CN111094401A - 橡胶和副产物提取系统和方法 - Google Patents

橡胶和副产物提取系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于从非三叶胶的产橡胶植物提取有用的副产物和天然橡胶的系统和方法。

Description

橡胶和副产物提取系统和方法
相关申请数据
本申请要求于2017年8月8日提交的美国临时专利申请号62/542,504和于2017年8月29日提交的美国临时专利申请号62/551,291的权益，其公开内容特此以引用的方式整体并入。
背景技术
随着世界需求的增长和现有橡胶种植单一栽培的困难，世界上迫切需要替代的、较不劳动密集的天然橡胶来源，因为橡胶是一种战略性材料，在从弹性带到汽车轮胎的各种应用中都是不可替代的。
例如，当今制造的许多轮胎使用天然橡胶乳胶，所述天然橡胶乳胶是从树皮被故意弄伤的巴西橡胶树中利用小杯手工收获的。将收获的乳胶橡胶的大部分固化成大宗橡胶的固体块，并作为固体橡胶出售，以用于如上所述的许多商业应用中。这个过程在一个多世纪中没有改变。这项艰苦的工作几乎完全在东南亚进行，东南亚的经济发展和环境成本越来越高，这使得劳动力供应和成本变得更加昂贵，商业模式的可行性降低了。
巴西橡胶(Hevea brasiliensis)树(即，橡胶树)的单一栽培易于遭受毁灭性疾病和枯萎病，其主要发生在巴西本土。此外，三叶胶(Hevea)的种植导致了许多对环境有害的副作用，包括燃烧橡胶木以满足能源需求，以及未经处理的乳胶橡胶加工废水排放。
预计世界大宗天然橡胶的消费量将以每年4％的速度增长，到2019年超过3000万吨，这主要是由于亚洲机动车产量的增长。中国已经是世界天然橡胶的主要消费国。
俄罗斯的蒲公英植物(橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)，或TKS)和其他产橡胶的非三叶胶植物是橡胶的一种替代来源。在美国专利号9,611,363和9,346,924中公开了从产橡胶的蒲公英植物的根中水提取和分离天然橡胶和碳水化合物糖两者的方法。
发明内容
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物获得含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的处理系统，其包括：提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配并配置成接收处于至少约50℃的温度下的生物质和包含水、水溶液或其组合的液体溶剂，其中所述生物质来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配并配置成以使所述提取系统产生所述含碳水化合物的液体和所述贫碳水化合物的生物质固体的方式混合所述生物质和所述液体溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配并配置成从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物获得极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的处理系统，其包括：提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配并配置成接收贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂液体，其中贫碳水化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中提取系统被适配并配置成以使提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式混合贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配并配置成从液体极性有机物级分中分离贫极性化合物的生物质固体。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物获得含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的处理系统，其包括：提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体有机溶剂的进口，其中提取系统的至少一个连续搅拌提取级被适配并配置成接收贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂，其中贫极性化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中提取系统被适配并配置成以使提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式混合贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配并配置成从含橡胶的非极性溶剂级分中分离废生物质固体。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：(a)第一提取系统，其被适配并配置成：接收来自植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂；以使第一提取系统产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的方式，在至少约50℃的温度下混合生物质和液体溶剂；并且从含碳水化合物的液体中分离贫碳水化合物的生物质固体；其中产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；(b)第二提取系统，其被适配并配置成：接收来自第一提取系统的贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂；以使第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂；并且分离液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及(c)第三提取系统，其被适配并配置成：接收来自第二提取系统的贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以使第三提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式，混合贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；并且分离含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；其中第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收溶剂的进口和被适配并配置成接收生物质或固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从含碳水化合物的液体、液体极性有机物级分或含橡胶的非极性溶剂级分中分离贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。在某些实施方案中，上述处理系统中的提取系统中的一个或两个包括索氏提取器(Soxhlet extractor)、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：(a)第一提取系统，其被适配并配置成：接收来自植物或其部分的生物质以及有机极性溶剂；以使第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合生物质和有机极性溶剂；并且分离液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及(b)第二提取系统，其被适配并配置成：接收来自第一提取系统的贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以使第二提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式，混合贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；并且分离含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；其中第一或第二提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收溶剂的进口和被适配并配置成接收生物质或固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从液体极性有机物级分或含橡胶的非极性溶剂级分中分离贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。在某些实施方案中，上述处理系统中的提取系统中的一个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物提取含碳水化合物的液体的方法，其包括：将包含水、水溶液或其组合的液体溶剂以及来自植物或其部分的生物质引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；在至少一个连续搅拌罐提取级中，在至少约50℃的温度下混合液体溶剂和生物质，以使与生物质相关联的碳水化合物能够被提取在液体溶剂中；以及将来自至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物的贫碳水化合物的生物质固体中提取极性有机物级分的方法，其包括：将有机极性溶剂和贫碳水化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；以使与贫碳水化合物的生物质固体相关联的极性有机物级分能够被提取在有机极性溶剂中的方式，在至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述有机极性溶剂和所述固体；以及将来自至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的极性有机物级分液体和贫极性化合物的生物质固体。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物的贫极性化合物的生物质固体中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，其包括：将非极性有机溶剂和贫极性化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；以使与贫极性化合物的生物质固体相关联的含橡胶的非极性溶剂级分能够被提取在非极性有机溶剂中的方式，在至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述非极性有机溶剂和所述固体；以及将来自至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，其包括：(a)将来自植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂引入到第一提取系统中；在至少约50℃的温度下混合生物质和液体溶剂，以产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体；并且从含碳水化合物的液体中分离贫碳水化合物的生物质固体；其中产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；(b)将来自第一提取系统的贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂引入到第二提取系统中；混合贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂，以产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；并且分离液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及(c)将来自第二提取系统的贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂引入到第三提取系统中；混合贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂，以产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；并且分离含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；其中第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收溶剂的进口和被适配并配置成接收生物质或固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从含碳水化合物的液体、液体极性有机物级分或含橡胶的非极性溶剂级分中分离贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。在上述方法的某些实施方案中，提取系统中的一个或两个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
