合物的糖化的木质纤维素材料中除去固体木质纤维素级分。

27.根据权利要求1至7中任一项的方法，包括在步骤c)的发酵之前使糖化的水性木质纤维素材料经受浓缩步骤和/或解毒步骤。

28.根据权利要求1至7中任一项的方法，包括如下发酵所述糖化的木质纤维素水性材料：

i)在5.5至7.5的pH，和

ii)在50至60℃的温度。

29.根据权利要求1-7任一项的方法，其中在步骤d)中，从发酵液中分离乳酸镁。

30.根据权利要求29的方法，其中在步骤d)中，通过下述从发酵液中分离乳酸镁：使所述发酵液经受固/液分离以提供包含固体形式的乳酸的镁盐的分离的固相。

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