在某些实施方案中，提供了用于从产橡胶的植物提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，其包括：(a)将来自植物或其部分的生物质以及有机极性溶剂引入到第一提取系统中；混合生物质和有机极性溶剂，以产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；并且分离液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；其中产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；(b)将来自第一提取系统的贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂引入到第二提取系统中；混合贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂，以产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；并且分离含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；其中第一或第二提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收溶剂的进口和被适配并配置成接收生物质或固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从液体极性有机物级分或含橡胶的非极性溶剂级分中分离贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
附图说明
图1是用于提取生物质进料以获得贫碳水化合物的生物质固体和含碳水化合物的液体的工艺步骤的示意图。
图2是用于提取生物质进料以获得贫碳水化合物的生物质固体和含碳水化合物的液体的示例性CSTE系统的示意图。
图3是用于提取贫碳水化合物的生物质固体以获得贫极性化合物的生物质固体和极性有机物级分的工艺步骤的示意图。
图4是用于提取贫碳水化合物的生物质固体以获得贫极性化合物的生物质固体和极性有机物级分的示例性CSTE系统的示意图。
图5是用于提取生物质进料以获得贫极性化合物的生物质固体和极性有机物级分的工艺步骤的示意图。
图6是用于提取生物质进料以获得贫极性化合物的生物质固体和极性有机物级分的示例性CSTE系统的示意图。
图7是用于提取贫极性化合物的生物质固体以获得废生物质固体和含有橡胶的非极性溶剂级分的工艺步骤的示意图。
图8是用于提取贫极性化合物的生物质固体以获得废生物质固体和含有橡胶的非极性溶剂级分的示例性CSTE系统的示意图。
图9是示例性CSTE系统的示意图，其包括1到N级、固液分离器、湿固体干燥器、包含一种或多种产物的液体和溶剂的回收以及贫一种或多种产物的固体的干燥和溶剂回收。
图10是具有碳水化合物提取的产物提取处理系统和方法的工艺流程的示意图。
图11是具有碳水化合物提取的产物提取方法的工艺流程的示意图，其中所用的所有提取系统均为CSTE系统。
图12是没有碳水化合物提取的产物提取处理系统和方法的工艺流程的示意图。
图13是没有碳水化合物提取的产物提取方法的工艺流程的示意图，其中所用的所有提取系统均为CSTE系统。
具体实施方式
定义
如本文所用，术语“生物质”或“生物质进料”是指非三叶胶的产橡胶植物(例如，蒲公英属植物)的任何或所有部分以及已进行任何尺寸减小、调节和/或准备的非三叶胶的产橡胶植物(例如，蒲公英属植物)的任何或所有部分。此类生物质或生物质进料可以是湿的或干的。
如本文所用，短语“贫碳水化合物的生物质固体”是指通过使非三叶胶的产橡胶植物(例如，蒲公英属植物)的生物质进行提取过程而获得的湿或干燥的固体材料，其中碳水化合物从生物质提取。用于获得贫碳水化合物的生物质固体的提取方法的实例包括但不限于用处于至少约50℃的温度下的包含水、水溶液或其组合的液体溶剂提取。干燥的贫碳水化合物的生物质固体包含约10重量％或更少的水。
如本文所用，短语“连续搅拌罐提取级”或“CSTE级”是指单个连续搅拌罐提取(CSTE)罐或容器。
如本文所用，短语“贫极性化合物的生物质固体”是指通过使非三叶胶的产橡胶植物(例如，蒲公英属植物)的生物质或贫碳水化合物的生物质固体用有机极性溶剂提取而获得的湿或干燥的固体材料。通过提取生物质或贫碳水化合物的生物质固体，耗尽了贫极性化合物的生物质固体中的多种极性化合物。干燥的贫极性化合物的生物质固体包含约10重量％或更少的水。
如本文所用，术语“多分散性”或符号“P”是指重均摩尔量(Mw)除以数均摩尔量(Mn)的比率。因此，多分散性(P)等于Mw/Mn。在某些实施方案中，用于获得Mw/Mn的Mw和Mn值通过凝胶渗透色谱法(GPC)结合蒸发光散射检测(GPC-ELSD)、GPC结合多角度光散射(GPC-MALS)以及GPC结合折射率(GPC-RI)来测定。短语和首字母缩写词“凝胶渗透色谱法”或“GPC”是指与短语和首字母缩写词“尺寸排阻色谱法”、“SEC”或“GPC/SEC”相同的技术。因此，术语“多分散性”或符号“P”是指由术语、短语和符号“多分散性指数”、“PDI”、“分散性”、“D-stroke”或
Figure BDA0002399481490000091
所指的相同比率，此时那些术语、短语和符号是指等于Mw/Mn的值，其中Mw和Mn由上述分析方法中的任一种或任何组合测定。
如本文所用，短语“废生物质固体”是指通过使非三叶胶的产橡胶植物(例如，蒲公英属植物)的贫极性化合物的生物质固体用非极性有机溶剂提取而获得的湿或干燥的固体材料。干燥的废生物质固体包含约0.1重量％或更少的非极性溶剂。
如本文所用，短语“含橡胶的非极性溶剂级分”是指溶解在包含非极性有机溶剂的液体中的天然橡胶。
应理解，在前述任何定义与以引用的方式并入本文的任何专利或非专利参考文献、本文引用的任何专利或非专利参考文献或在其他地方发现的任何专利或非专利参考文献中提供的定义不一致的情况下，本文将使用前述定义。
进一步描述
本文提供了用于从非三叶胶植物生产橡胶和副产物的处理系统和方法。此类系统和方法的好处包括改善了非三叶胶植物橡胶提取操作的资本成本和盈利能力。在某些实施方案中，与先前公开的系统和方法相比，通过提供的系统和方法生产的橡胶的特性、质量和/或纯度也得到改善，从而产生额外的最终产物销售机会。可以使用的此类产橡胶的非三叶胶植物包括但不限于蒲公英属植物、Crysothamnus属植物(例如，“银鲛”或Crysothamnusnauseousus)、马利筋属植物(“乳草”或叙利亚马利筋(Asclepias syriaca))和银胶菊属(genus Parthenium)植物(例如，“银胶菊”或灰白银胶菊(Parthenium argentatum))。蒲公英属植物包括但不限于俄罗斯蒲公英或其栽培种；包含来自一个或多个蒲公英属物种或栽培种的基因渗入种质的变种；包含物种间杂种种质的变种；包含来自两个或更多个栽培种的杂种种质的变种；由任何产橡胶的蒲公英属物种、栽培种或变种的诱变或基因编辑产生的变种；转基因蒲公英属植物；或其任何组合。在某些实施方案中，蒲公英属品种可以包括俄罗斯蒲公英和西洋蒲公英的种间杂种种质。
在某些实施方案中，本文提供的系统和方法可以独立地、顺序地或同时地从生物质进料提取副产物和产物。提取的副产物包括碳水化合物(例如，菊粉、果糖、葡萄糖等)和含有一种或多种有用化合物的极性有机级分(例如，润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂和乳化剂)。提取的产物包括天然橡胶(即，天然聚异戊二烯)。在图1和图2中示出了用于提取非三叶胶植物生物质进料以获得在下一次提取中用作有机极性溶剂提取的进料的贫碳水化合物的生物质固体和含碳水化合物的液体的系统和方法的非限制性实例。图3和图4中示出了用于提取贫碳水化合物的生物质固体进料以获得贫极性化合物的生物质固体和极性有机物级分的系统和方法的非限制性实例。图5和图6中示出了用于提取生物质进料以获得贫极性化合物的生物质固体和极性有机物级分的系统和方法的非限制性实例。图7和图8中示出了用于提取贫极性化合物的生物质固体以获得废生物质固体和含橡胶的非极性溶剂级分的系统和方法的非限制性实例。图9、10和11中示出了用于提取来自非三叶胶的产橡胶植物的生物质进料以获得碳水化合物、极性有机物级分、含橡胶的非极性溶剂级分和天然橡胶以及用于其他用途的废生物质的系统和方法的非限制性实例。图9、12和13中示出了用于提取来自非三叶胶的产橡胶植物的生物质进料以获得极性有机物级分、含橡胶的非极性溶剂级分和天然橡胶以及用于其他用途的废生物质的系统和方法的非限制性实例。
在某些实施方案中，进料处理系统和方法通过串联连接的一个或多个连续搅拌罐提取(CSTE)级提供进料和选择的液体或溶剂的连续工艺流程。CSTE级加上串联的液固分离器形成了CSTE系统。CSTE系统的实例包括但不限于图2、4、6、8和9中所示的CSTE系统。可以布置一个或多个CSTE系统以形成进料处理系统。在某些实施方案中，所述系统和方法可以包括CSTE系统，其被适配并配置成接收湿的或干燥的进料(例如，生物质、碳水化合物提取的生物质固体进料或贫极性化合物的生物质固体进料)。在某些实施方案中，系统和方法可以包括CSTE系统，其被适配并配置成从另一提取系统接收湿的或干燥的进料(例如，碳水化合物提取的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体进料)或向另一提取系统提供进料(例如，碳水化合物提取的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体、废生物质)。在某些实施方案中，系统和方法可以包括CSTE系统，其被适配并配置成从处理和/或调节系统或从提取系统接收湿的或干燥的进料(例如，生物质、碳水化合物提取的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体)或向另一提取系统提供进料(例如，碳水化合物提取的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体、废生物质)。在某些实施方案中，CSTE系统中的一个或多个CSTE级可以包括：(i)被适配并配置成接收所选的液体或溶剂(例如，水性液体溶剂、有机极性溶剂或非极性有机溶剂)的进口；(ii)被适配并配置成接收生物质、贫碳水化合物的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。在某些实施方案中，CSTE系统中的一个或多个CSTE级可以包括单个进口，所述单个进口被适配并配置成接收所选的液体或溶剂(例如，水性液体溶剂、有机极性溶剂或非极性有机溶剂)和生物质、贫碳水化合物的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体。可以为CSTE系统提供进料或可以从CSTE系统接收进料的其他提取系统可以包括另一个提取系统、另一个CSTE系统、索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器(例如，Crown Iron Works Model IV，Crown Iron Works Company，美国明尼苏达州罗斯维尔；)和/或渗流提取器(例如，CrownIron Works Model III或V，Crown Iron Works Company，美国明尼苏达州罗斯维尔)。如本文所用，短语“浸入式提取器”、“逆流浸入式提取器”和“渗流提取器”一般是指使用基于浸入、逆流和/或渗流的程序中的任一种或多种的任何方法或系统，用以使用溶剂提取固体。因此，装置包括但不限于
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“LMTM提取器”或“LLL”装置(法国巴黎DesmetBallestra)、滑动框斗式提取器或“Lurgi”装置(法国巴黎液化空气工程和建设公司)或上述Crown Iron Works Company装置中的任一种，可以用于提供基于浸入、逆流和/或渗流的程序来使用溶剂提取固体。
一般而言，根据本公开原理，用于提取有用的目标产物(例如，来自固体生物质进料的诸如碳水化合物或极性有机化合物的副产物以及诸如天然橡胶的产物、碳水化合物提取的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体、废生物质)的系统和方法包括：
(i)固体调节和准备–为了提取生物质进料固体表面上的目标产物和进料固体中所含的产物，应减小进料的粒径和/或改变所述进料的颗粒形状。可以将包含进料的固体切短、切碎、研磨、压碎和/或粉碎以扩大表面积并打开进料颗粒的固体，以通过所选择的液体溶剂的暴露和渗透来提取。进料的诸如浸泡、浸渍、软化和/或干燥的额外调节也可以改善用于暴露于液体溶剂的进料固体表面积的扩大，并随后增加一种或多种目标产物提取的传质。可以在用于本文提供的方法之前或在本文提供的方法过程中(例如，与任何提取步骤同时进行)将来自非三叶胶植物的生物质进料、贫碳水化合物的生物质固体和/或贫极性化合物的生物质固体进料的尺寸减小。在某些实施方案中，将生物质进料减小至约1-5毫米的平均粒径。在某些实施方案中，将生物质进料减小至约2毫米或更小的平均粒径。在某些实施方案中，来自非三叶胶植物的生物质可以包括茎、叶、花、冠、根或其任何组合。在非三叶胶植物是蒲公英属植物的某些实施方案中，用于所述方法的生物质进料可以包括蒲公英属植物的冠和根或仅是根。如上所述，可以将此类冠和根或根的尺寸减小和/或改变其形状。生物质进料可以在收获时进行调节和准备和/或呈部分或完全干燥的形式。在某些实施方案中，干燥可以在最低约60℃至最大100℃的温度下进行，直到水分水平降低至小于10重量％为止。在某些实施方案中，可以将干燥的生物质在环境温度下存储在低湿度室中。在某些实施方案中，经调节和准备的生物质进料通过自动输送装置例如输送机、旋转进料机、气动传输机进料到第一提取系统。
(ii)提取温度-通过增加搅拌罐的压力和温度，明显提高溶剂提取效率的条件，以便从经调节和/或准备的进料(例如，生物质、碳水化合物提取的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体进料)提取目标产物。较高的操作温度增加了产物在液体溶剂中的溶解度，并降低了溶解产物在液体溶剂中的粘度，并使经调节的进料的传质得以优化。通过串联放置几个CSTE级以形成CSTE系统，每个CSTE级可以在选定的压力和温度下操作，以实现最佳的传质和从进料中最佳地提取目标产物。举例来说，一个或多个CSTE级可以被配置成使用回流冷凝器在大气压下操作以使溶剂损失最小化。其他CSTE级可以被配置成在密闭系统中在较高的温度和压力下操作，以获得选择性溶剂对给定进料进行提取的最佳提取性能和效率。在此类实施方案中，可以调节温度和压力以使所需副产物(例如，碳水化合物、非极性有机化合物)和产物(天然橡胶)的降解最小化。被配置成在较高温度和压力下操作的CSTE级可以与所述串联体系中的其他CSTE级部分隔离。被配置成在较高温度和压力下操作的CSTE级可以允许消除CSTE级之间的传送泵和溶剂蒸气损失。这进而增加了固体与溶剂的比率，从而降低了CSTE级的体积，并允许使用购买成本更低的溶剂的潜在经济选择。与下面讨论的混合一起，鉴于溶剂和待从进料提取的所需产物的溶解度，在最高允许温度下操作提高提取效率性能，并降低资本和操作成本。
(iii)混合、搅动和湿磨–在CSTE级内的混合是使用内部机械搅动和适当设计的内部机械挡板完成的。在剧烈搅动下混合，能够使调节的固体颗粒均匀地悬浮在均质溶液中，并使液体溶剂有效地接触并溶解表面产物，并改善液体溶剂传质，以渗透进入内部产物，溶解内部产物并改善从固体颗粒的内部区域离开的带有溶解产物的液体溶剂的传输。在剧烈搅动下混合还能够使液相浆料中的溶剂达到均匀的粘度，从而增加传质以用于调节颗粒的运输渗透和离开。如上所讨论，连同增加的操作温度和压力，这进而增加了固体与溶剂的比率。鉴于溶剂和待从进料提取的所需产物的溶解度，在最高允许温度下改善的混合提供了提高提取效率的手段。混合和搅动改善了通过CSTE级壁的热传递以及与其一体形成的热交换器的热交换。另外或替代地，可以将热传递元件设计并安装在CSTE级内，以保持CSTE级内的最佳压力和温度。当CSTE级的热传递面积不足以对所述级进行温度控制时，可以在再循环回路中提供外部热交换器，以进一步控制CSTE级的物料温度。鉴于CSTE级中的热对流和通过CSTE级壁的热传导，可以根据需要通过再循环回路中的热交换器根据需要对液体浆料进行加热或冷却。此外，可以通过改变内部搅拌叶片以产生额外的剪切力，和/或在再循环回路中设置湿磨机，来提供额外的粒径减小和/或改变进料的形状。进料的粒径和/或形状的进一步减小可以实现提高的提取效率，更高的固体与溶剂比率，从而产生减小的级体积，减少的级数以及更短的总循环时间。
(iv)提取溶剂–提取溶剂可以根据产物在CSTE级的操作温度和压力下的溶解度来选择，并且必须与调节的固体进料以及一种或多种最终选择的或目标产物在化学上相容。可以有效地高效使用水性和有机溶剂两者的多种选择。可以在任何级引入一种溶剂，以在进料流过CSTE系统中的多个级时允许提取一种或多种目标产物。替代地，可以在任何级引入两种或更多种溶剂，以在进料流过CSTE系统中的多个级时允许提取两种或更多种目标产物。溶剂可以混溶或不混溶。对于不混溶的溶剂体系，可以提供混合/搅动以产生均质的乳化阶段，以提高两种溶剂的提取效率。在某些实施方案中，一种或多种溶剂的商业规模选择是基于进料、待提取的目标产物、工艺设计、资本安装成本和预计的操作费用。这种提取方法允许灵活地选择较低的成本或出于任何原因(环境、安全和卫生等)选择更理想的液体溶剂，并有机会实现高产物提取效率和产物产率。
(v)循环时间-CSTE系统中每个级的总循环时间可以通过平衡达到容量目标所需的质量流量，每个CSTE级的体积以及完成提取效率目标的级数来控制。每个级可以被配置用于特定条件，以优化性能和提取效率，以减少资本投资并降低CSTE系统和整个进料处理系统的操作费用。
级被串联布置并设计和控制以优化并提供高性能的提取效率、产物质量和产物产率。每个级与下一个级串联流体连通。通过流体连通，级可以被配置成从与其连接的级接收液体、包含固体和液体的流体(例如，浆料)或其组合。来自一个级的流出物可以是溶解在液体溶剂中的产物、包含悬浮在液体溶剂中的混合固体的流体(例如，浆料)或其组合。串联的级数将基于操作能力、质量平衡流量、产率要求以及优化的操作条件和循环时间进行设计。CSTE系统应被配置成优化处理条件，例如进料(例如，生物质、碳水化合物提取的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体进料)调节和/或准备、压力和温度、热传递、混合和搅动以及湿磨。进料(例如，生物质、碳水化合物提取的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体进料)制造和处理系统可以具有任何数量的CSTE系统，其包括任何数量的级，这取决于处理目的和要求。在某些实施方案中，可以在第一级及其后的任何级中测量或计量调节和准备的固体进料(例如，生物质、碳水化合物提取的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体进料)。同时，可以将可以预热至操作温度的液体溶剂计量加入第一级或其后的任何级，以形成浆料相，其中固体完全悬浮在液体溶剂中，例如，呈均质混合物而在级中没有分层。所述级的搅拌器和内部搅拌叶片可以设计用于高、中或低剪切力混合和切短。在某些实施方案中，可以将湿磨机放置在与任何级的再循环回路中，以进一步减小进料的粒径和形状。可以控制液体溶剂或浆料中悬浮的生物质的温度，并将其从最后级转移到连续的固体分离步骤。
根据所述方法的另一步骤，可以从液体溶剂中分离贫固体(例如，碳水化合物提取的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体、废固体等)。在某些实施方案中，将固体与溶剂混合，其类似于均质浆料。如上所述，在均质浆料中，固体均匀地分散在液体中而没有分层。然后将与溶剂混合的固体在分离步骤之前冷却，并且可以通过离心、常压或真空滤带、压带机、自动和非自动压力过滤、旋转真空预涂过滤器、溶气浮选、沉降或任何其他固液连续分离过程或设备进行连续处理用以分离。在某些实施方案中，离开分离器的溶剂湿固体可以转移到另一提取系统中，以用不同的溶剂进一步提取。例如，可以将来自液固分离器的贫碳水化合物的生物质固体转移到不同的提取系统中，以用有机极性溶剂提取，并且可以将来自液固分离器的贫极性化合物的生物质固体转移到不同的提取系统中，以用非极性有机溶剂提取。在某些实施方案中，离开分离器的溶剂湿固体是废生物质固体，并且可以转移用于废生物质处理。具有一种或多种溶解产物的液体可以被泵送通过例如小于100微米的增泽过滤器，以除去悬浮的细固体，所述溶解产物可以是目标产物或目标产物的中间体形式。然后可以将具有一种或多种溶解产物的不含固体的液体转移以进行纯化、一种或多种最终产物回收和溶剂回收。一种或多种最终产物或目标产物可以作为一种或多种包装产物包装、库存和运输，也可以散装库存和运输以进行销售。回收的溶剂可以循环使用，从而减少了溶剂的使用量并降低了生产操作费用。
根据所述方法的另一方面，废生物质可以被进一步处理以再利用。来自固体分离步骤的废固体生物质通常被提取过程中使用的溶剂润湿。在某些实施方案中，可以用溶剂收集设备干燥湿的废固体，并且可以纯化任何收集的溶剂并用于内部再循环或再利用。举例来说，干燥的废生物质可以具有大约7,500BTU/磅的BTU含量，并且可以用作锅炉的进料以在所述设施处产生公用蒸汽。可以配备锅炉以使用天然气、燃料油或其他当地且经济上可行的燃料，以补充设施的能量需求。当设施容量很大并且可以通过燃烧废生物质来产生过量的能量时，可以产生高压蒸汽来驱动涡轮机，以向设施发电并输出到当地电网。因此，所述方法提供了使用所有废生物质来产生低、中和高压蒸汽和电力形式的热能的选择，以操作设施并将多余量出售给当地电网。锅炉燃烧生物质时，可能会产生灰烬，其可作为道路建设的副产物、混凝土添加剂、钢制造的隔热材料、建筑材料和其他适用市场使用。干燥的废生物质还有其他潜在市场，作为动物饲料补充剂、纤维素隔热材料、用于刨花板的添加剂或填料、土壤改良剂、建筑用品以及其他当前未提及的直接售品。干燥的废生物质也可以用作超临界水分解、酶消化和发酵的进料，以生产生物燃料，诸如用于汽油的乙醇或当前由石油供应的其他化学品。总而言之，可以根据经济可行性使用来自所述工艺的干燥的废生物质，并且这将产生总体可再生和可持续的连续工艺，其中生物质的所有元素均用于生产多种产品，而不会产生对环境造成负担的废物和影响操作的盈利能力的成本影响。在某些实施方案中，此系统是生物精炼厂概念的模型。举例来说，干燥的固体可以用于以下应用：(a)填土或开垦；(b)用于园林绿化、道路建设和建筑材料的骨料；(c)动物饲料补充剂、纤维素隔热材料、用于刨花板的添加剂或填料、土壤改良剂和其他当前未提及的直接售品。废生物质也可以用作酶消化和发酵的进料，以生产生物燃料，诸如用于汽油的乙醇或当前由石油供应的其他化学品。废生物质也可以用作超临界水分解并转化为碳水化合物糖和木质素的进料，其产物可以用作许多其他产品的可再生进料。
在某些实施方案中，用于非三叶胶植物的系统将位于可以生长和机械收获植物的几个农场的经济上可行的半径内。在非三叶胶植物是蒲公英属植物的实施方案中，在农场收获植物，并在装载运输车辆之前从根部摇掉疏松的土壤和污垢。收获的蒲公英属植物的枝条在地表冠的顶部附接有叶，土壤下的根部附接在冠的底部。在炎热的天气中，可以对收获的植物进行喷水和表面润湿处理，以防止植物在运输到处理设施期间变干。收获和向设施的运输的量可以由处理设施的24小时产量来限定。
在某些实施方案中，可以对收获的植物进行洗涤。洗涤可以包括使用淡水和/或循环水除去枝条、叶、冠和根部上残留的土壤和污垢。可以收集洗涤水，转移到沉降系统中以除去土壤和污垢，然后转移到水净化系统中以回收和再循环此水以用于任何用途，包括但不限于在制造工厂中重复用于所有处理水应用。在非三叶胶植物是蒲公英属植物的实施方案中，可以将洗涤后的蒲公英属植物转移到切割机上，去除刚好位于冠上方的枝条、花和叶，使冠和根附接并连接。枝条、花和叶离开机器，可以转移到包装区域，在那里可以将枝条、花和叶包装起来以出售蒲公英。蒲公英属枝条、花和叶可以用作其他产品(诸如蒲公英茶、蒲公英酒、蒲公英咖啡以及其他药用和其他用途的蒲公英产品)的进料。从蒲公英属叶、花草茶和根获得各种产品的方法公开在美国专利号9,611,363中，所述专利以引用的方式整体并入本文。
在某些实施方案中，在本文提供的某些系统和方法中使用的进料是生物质，并且输出是贫碳水化合物的生物质固体和含有碳水化合物的液体产物或副产物。此类系统和方法的非限制性实例在图1、2、10和11中示出。蒲公英属植物冠和根含有10-40重量％的水溶性碳水化合物，其主要包含菊糖，所述菊糖是果糖和葡萄糖的聚合物。这些碳水化合物由蒲公英属植物储存为能源，并且可以被回收、出售和/或用作有价值的副产物和/或许多市场应用的进料。蒲公英属植物冠和根的水相液体(例如，水和/或水溶液)溶剂提取以及水溶性碳水化合物的除去，大大减少了生物质的量以及下游处理的对应资本和安装成本。在图1、2、10和11中示出了用于获得碳水化合物和贫碳水化合物的生物质固体的系统和方法的非限制性实例。在某些实施方案中，所使用的系统可以包括调节和准备机器，所述调节和准备机器被适配并配置成在将包括一种或多种植物或植物部分的生物质引入到提取系统(例如，至少一个连续搅拌罐提取(CSTE)级、CSTE系统、索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器)中之前，减小此生物质的粒径和/或改变所述生物质的形状和状态。在某些实施方案中，所述方法可以包括初始调节和准备步骤，以用于在将包括一种或多种植物或植物部分的生物质进料颗粒引入到提取系统中之前减小此生物质的尺寸和/或改变所述生物质的形状。在某些实施方案中，当第一高剪切力、搅动的连续搅拌罐提取器(CSTE)级在大气压下操作时，所述级填充有处于约50℃至100℃的温度下的预热的水性液体。在其他实施方案中，当CSTE级经受高于大气压的压力时，所述级可以在高于100℃的温度下操作。当所述级在高于大气压下操作时使用的合适压力的非限制性实例包括15、150、300、600、900或大于1000PSIG(磅/平方英寸表压)。在某些实施方案中，至少第一CSTE级具有被适配并配置成增加剪切力以减小生物质的粒径和/或改变所述生物质的形状的叶片。在某些实施方案中，被适配并配置成增加剪切力以减小生物质的粒径和/或改变所述生物质的形状的CSTE叶片是内部搅拌器叶片。用于CSTE的浆料泵可以与湿磨机进行再循环，所述湿磨机进一步减小了生物质进料(例如，茎、花、叶、冠、根或其任何组合)的粒径。浆料泵的选择还可以赋予剪切力并减小和/或改变粒径。在某些实施方案中，来自产橡胶的非三叶胶植物的生物质通过输送机转移到切碎机以将生物质切成小块，然后以测量和/或控制的速率将其直接装入第一高剪切力CSTE级的顶部，以从生物质颗粒提取水溶性碳水化合物。可以将用于防止菊粉聚合糖水解、改善生物质的润湿特性并减少起泡的合适的水溶性化学物添加到水性液体中。在某些实施方案中，使用含水或无水形式的氨、氢氧化氨、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、任何其他无机碱化学物及其任何组合，在碱侧将溶液的PH控制在高于7且低于10的PH下。润湿性和/或起泡控制可以通过将一种或多种表面活性剂添加到水相中来实现。此连续水相提取的总停留时间和孵育时间可以通过进料和水的流量(即，水与生物质的比率)、系统中每个CSTE级的体积以及串联并流连接在一起的CSTE级的数量来控制。在某些实施方案中，此连续水性液体溶剂提取工艺的总预期停留时间为最小1小时且最大6小时。在某些实施方案中，碳水化合物提取可以从输入的生物质进料中取出并获得最少约60、70、80、90或99重量％的所有水溶性碳水化合物和/或调节和/或准备用于下游溶剂提取方法以回收天然有机化学物和天然橡胶的粒径减小或形状改变的生物质进料。不受理论的限制，据信在某些实施方案中，从生物质进料中除去碳水化合物以产生贫碳水化合物的生物质固体可以为生物质的下游处理提供有效的溶剂提取。不受理论的限制，还据信在某些实施方案中，除去水溶性有机和无机材料额外改善在下游方法中回收的溶剂提取的有机化合物和天然橡胶的质量和纯度。可以使用浆料泵将从最后一个水提取系统中离开的含水浆料连续转移到连续操作的水性固液分离器中，并将液体转移到水溶性碳水化合物溶液储罐中进行纯化和浓缩成糖浆和/或干燥以形成固体粉末或结晶固体。在系统或方法中使用的固液分离器可以是连续压带机，其中液压压实固体以除去最大量的液体。许多类型和配置的连续离心机以及其他过滤、沉降和/或浮选方法可以以任何配置或组合使用，作为从含碳水化合物的液体中分离贫碳水化合物的生物质固体的设备。贫碳水化合物的生物质固体可以用淡水洗涤以从离开的贫碳水化合物的生物质固体中除去水溶性碳水化合物和其他材料，以提高产率。通过上述系统和方法获得的碳水化合物可以用作生产生物燃料的发酵工艺或其他化学工艺的可再生碳进料。作为非限制性实例，菊粉糖聚合物可以通过含水酸化而化学转化为其果糖和葡萄糖单体。在其他实施方案中，菊粉聚合物可以被化学转化为羟甲基糠醛(HMF；5-(羟甲基)糠醛)。HMF在文献中有记载，并被美国能源部和其他机构选作主要可再生建筑化学进料，用于化学合成以生产多种商品量和当前主要由石化进料供应的特种化学品。一些主要的市场应用是转化为2,5-呋喃二甲酸(FDCA)，已提出将其替代用于生产聚酰胺、聚酯和聚氨酯的对苯二甲酸和间苯二甲酸。FDCA也可以聚合以生产聚(乙烯2.5-呋喃二甲酸)(PEF)，其为聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)的潜在替代物。HMF可以被转化为2,5-二甲基呋喃(DMF)，此液体是一种潜在的生物燃料，其能量含量高于生物乙醇。氢化得到2,5-双(羟甲基)呋喃。酸催化的水解将HMF转化为乙酰丙酸(LA)和γ-戊内酯(gVL)，在燃料和衍生物市场应用中造成了甲酸损失。乙酰丙酸乙酯(EL)、5-乙氧基甲基糠醛(EMF)、二甲基糠醛(DMF)、2.5-双(羟甲基)呋喃(BHMF)、2,5二甲酰呋喃(DDF)以及许多其他商品和特种化学品也可以由HMF合成。因此，蒲公英属生物可再生进料可以在将来提供许多增值的新产品，这些产品可以替代现有石油市场供应的产品。
在某些情况下，本文提供的某些处理系统和方法中使用的生物质进料是贫碳水化合物的生物质固体，并且输出是贫极性化合物的生物质固体和极性有机级分或极性有机亚级分。此类系统和方法的非限制性实例在图3、4、10和11中示出。在某些实施方案中，可以从任何提取装置或系统获得用于所述系统和方法的贫碳水化合物的生物质固体进料，包括不限于单个连续搅拌罐提取器(CSTE)级、CSTE系统、索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器，其用于从生物质提取碳水化合物。可以在处理系统和方法中使用的有机极性溶剂包括但不限于具有1至8个碳原子的醇、具有3至8个碳原子的酮、具有3至8个碳原子的羟基酮、酮醇、具有3至8个碳原子的酯或其组合。在某些实施方案中，有机极性溶剂包括丙酮或水湿丙酮。此连续有机极性溶剂提取的总停留时间、孵育时间和/或循环时间可以通过进料和有机极性溶剂的流量(即，有机极性溶剂与贫碳水化合物的生物质固体的比率)、系统中每个CSTE级的体积以及串联并流连接在一起的CSTE级的数量来控制。在某些实施方案中，CSTE系统中此连续提取工艺的总预期停留时间为最小1小时且最大8小时。在某些实施方案中，用有机极性溶剂提取贫碳水化合物的生物质固体约1至约8小时。在所述系统或方法中使用的固液分离器可以是连续压带机，其中液压压实固体以除去最大量的有机极性溶剂。许多类型和配置的连续离心机以及其他过滤、沉降和/或浮选方法可以以任何配置或组合使用，作为从极性有机级分中分离贫极性化合物的生物质固体的设备。贫极性化合物的生物质固体可以用新鲜的有机极性溶剂洗涤以除去其他有机化合物，以提高产率。任何前述方法还可以包括从液体极性有机物级分中过滤细固体。在某些实施方案中，还可以从极性有机物级分获得一种或多种富含润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂或乳化剂的副产物亚级分。在某些实施方案中，所述亚级分将富含以下的至少一种：18-氧代-十九烷酸、棕榈酸乙酯、齐墩果酸、胆钙化醇、17-羟基-9Z-十八烯酸、鞘氨醇、12-氧代-9-十八炔酸、顺式-5-十四碳烯基肉碱、壬二酸、单油精、β-羟基棕榈酸、十二烷基苯磺酸、顺式-9-十六碳烯酸或其异构体。在某些实施方案中，极性有机级分的任何前述副产物亚级分可以通过以下方法获得：包括但不限于吸收、吸附、色谱法(例如，液相色谱法)、结晶、蒸馏、升华及其组合。在某些实施方案中，针对极性有机化合物耗尽了贫极性化合物的生物质固体，所述极性有机化合物是存在于贫碳水化合物的生物质固体进料中的润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂或乳化剂。在某些实施方案中，针对极性有机化合物耗尽了贫极性化合物的生物质固体，所述极性有机化合物是存在于贫碳水化合物的生物质固体进料中的18-氧代-十九烷酸、棕榈酸乙酯、齐墩果酸、胆钙化醇、17-羟基-9Z-十八烯酸、鞘氨醇、12-氧代-9-十八炔酸、顺式-5-十四碳烯基肉碱、壬二酸、单油精、β-羟基棕榈酸、十二烷基苯磺酸、顺式-9-十六碳烯酸或其异构体中的至少一种。
在某些情况下，本文提供的某些处理系统和方法中使用的生物质进料是生物质，并且输出是贫极性化合物的生物质固体和极性有机级分或极性有机亚级分。此类系统和方法的非限制性实例在图5、6、12和13中示出。因此，本文提供了其中生物质用有机极性溶剂进行提取而不首先提取碳水化合物的系统和方法的实施方案。在某些实施方案中，可以从任何提取装置或系统获得用于所述系统和方法的生物质进料，包括不限于单个连续搅拌罐提取器(CSTE)级、CSTE系统、索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器，其用于从生物质提取碳水化合物。在某些实施方案中，至少第一CSTE级具有被适配并配置成增加剪切力以减小生物质的粒径和/或改变所述生物质的形状的叶片。在某些实施方案中，被适配并配置成增加剪切力以减小生物质的粒径和/或改变所述生物质的形状的CSTE叶片是内部搅拌器叶片。用于CSTE的浆料泵可以与湿磨机进行再循环，所述湿磨机进一步减小了生物质进料(例如，切短冠和根)的粒径。在某些实施方案中，来自产橡胶的非三叶胶植物的生物质通过输送机转移到切碎机以将生物质(例如，茎、花、叶、冠、根或其任何组合)切成小块，然后以控制的速率将其直接装入第一高剪切力CSTE级的顶部进口，其中进口被适配并配置成接收小块生物质。可以在处理系统和方法中使用的有机极性溶剂包括但不限于具有1至8个碳原子的醇、具有3至8个碳原子的酮、具有3至8个碳原子的羟基酮、酮醇、具有3至8个碳原子的酯或其组合。在某些实施方案中，有机极性溶剂包括丙酮或水湿丙酮。此连续有机极性溶剂提取的总停留时间、孵育时间和/或循环时间可以通过进料和有机极性溶剂的流量(即，有机极性溶剂与生物质的比率)、系统中每个CSTE级的体积以及串联并流连接在一起的CSTE级的数量来控制。在某些实施方案中，用有机极性溶剂提取生物质约1至约8小时。在所述系统或方法中使用的固液分离器可以是连续压带机，其中液压压实固体以除去最大量的有机极性溶剂。许多类型和配置的连续离心机以及其他过滤、沉降和/或浮选方法可以以任何配置或组合使用，作为从极性有机级分中分离贫极性化合物的生物质固体的设备。在某些实施方案中，贫极性化合物的生物质固体可以用新鲜的有机极性溶剂洗涤以除去其他有机化合物，以提高产率。任何前述方法还可以包括从液体极性有机物级分中过滤细固体。在某些实施方案中，还可以从极性有机物级分获得一种或多种富含润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂或乳化剂的副产物亚级分。在某些实施方案中，所述亚级分富含以下的至少一种：18-氧代-十九烷酸、棕榈酸乙酯、齐墩果酸、胆钙化醇、17-羟基-9Z-十八烯酸、鞘氨醇、12-氧代-9-十八炔酸、顺式-5-十四碳烯基肉碱、壬二酸、单油精、β-羟基棕榈酸、十二烷基苯磺酸、顺式-9-十六碳烯酸或其异构体。在某些实施方案中，极性有机亚级分的任何前述副产物亚级分可以通过以下方法获得：包括但不限于吸收、吸附、色谱法(例如，液相色谱法)、结晶、蒸馏、升华及其组合。在某些实施方案中，针对极性有机化合物耗尽了贫极性化合物的生物质固体，所述极性有机化合物是存在于生物质进料中的润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂或乳化剂。在某些实施方案中，针对极性有机化合物耗尽了贫极性化合物的生物质固体，所述极性有机化合物是存在于生物质进料中的18-氧代-十九烷酸、棕榈酸乙酯、齐墩果酸、胆钙化醇、17-羟基-9Z-十八烯酸、鞘氨醇、12-氧代-9-十八炔酸、顺式-5-十四碳烯基肉碱、壬二酸、单油精、β-羟基棕榈酸、十二烷基苯磺酸、顺式-9-十六碳烯酸或其异构体中的至少一种。
在某些情况下，本文提供的某些处理系统和方法中使用的生物质进料是贫极性化合物的生物质固体，并且输出是废生物质固体和含橡胶的非极性溶剂。此类系统和方法的非限制性实例在图7、8、10、11、12和13中示出。在某些实施方案中，可以从任何提取装置或系统获得用于所述系统和方法的贫极性化合物的生物质固体进料，包括不限于单个连续搅拌罐提取器(CSTE)级、CSTE系统、索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器，其用于从生物质提取碳水化合物。可以在处理系统和方法中使用的非极性有机溶剂包括但不限于一种或多种具有1至12个碳原子的烃。在某些实施方案中，一种或多种烃选自由以下组成的组：具有4至9个碳原子的烷烃、具有5至10个碳原子的环烷烃、具有5至10个碳原子的烷基取代的环烷烃、具有6至12个碳原子的芳族化合物，以及具有7至12个碳原子的烷基取代的芳族化合物。所述系统和方法中使用的非极性有机溶剂可以包括正己烷、混合己烷、环己烷、正戊烷、混合戊烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,3-二甲基丁烷、2-2-二甲基丁烷、甲基环戊烷、甲苯、二甲苯、四氢呋喃或其混合物。在某些实施方案中，有机溶剂包括混合己烷或正己烷。此连续非极性有机溶剂提取的总停留时间、孵育时间和/或循环时间可以通过进料和非极性有机溶剂的流量(即，非极性有机溶剂与贫极性化合物的生物质固体的比率)、系统中每个CSTE级的体积以及串联并流连接在一起的CSTE级的数量来控制。在某些实施方案中，CSTE系统中此连续提取工艺的总预期停留时间为最小1小时且最大8小时。在某些实施方案中，用非极性有机溶剂提取贫极性化合物的生物质固体约1至约8小时。在某些实施方案中，在大气压下且在低于或处于非极性有机溶剂在大气压下的沸点的温度下，用非极性有机溶剂提取贫极性化合物的生物质固体。在其他实施方案中，在高于非极性有机溶剂在大气压下的沸点的温度下和/或在高于大气压的压力下，用非极性有机溶剂提取贫极性化合物的生物质固体。在所述系统或方法中使用的固液分离器可以是连续压带机，其中液压压实废生物质固体以除去最大量的非极性有机溶剂。许多类型和配置的连续离心机以及其他过滤、沉降和浮选方法可以以任何配置或组合使用，作为从非极性有机积分中分离废生物质固体的设备。贫极性化合物的生物质固体可以用新鲜的非极性有机溶剂洗涤以从固体中除去额外橡胶，以提高产率。在某些实施方案中，通过离心、过滤、沉降和浮选或其组合来实现从废生物质固体中分离含橡胶的非极性溶剂级分。在某些实施方案中，干燥废生物质。干燥的废生物质用作锅炉产生用作公用设施和/或电力的热量的进料、用于生产生物燃料的进料、动物饲料补充剂、纤维素隔热材料、用于刨花板和层压板的添加剂或填料、土壤改良剂或其任何组合。在某些实施方案中，在含橡胶的非极性溶剂级分中提取用于初始或后续液体溶剂提取的生物质进料中所含的天然橡胶的按干重计至少80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％。在任何前述方法的某些实施方案中，所述方法还可以包括以下步骤中的至少一个：(a)从含橡胶的非极性溶剂级分中过滤细固体；(b)通过蒸馏或蒸发除去至少一半的非极性溶剂，同时将橡胶保持在溶液中以获得浓缩的橡胶溶液；(c)向浓缩的橡胶溶液中添加抗氧化剂(例如，通过混合、搅拌、搅动等以将抗氧化剂分配在浓缩的橡胶溶液中)；(d)通过添加足够量的预冷却的干净有机极性溶剂(例如，约等体积的预冷却的干净有机极性溶剂)沉淀橡胶或抗氧化剂处理的橡胶；(e)进一步冷却有机极性溶剂和非极性有机溶剂与沉淀的橡胶的混合物，以形成凝胶状橡胶沉淀和混合的液体有机溶剂。(f)从混合的液体有机溶剂中分离并取出凝胶状橡胶沉淀；(g)使形凝胶状橡胶沉淀形成和/或形，和/或进一步除去一部分混合的液体有机溶剂；(h)干燥形成和/或成形的凝胶状橡胶沉淀以获得干燥的固体橡胶产物；或者，i)步骤(a)-(h)的任意组合。在某些实施方案中，处理系统还可以包括子系统，其被适配并配置成：(a)从含橡胶的非极性溶剂级分中过滤细固体；(b)通过蒸馏或蒸发除去至少一半的非极性溶剂，同时将橡胶保持在溶液中以获得浓缩的橡胶溶液；(c)向浓缩的橡胶溶液中添加抗氧化剂(例如，通过混合、搅拌、搅动等以将抗氧化剂分配在浓缩的橡胶溶液中)；(d)通过添加足够量的预冷却的干净有机极性溶剂(例如，约等体积的预冷却的干净有机极性溶剂)沉淀橡胶或抗氧化剂处理的橡胶；(e)进一步冷却有机极性溶剂和非极性有机溶剂与沉淀的橡胶的混合物，以形成凝胶状橡胶沉淀和混合的液体有机溶剂。(f)从混合的液体有机溶剂中分离并取出凝胶状橡胶沉淀；(g)使凝胶状橡胶沉淀形成和/或成形，和/或进一步除去一部分混合的液体有机溶剂；(h)干燥形成和/或成形的凝胶状橡胶沉淀以获得干燥的固体橡胶产物；或者，(i)步骤(a)-(h)的任意组合。天然橡胶样品具有明显的多分散特性，这是样品中各个聚异戊二烯聚合物分子量和/或质量的分布和均质性。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶包含具有约1.0x 106、1.1x 106、1.2x 106、1.3x 106、1.4x 106、1.5x 106、1.6x 106、1.7x 106或1.8x 106至3.0x 106、4.0x 106、4.5x 106或5.0x 106克/摩尔(g/mol)的重均分子量的聚异戊二烯，并且可以具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的灰分含量和/或小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0,1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的氮含量中的至少一种。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶包含聚异戊二烯，其具有基本上单峰的分子量分布，其多分散性P(Mw/Mn)为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9至3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4；或其多分散性P(Mw/Mn)为约1.1、2、3或4且重均分子量为约1.0x106、1.1x 106、1.2x 106、1.3x 106、1.4x 106、1.5x 106、1.6x 106、1.7x 106或1.8x 106至3.0x 106、4.0x 106、4.5x 106或5.0x 106g/mol，其中多分散性和重均分子量通过选自由以下组成的组的分析方法测定：凝胶渗透色谱法(GPC)结合蒸发光散射检测(GPC-ELSD)、GPC结合多角度光散射(GPC-MALS)以及GPC结合折射率(GPC-RI)。在某些实施方案中，上述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶中的任一种均包含聚异戊二烯，其具有基本上单峰的分子量分布，其多分散性P(Mw/Mn)为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9至3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4；或其多分散性P(Mw/Mn)为约1.1、2、3或4，其中多分散性通过选自由GPC-ELSD、GPC-MALS和GPC-RI组成的组的分析方法测定。在某些实施方案中，上述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶中的任一种均包含聚异戊二烯，其具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的灰分含量和/或小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或约0重量％的氮含量中的至少一种。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的灰分含量和小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的氮含量。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶可以具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的灰分含量。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶可以具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的氮含量。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶包含具有约1.0x 106、1.1x 106、1.2x 106、1.3x 106、1.4x 106、1.5x 106、1.6x 106、1.7x 106或1.8x 106至3.0x106、4.0x 106、4.5x 106或5.0x 106g/mol的重均分子量的聚异戊二烯，并且可以具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的灰分含量和/或小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的氮含量中的至少一种。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶包含聚异戊二烯，其具有基本上单峰的分子量分布，其多分散性P(Mw/Mn)为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9至3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4；或其多分散性P(Mw/Mn)为约1.1、2、3或4且重均分子量为约1.0x 106、1.1x 106、1.2x 106、1.3x 106、1.4x106、1.5x 106、1.6x 106、1.7x 106或1.8x 106至3.0x 106、4.0x 106、4.5x 106或5.0x 106g/mol，其中多分散性和重均分子量通过选自由GPC-ELSD、GPC-MALS和GPC-RI组成的组的分析方法测定。在某些实施方案中，上述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶中的任一种均包含聚异戊二烯，其具有基本上单峰的分子量分布，其多分散性(Mw/Mn)为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9至3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4；其中Mw和Mn通过选自由GPC-ELSD、GPC-MALS和GPC-RI组成的组的分析方法测定。在某些实施方案中，上述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶中的任一种包含具有约1.0x 106、1.1x 106、1.2x 106、1.3x 106、1.4x 106、1.5x 106、1.6x 106、1.7x 106或1.8x106至3.0x 106、4.0x 106、4.5x 106或5.0x 106g/mol的重均分子量的聚异戊二烯，并且可以具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的灰分含量和/或小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％、0.1重量％、或0重量％的氮含量中的至少一种。在某些实施方案中，上述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶中的任一种均包含聚异戊二烯，其具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％、0.1重量％至0.5重量％或0重量％的灰分含量和/或小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％、0.1重量％或0重量％的氮含量中的至少一种。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括根、冠或其组合的部分获得的，包含聚异戊二烯的含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶可以具有约1.0x 106、1.1x 106、1.2x 106、1.3x 106、1.4x 106、1.5x 106、1.6x 106、1.7x106或1.8x 106至3.0x 106、4.0x 106、4.5x 106或5.0x 106g/mol的重均分子量。在前述系统和方法的某些实施方案中，其中植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶的产橡胶植物，并且生物质进料是从那些植物的包括根、冠或其组合的部分获得的，含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶可以具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％或0重量％的氮含量。通过本文提供的系统和方法生产的干燥的固体天然橡胶可以用于制造多种商品，包括但不限于轮胎。
在某些实施方案中，本文提供的用于从产橡胶的非三叶胶植物获得含碳水化合物的液体、极性有机物级分和/或含橡胶的级分的系统和方法从开始到结束可以是完全连续的。然而，前述方法中的某些一个或多个子工艺或步骤可以分批模式操作，使得整个工艺是半连续的。在某些实施方案中，连续处理系统和方法对于计划连续若干周的制造活动可以每天24小时且每周7天操作。在另外其他的实施方案中，本文提供的处理系统和方法以分批模式操作。在另外其他的实施方案中，处理系统和方法可以彼此独立地操作。
实施例
实施例1.蒲公英属植物收获、进料调节和/或准备、副产物提取和产物提取
进料接收
蒲公英属植物的处理设施将位于生长和机械收获蒲公英属植物的几个农场的经济上可行的半径内。在农场收获成熟的蒲公英属植物，并在装载运输车辆之前从根部摇掉疏松的土壤和污垢。收获的蒲公英属植物可以具有枝条、花，在冠的顶表面附接有叶，土壤下的根部附接在冠的底部。在炎热的天气中，可以对收获的植物进行喷水和表面润湿处理，以防止植物在运输到处理设施期间变干。车辆类型为敞篷平板式集装箱，以通过前端装载机装载集装箱，并使用液压升降机将集装箱内的物料倾倒在工厂的平坦卸货区，或者可以使用棉打包机或类似的机器将收获的生物质压实，并且将提钩装载到工具上，以减少运输到处理设施的成本。这些车辆集装箱可以用防水布覆盖，以防止运输过程中溢出且不受天气影响。收获和向设施的运输的量由处理设施的24小时产量来限定。
处理设施进料储存和准备
进入安全处理设施的卡车将首先在工厂车辆秤上称重，然后行驶至卸货平台区域。指导卡车在卸货平台和储存区域卸载湿的蒲公英属植物，然后行驶至卡车秤以获取空皮重。净重和生物质进料库存由制造业务用于过程指标和生产计划。
将湿的蒲公英属植物装载到输送机上，并且输送机将湿的植物转移到振动器，所述振动器从植物根部除去松散污垢。振动器后面有一个磁铁和金属检测器，用于检测和除去收获植物中可能存在的金属。这些金属必须在进一步处理之前除去，以防止对下游处理设备的损坏和意外停机。
水溶性碳水化合物和材料除去
输送机将湿的蒲公英属植物转移到洗涤区，在洗涤区中，使用淡水和循环水从枝条、花、叶、冠和根部除去残留的土壤和污垢。收集洗涤水，转移到沉降系统中以除去土壤和污垢，然后转移到水净化系统中以进行回收，然后将此水循环再利用，以用于设施的所有处理水应用。
输送机将洗涤后的蒲公英属植物转移到切割机上，所述切割机除去刚好位于冠上方的枝条、花和叶，使冠和根部附接并自然相连。枝条、花和叶离开机器，转移到包装区域，在那里将枝条、花和叶包装起来以出售蒲公英。存在将枝条、花和叶散装运送到处理设施作为其他产品(诸如蒲公英茶、蒲公英酒、蒲公英咖啡以及其他药用和其他用途的蒲公英产品)的进料的选择。在美国专利号9,611,363中公开了用于从可以使用的蒲公英属叶获得各种产品的方法的实例，所述专利以引用的方式整体并入本文。可以通过干燥、切短、切碎、研磨、压碎和/或粉碎对冠和根部进行调节并准备以用于后续储存和/或提取。还可以进行其他调节，诸如浸泡、浸渍和/或软化冠和根部。
在第一高剪切力搅动的CSTE级中填充处于50℃至100℃的温度下的预热热水。用于混合CSTE级的浆料泵与湿磨机进行再循环，所述湿磨机进一步减小了切碎的冠和根部的粒径。洗涤的湿蒲公英属冠和根部通过输送机转移到切碎机以将冠和根部切成小块，然后以测量和/或控制的速率将其直接装入第一高剪切力CSTE级的生物质接收顶部进口，以从生物质浆料提取水溶性碳水化合物。添加化学物以防止天然菊粉聚合糖水解，改善生物质的润湿特性并减少起泡。使用无水氨、氢氧化氨、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、任何其他无机碱化学物及其任何组合，在碱侧将溶液的PH控制在高于7且低于10的PH下。此连续水相提取的总停留时间、孵育时间和/或循环时间通过进料和水的流量(即，水与生物质的比率)、系统中每个CSTE级的体积以及串联并流连接在一起的在50℃至100℃的操作温度下控制的充分搅拌和搅动的CSTE级的数量来控制。此连续水性提取工艺的总预期停留时间为最小1小时且最大6小时。此处理步骤的总体目标是取出并获得最少90重量％的所有水溶性碳水化合物，并准备用于下游溶剂提取工艺以回收天然有机化学物和天然橡胶的粒径减小的生物质。此工艺减小了质量并打开了贫碳水化合物的生物质固体中的纤维，从而能够进行极有效的液体溶剂提取，以回收可溶性产物和副产物。水性除去水溶性有机和无机材料还在下游工艺中改善了回收的溶剂提取的天然有机副产物和天然橡胶产物的质量。
可以使用浆料泵将从最后一个水提取混合罐或级中离开的含水浆料连续转移到连续操作的水性固液分离器中，并将液体转移到水溶性碳水化合物溶液储罐中进行纯化和浓缩成糖浆或干燥以形成粉末或结晶固体。水湿润的贫碳水化合的生物质固体通过输送机转移到用于干燥库存的干燥步骤或溶剂提取工艺的第二步骤。固液分离器可以是连续压带机，其中对贫碳水化合物的固体进行液压压实以除去最大量的液体。许多类型和配置的连续离心机以及其他过滤、沉降和浮选方法可以以任何配置或组合使用，作为完成此工艺的设备。离开的贫碳水化合物的生物质固体可以用淡水洗涤以从到下游提取系统的离开的贫碳水化合物的生物质固体进料中除去水溶性碳水化合物，以提高产量，以及可能导致污染下游产物和副产物的其他水溶性材料。
水溶性碳水化合物和材料除去
将从水分离器离开的液体连续转移到水溶性碳水化合物溶液储罐中。可以预期，基本上所有或任何天然橡胶乳胶橡胶都会附着在切碎和研磨的生物质上，并且不会存在于此储罐的液体中。如果液体中存在乳胶橡胶，它将漂浮到储罐的顶部，并被撇去以收集、纯化和销售乳胶橡胶溶液，或者转移到混凝罐中，在其中将使用甲酸或另一种酸来凝结和固化天然橡胶，然后将其与水湿润的生物质进料连续添加到溶剂萃取系统中，以回收天然有机物和橡胶。
将稀释的水溶性碳水化合物溶液转移到小于100微米的微米尺寸的增泽型过滤器，以除去大部分细悬浮固体，主要是蒲公英属细颗粒植物材料。将过滤后的稀释的水溶性碳水化合物溶液以控制的流量连续转移到浓缩系统中，所述浓缩系统除去大部分水并产生中等粘度的混合碳水化合物糖浆。浓缩系统优选是多级蒸汽加热蒸发系统，其具有或不具有提供真空以控制液体温度和碳水化合物糖浆的质量的选项。可以使用其他涉及蒸馏、薄膜蒸发和任何其他分离技术的单元操作来代替或与其组合使用。将浓缩的碳水化合物糖浆溶液转移到最终的增泽过滤器中，以除去在浓缩步骤中形成的细悬浮固体，达到小于100微米的微米尺寸，然后转移到纯化的浓缩碳水化合物糖浆储罐中。储罐用夹套加热维持在一定温度下，以防止结晶并控制粘度，以便将产物转移到包装，通过罐车或有轨车进行散装运输，或转移到内部下游处理(如干燥)和/或使用碳水化合物为进料进行处理，用于其他化学工艺，包括合成和/或发酵工艺以产生生物燃料。
将来自浓缩系统的蒸发水冷凝并收集，并作为再循环水再利用，用于需要水作为进料的所有制造设施处理步骤。收获的蒲公英属植物冠和根部含有75-85重量％的水，将极大地减少由此产生的淡水用量、消耗需求和整个设施的费用成本。工艺水再循环和回收系统将极大地减少废水处理的量和费用成本，以及此设施的对应环境影响。另外，当设施位于世界上水资源短缺且可用成本高于美国典型成本的地区时，所述设施可以在经济上是可行的。
有机极性溶剂提取工艺
将来自含水过程固液分离器的水湿润的贫碳水化合物的生物质固体连续转移到储罐或筒仓中以进行临时储存。如果设施想储存贫碳水化合物的生物质固体来代替处理，则可以安装在最高100℃的温度下操作以使目标产物不发生热分解的任何类型的生物质干燥器，从而除去贫碳水化合物的生物质固体的90+重量％的水含量，并且可以将干燥的贫碳水化合物的生物质固体液压压实并储存在防风雨的仓库或储存区域中，以便以后处理。此选择允许设施处理所有收获的蒲公英属，以连续生产水溶性碳水化合物，并保存和储存压实的高密度的干燥的贫碳水化合物的生物质固体，以供日后额外处理，并在没有新鲜收获的生物质时，在长期连续作业中进行剩余的溶剂产物和副产物提取。这种方法提供了灵活性，并具有成本效益地利用了已投入的资本以及制造业务的人工和费用。
第一充分搅动的有机极性溶剂提取CSTE级可以进行夹套以用塔顶回流冷凝器进行蒸汽加热，以使溶剂损失最小化。基于溶解可溶性天然有机化合物而不溶解高分子量天然橡胶的溶解度及其脱水和除去水湿润的贫碳水化合物的生物质固体中剩余水的能力来选择有机极性溶剂。最希望的是，有机极性溶剂成本低并且在处理设施的区域中容易获得。已经发现丙酮可以干重计的0.5至5重量％的范围溶解在蒲公英属冠和根生物质中发现的这些有机化学物。水可溶于丙酮，因此它是用于生物质的水脱水的极佳低成本溶剂。对于此工艺，与无水丙酮相比，具有2重量％的水的大约98重量％的水湿润的丙酮可节省经济成本。其他有机极性溶剂，诸如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇、甲乙酮、甲基异丁酮、糠醇、四氢糠醇以及任何其他有机极性溶剂可以用作此工艺的极性溶剂。也包括极性溶剂的组合，但会增加溶剂回收和再利用的资本成本和操作费用，因此，在没有证实的要求和理由下不推荐使用。连续有机极性溶剂提取的温度可以在所选择的溶剂在大气压下的沸点下通过添加回流冷凝器进行操作。可以使用CSTE级将操作温度增加至高于沸点，所述CSTE级包括根据设施位置的适当压力容器规范和要求设计的压力容器或罐。
将临时储存中的水湿润的生物质以测量和控制的流量连续转移到第一充分搅动的有机极性溶剂CSTE级。同时，将有机极性溶剂以测量和控制的流量连续转移到第一充分搅动的极性溶剂CSTE级。有机极性溶剂提取工艺的目的是实现高取出并获得以干重计的贫碳水化合物的生物质固体进料中所含的天然有机物和水的最少90重量％。通过串联使用并流的充分搅拌的CSTE级，可以实现有机极性溶剂液体浆液相提取，以达到目标。此连续液体有机极性溶剂相提取的总停留时间、孵育时间和/或循环通过进料和有机极性溶剂的流量(即，生物质与溶剂的比率)、系统中每个CSTE级的体积以及CSTE系统中充分搅拌和搅动的CSTE级的数量来控制。此连续有机极性溶剂浆料相提取工艺的总预期停留时间为最小1小时且最大8小时。将最后充分搅拌和搅动的提取级的物料转移到具有处理易燃溶剂能力的固液分离器中。许多类型和配置的连续离心机以及其他连续压力过滤工艺(诸如Funda、Schenk或类似的过滤系统)可以以任何配置或组合方式用作完成此工艺的设备。可以用干净的再循环或新鲜有机极性溶剂洗涤贫极性化合物的生物质固体，以从离开的贫极性化合物的生物质固体中除去残留的极性有机化合物，以提高产率。可以将包含有用的极性有机化合物的分离的液体极性有机物级分进行进一步处理以回收和纯化最终产物。
有机极性溶剂液体提取也可以在美国Crown Iron Works、比利时DesmetBallestra公司生产的连续逆流液体提取系统、滑动框斗式提取器或“Lurgi”装置(法国巴黎液化空气工程和建设公司)以及控制提取工艺变量的任何其他连续液固相溶剂提取机器或系统中进行。当使用Crown Iron Works或类似的提取系统时，贫极性化合物的生物质固体无需离心机或任何其他固液分离器即可从系统中离开。
极性有机物级分处理
将极性有机物级分从用于连续浆料相提取系统或Crown Iron Works或等效的连续提取系统的固液分离器连续转移到极性有机物级分储罐中。将极性有机物级分连续转移到小于100微米的微米尺寸的增泽型过滤器，以除去大部分悬浮固体，主要是蒲公英属细颗粒植物材料。过滤后的稀释的极性有机物级分包含可能对温度敏感的天然蒲公英属有机化学物，然后通过热控制蒸馏和/或蒸发分离溶液，以除去水和残留的有机极性溶剂。这是在连续的极性有机物级分汽提塔或蒸发系统中完成的，然后可以是连续薄膜蒸发器，以在热控条件下除去剩余的极性溶剂。将热的浓缩极性有机物级分的最终产物和/或副产物转移到最终产物浓缩极性有机物级分或副产物储罐中。可以对浓缩极性有机物级分进一步处理以回收和纯化个体产物。将一种或多种最终浓缩极性有机物级分产物转移到包装区域或散装装载区域进行销售。
最终浓缩极性有机物级分产物可以包含在蒲公英属植物中组成和数量独特的极性有机化合物。这些化学物具有作为润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂或乳化剂的市场价值。
将在汽提塔中除去的有机极性溶剂和水连续转移到脱水器中以除去水，产生干净的有机极性溶剂，将其储存以供再用和再循环用于有机极性溶剂提取工艺。脱水器优选是使用分子筛作为吸附介质的水吸附系统。当需要无水的极性溶剂时，也可以使用专门的变压型蒸馏来脱水，以破坏与水形成的任何共沸物。
有机非极性溶剂提取工艺
将来自连续极性溶剂浆料相提取固液分离器或极性溶剂CSTE系统的湿的或(如果需要的话)干燥的贫极性化合物的生物质固体连续转移到第一充分搅动的非极性溶剂CSTE级中。第一充分搅动的非极性溶剂CSTE级可以进行夹套以用塔顶回流冷凝器进行蒸汽加热，以在大气压下操作时使溶剂损失最小化。基于溶解天然高分子量蒲公英属橡胶而不溶解或仅最小程度溶解可能污染天然橡胶产物质量的其他有机物的溶解度来选择非极性有机溶剂。在某些工艺中，进料贫极性化合物的生物质固体中剩余的极性溶剂可溶于非极性有机溶剂中，并且不会干扰天然橡胶在有机非极性溶剂中的提取。最希望的是，有机非极性溶剂成本低并且在处理设施的区域中容易获得。已经发现混合的己烷可以干重计的0.5至25重量％的范围溶解在蒲公英属冠和根生物质中的天然橡胶。其他有机非极性溶剂，诸如正己烷、环己烷、戊烷、四氢呋喃、甲苯和任何其他非极性有机溶剂，可以用作此工艺的非极性有机溶剂。也包括极性溶剂的组合，但会增加溶剂回收和再利用的资本成本和操作费用，因此，在没有证实的要求和理由下不推荐使用。连续溶剂提取的温度可以在所选择的溶剂在大气压下的沸点下通过添加回流冷凝器进行操作。可以使用压力容器将操作温度增加至高于沸点，所述压力容器根据设施位置的适当压力容器规范和要求进行设计。
将临时储存中的贫极性化合物的生物质固体以控制的流量连续转移到第一充分搅动的非极性有机溶剂CSTE级。同时，将非极性有机溶剂以控制的流量连续转移到第一充分搅动的非极性溶剂CSTE级。在某些情况下，非极性有机溶剂提取工艺的目的是实现取出并获得以干重计的生物质进料中所含的天然橡胶的最少90重量％。通过串联使用并流的充分搅拌的CSTE级，可以实现非极性有机溶剂液体浆料相提取，以达到目标。此连续液体溶剂相提取的总停留时间、循环时间和/或孵育时间通过进料和非极性有机溶剂的流量(即，溶剂与生物质的比率)、系统中每个CSTE级的体积以及系统中充分搅拌和搅动的CSTE级的数量来控制。此连续非极性溶剂浆料相提取工艺的总预期停留时间为最小1小时且最大8小时。将最后充分搅拌和搅动的CSTE级的物料转移到具有处理易燃溶剂能力的固液分离器中。许多类型和配置的连续离心机以及其他连续压力过滤工艺(诸如Fundi、Schenk或类似的过滤系统)可以以任何配置或组合方式用作完成此工艺的设备。可以用新鲜非极性溶剂洗涤废生物质固体，以从离开的生物质中除去残留的天然橡胶，以提高产率。
非极性有机溶剂提取也可以在美国Crown Iron Works、比利时的DesmetBallestra公司生产的连续逆流液固提取系统、滑动框斗式提取器或“Lurgi”装置(法国巴黎液化空气工程和建设公司)以及控制提取工艺变量的任何其他连续液固相溶剂提取机器或系统中进行。当使用Crown Iron Works或类似的提取系统时，非极性有机溶剂湿润的废生物质无需离心机或任何其他固液分离器即可从系统中离开。含橡胶的非极性溶剂级分液体也可以从固液分离器获得。
含橡胶的非极性溶剂级分处理
将含橡胶的非极性溶剂级分从用于连续浆料相提取系统或Crown Iron Works或CSTE系统的固液分离器连续转移到含橡胶的非极性溶剂级分储罐中。将含橡胶的非极性溶剂级分连续转移到小于100微米的微米尺寸的增泽型过滤器，以除去大部分悬浮固体，主要是蒲公英属细颗粒植物材料。过滤后的稀释的含橡胶的非极性溶剂级分包含可能对温度敏感的高分子量天然蒲公英属橡胶，然后通过热和/或真空控制的蒸馏或蒸发减小溶液的体积，以除去大部分非极性有机溶剂，同时将天然橡胶保持在溶液中。这是在连续的含橡胶的非极性溶剂级分汽提塔或蒸发器中完成的。温度控制在低于100℃，以避免高分子量橡胶的热分解。
在减小非极性有机溶剂的体积以获得浓缩的含橡胶的非极性溶剂级分之后，使用在线混合器将少量的橡胶抗氧化剂添加到线内溶液中，并且将溶液以测量和控制的流量连续转移到橡胶沉淀罐。抗氧化剂可以是Santoflex 134PD(美国田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司)，但是可以根据客户对最终产物的要求，添加其他橡胶抗氧化剂和潜在的产品改进添加剂。搅动橡胶沉淀罐进行混合，并对其进行夹套冷却，并设计为易于除去沉淀的橡胶和混合的液体有机溶剂混合物。将等体积的有机极性溶剂预冷却至0℃与10℃之间的温度，并且将其连续添加到具有浓缩的含橡胶的非极性溶剂级分与抗氧化剂的橡胶沉淀罐中。这将使天然橡胶沉淀成由于密度大于混合溶剂溶液的密度而沉入罐底的凝胶状固体，并使有机杂质留在具有有机极性和非极性有机溶剂混合物(即，混合的液体有机溶剂)的溶液中，产生高纯度、高分子量的抗氧化天然橡胶产物。将有机极性和非极性有机溶剂的液体混合物转移到混合液体有机溶剂储罐中，以库存、回收和再利用溶剂。
可以将沉淀的天然橡胶产物连续地从沉淀罐中除去，并转移到除去混合的液体有机溶剂并使凝胶状的沉淀橡胶形成和/或成形为固体橡胶和/或干燥固体橡胶的均匀块的一个或多个系统中。可以将混合的液体有机溶剂转移到混合的液体有机溶剂储罐中。将固化橡胶的均匀块的尺寸适当调整，用以最佳的包装、储存和运输以用于客户销售和使用。固化橡胶的均匀块可以是片状、正方形或矩形块、圆柱形或其任何形状或组合。将混合液体有机溶剂湿润的橡胶块连续转移到温度控制的固体橡胶干燥器中，在其中除去剩余的混合溶剂，以产生天然蒲公英属橡胶的最终干燥产物。将来自干燥工艺的浓缩的溶剂混合物转移到混合液体有机溶剂储罐中。可以将干燥的橡胶块连续转移到包装系统中，所述包装系统将干燥的橡胶块装载到标准托盘上，并密封所有物料，以最小化并防止天然橡胶的氧化，并送到储存和库存中以运输和输送固体橡胶产品进行客户出售。固体天然橡胶产品可以用于制造多种商品，包括但不限于轮胎。
可以将通过除去混合的液体有机溶剂并使凝胶状沉淀橡胶形成和/或成形的系统和/或通过干燥器除去在沉淀器中的有机极性和非极性有机溶剂液体混合物收集和储存在混合液体有机溶剂储罐中的液相中。将混合的液体有机溶剂连续转移到蒸馏混合溶剂分离系统中。分离系统产生干净的极性溶剂，将其储存起来以用作极性溶剂提取工艺的进料再利用和再循环；以及干净的非极性溶剂，将其储存起来以用作非极性有机溶剂提取工艺的进料再利用和再循环。
废生物质处理
将来自连续非极性溶剂浆料相提取分离器或来自Crown Iron Works或等效的连续溶剂提取系统的废生物质连续转移到废生物质干燥器。废生物质干燥器从废生物质中蒸发并除去非极性有机溶剂，并达到低于1000PPM的水平。将蒸发的溶剂冷凝并转移到储存设备中，以用作非极性有机溶剂提取工艺的进料再利用和再循环。
此设施的许多工艺都需要低压蒸汽形式的能量。因此，需要蒸汽锅炉来为此连续工艺提供蒸汽需求。干燥的废生物质具有大约7,500BTU/磅的BTU含量并且可以用作锅炉的进料。将配备锅炉以使用天然气、燃料油或任何其他容易获得的低成本燃料，以补充设施的能量需求。
本公开的广度和范围不应由任何上述实施例限制，而应仅根据以下实施方案、以下权利要求及其等效物来定义。
实施方案
实施方案1.一种用于从产橡胶的植物获得含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的处理系统，其包括：提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配并配置成接收处于至少约50℃的温度下的生物质和包含水、水溶液或其组合的液体溶剂，其中所述生物质来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配并配置成以使所述提取系统产生所述含碳水化合物的液体和所述贫碳水化合物的生物质固体的方式混合所述生物质和所述液体溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配并配置成从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体。
实施方案2.一种用于从产橡胶的植物获得极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的处理系统，其包括：提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体有机溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配并配置成接收贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂液体，其中所述贫碳水化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配并配置成以使所述提取系统产生所述液体极性有机物级分和所述贫极性化合物的生物质固体的方式混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配并配置成从所述液体极性有机物级分中分离所述贫极性化合物的生物质固体。
实施方案3.一种用于从产橡胶的植物获得含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的处理系统，其包括：提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配并配置成接收贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂，其中所述贫极性化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配并配置成以使所述提取系统产生所述含橡胶的非极性溶剂级分液体和所述废生物质固体的方式混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配并配置成从所述含橡胶的非极性溶剂级分液体中分离所述废生物质固体。
实施方案4.一种用于从产橡胶的植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：(a)第一提取系统，其被适配并配置成：接收来自所述植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂；以使所述第一提取系统产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的方式，在至少约50℃的温度下混合所述生物质和液体溶剂；并且从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体；其中所述产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；(b)第二提取系统，其被适配并配置成：接收来自所述第一提取系统的所述贫碳水化合物的生物质固体；以使所述第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合所述贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及(c)第三提取系统，其被适配并配置成：接收来自所述第二提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以使所述第三提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分液体和废生物质固体的方式，混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分液体和废生物质固体；其中所述第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收所述溶剂的进口和被适配并配置成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从所述含碳水化合物的液体、所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
实施方案5.如实施方案4所述的处理系统，其中所述提取系统中的一个或两个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
实施方案6.一种用于从产橡胶的植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：(a)第一提取系统，其被适配并配置成：接收来自所述植物或其部分的生物质和有机极性溶剂；以使所述第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合所述生物质和有机极性溶剂；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及(c)第二提取系统，其被适配并配置成：接收来自所述第一提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体；以使所述第二提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式，混合所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；其中所述第一或第二提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收所述溶剂的进口和被适配并配置成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
实施方案7.如实施方案6所述的处理系统，其中所述提取系统中的一个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
实施方案8.如实施方案1-7中任一项所述的处理系统，其还包括一个或多个固体调节和准备机器，所述固体调节和准备机器被适配并配置成在所述固体材料被引入到至少一个连续搅拌罐提取级中之前减小所述固体材料的粒径和/或改变所述固体材料的形状和状态。
实施方案9.如实施方案1-7中任一项所述的处理系统，其还包括与所述至少一个连续搅拌罐提取级相关联的再循环回路。
实施方案10.如实施方案9所述的处理系统，其中所述再循环回路包括热交换器或热传递装置。
实施方案11.如实施方案9所述的处理系统，其中所述再循环回路包括颗粒减小和/或形状改变装置。
实施方案12.如实施方案1-11中任一项所述的处理系统，其中所述至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成增加剪切力以减小所述生物质、贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体的粒径和/或改变所述生物质、贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体的形状的叶片。
实施方案13.如实施方案1、4或5中任一项所述的处理系统，其中至少一个CSTE级被适配并配置成接收和容纳处于约50℃至约100℃的温度下的所述液体溶剂。
实施方案14.如实施方案1、4或5中任一项所述的处理系统，其中至少一个CSTE级被适配并配置成接收和容纳处于高于100℃的温度和大于大气压的压力下的所述液体溶剂。
实施方案15.一种用于从产橡胶的植物提取含碳水化合物的液体的方法，所述方法包括：将包含水、水溶液或其组合的液体溶剂以及来自所述植物或其部分的生物质引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；将包含水、水溶液或其组合的液体溶剂和所述生物质引入到所述至少一个连续搅拌罐提取级中；在所述至少一个连续搅拌罐提取级中，在至少约50℃的温度下混合所述液体溶剂和所述生物质，以使与所述生物质相关联的所述碳水化合物能够被提取在所述液体溶剂中；以及将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体。
实施方案16.一种用于从产橡胶的植物的贫碳水化合物的生物质固体中提取极性有机物级分的方法，所述方法包括：将有机极性溶剂和所述贫碳水化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；以使与所述贫碳水化合物的生物质相关联的所述极性有机物级分能够被提取在所述有机极性溶剂中的方式，在所述至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述有机极性溶剂和所述固体；以及将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的极性有机物级分液体和贫极性化合物的生物质固体。
实施方案17.一种用于从产橡胶的植物的贫极性化合物的生物质固体中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：将非极性有机溶剂和贫极性化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；以使与所述贫碳水化合物的生物质固体相关联的所述天然橡胶能够被提取在所述非极性有机溶剂中的方式，在所述至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述非极性有机溶剂和所述固体；以及将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体。
实施方案18.一种用于从产橡胶的植物中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：(a)将来自所述植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂引入到第一提取系统中；在至少约50℃的温度下混合所述生物质和液体溶剂，以产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体；并且从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体；其中所述产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；(b)将来自所述第一提取系统的所述贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂引入到第二提取系统中；混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂，以产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及(c)将来自所述第二提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂引入到第三提取系统中；混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂，以产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；其中所述第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收所述溶剂的进口和被适配并配置成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从所述含碳水化合物的液体、所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
实施方案19.如实施方案14所述的方法，其中所述提取系统中的一个或两个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
实施方案20.一种用于从产橡胶的植物中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：(a)将来自所述植物或其部分的生物质和有机极性溶剂引入到第一提取系统中；混合所述生物质和所述有机极性溶剂，以产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；其中所述产橡胶的植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；(b)将来自所述第一提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂引入到第二提取系统中；混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂，以产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；其中所述第一或第二提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收所述溶剂的进口和被适配并配置成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配并配置成从所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
实施方案21.如实施方案15、16、17、18、19或20中任一项所述的方法，其中所述植物的包括枝条、花、叶、根、冠或其组合的部分用作生物质进料。
实施方案22.如实施方案21所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，并且其中所述植物的部分包括根、冠或其组合。
实施方案23.如实施方案22所述的方法，其中所述蒲公英属植物是俄罗斯蒲公英或其栽培种；包含来自一个或多个蒲公英属物种或栽培种的基因渗入种质的变种；包含物种间杂种种质的变种；包含来自两个或更多个栽培种的杂种种质的变种；由任何产橡胶的蒲公英属物种、栽培种或变种的诱变或基因编辑产生的变种；转基因蒲公英属植物；或其任何组合。
实施方案24.如实施方案23所述的方法，其中所述品种包括俄罗斯蒲公英和西洋蒲公英的种间杂种种质。
实施方案25.如实施方案24所述的方法，其中在所述方法中用作进料的所述生物质是从所述植物、品种或栽培种中的一种或多于一种获得的。
实施方案26.如实施方案15、18或19所述的方法，其中所述水、水溶液或其组合的pH具有大于7但小于或等于约10的值。
实施方案27.如实施方案15、18或19中任一项所述的方法，其中所述液体溶剂处于约50℃至约100℃的温度下。
实施方案28.如实施方案15、18或19中任一项所述的方法，其中所述液体溶剂处于高于100℃的温度和大于大气压的压力下。
实施方案29.如实施方案15、18或19中任一项所述的方法，其中所述碳水化合物在化学或发酵工艺中用作进料。
实施方案30.如实施方案15、18或19中任一项所述的方法，其还包括干燥所述贫碳水化合物的生物质固体或其部分。
实施方案31.如实施方案16、18、19、20或21所述的方法，其中所述有机极性溶剂包括具有1至8个碳原子的醇、具有3至8个碳原子的酮、具有3至8个碳原子的羟基酮、酮醇、具有3至8个碳原子的酯或其组合。
实施方案32.如实施方案31所述的方法，其中所述有机极性溶剂包括丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇、甲乙酮、甲基异丁酮、糠醇、四氢糠醇、其水润湿形式。
实施方案33.如实施方案15-31或32中任一项所述的方法，其还包括使与所述至少一个连续搅拌罐提取级相关联的流出物再循环，以及在所述流出物的再循环期间减小粒径和/或改变颗粒形状和/或进行剪切以将所述流出物中的所述固体材料的纤维暴露出来。
实施方案34.如实施方案33所述的方法，其还包括使与所述至少一个连续搅拌罐提取级相关联的流出物再循环，以及改变所述流出物的压力和温度以增加所述一种或多种产物在所述溶剂中的溶解度。
实施方案35.如实施方案15-33或34中任一项所述的方法，其中将所述生物质、贫碳水化合物的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体与所述液体溶剂或溶剂混合的步骤包括：在所述至少一个连续搅拌罐提取级中减小和/或剪切所述生物质、贫碳水化合物的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体的粒径和形状。
实施方案36.如实施方案16、18、19或22-35中任一项所述的方法，其中所述贫碳水化合物的生物质固体用所述有机极性溶剂提取约1至约8小时。
实施方案37.如实施方案16、18、19或22-36所述的方法，其还包括在所述固液分离后过滤所述极性有机物级分以分离细固体颗粒的步骤。
实施方案38.如实施方案16、18、19或22-37所述的方法，其还包括从所述极性有机物级分获得富含润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂或乳化剂的极性有机亚级分的步骤。
实施方案39.如实施方案38所述的方法，其中所述极性有机亚级分富含以下的至少一种：18-氧代-十九烷酸、棕榈酸乙酯、齐墩果酸、胆钙化醇、17-羟基-9Z-十八烯酸、鞘氨醇、12-氧代-9-十八炔酸、顺式-5-十四碳烯基肉碱、壬二酸、单油精、β-羟基棕榈酸、十二烷基苯磺酸、顺式-9-十六碳烯酸或其异构体。
实施方案40.如实施方案17-38中任一项所述的方法，其中所述非极性有机溶剂包括具有1至16个碳原子的烃。
实施方案41.如实施方案40所述的方法，其中所述烃选自由以下组成的组：具有4至9个碳原子的烷烃、具有5至10个碳原子的环烷烃、具有5至10个碳原子的烷基取代的环烷烃、具有6至12个碳原子的芳族化合物，以及具有7至12个碳原子的烷基取代的芳族化合物。
实施方案42.如实施方案40所述的方法，其中所述非极性有机溶剂包括正己烷、混合己烷、环己烷、正戊烷、混合戊烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,3-二甲基丁烷、2-2-二甲基丁烷、甲基环戊烷、甲苯、二甲苯、四氢呋喃或其混合物。
实施方案43.如实施方案17-42中任一项所述的方法，其中所述贫极性化合物的生物质固体用所述非极性有机溶剂提取约1至约8小时。
实施方案44.如实施方案17-43中任一项所述的方法，其中在大气压下且在低于或处于所述非极性有机溶剂在大气压下的沸点的温度下，用所述非极性有机溶剂提取所述贫极性化合物的生物质固体。
实施方案45.如实施方案17-43中任一项所述的方法，其中在高于所述非极性有机溶剂在大气压下的沸点的温度下且在高于大气压的压力下，用所述有机非极性溶剂提取所述贫极性化合物的生物质固体。
实施方案46.如实施方案17-45中任一项所述的方法，其中通过离心、过滤、沉降、溶气浮选或其组合来实现从所述废生物质固体中分离所述含橡胶的非极性溶剂级分。
实施方案47.如实施方案17-45中任一项所述的方法，其中在所述含橡胶的非极性溶剂级分中提取生物质或贫极性化合物的生物质固体进料中所含的所述天然橡胶的按干重计至少80％、90％、95％、98％或99％。
实施方案48.如实施方案17-46或47所述的方法，其还包括以下步骤中的至少一个：(a)过滤所述含橡胶的非极性溶剂级分；(b)蒸馏或蒸发至少一半的所述非极性有机溶剂，同时将所述橡胶保持在溶液中以获得浓缩的橡胶溶液；(c)向浓缩的橡胶溶液中添加抗氧化剂；(d)向(b)或(c)的所述浓缩的橡胶溶液中添加冷却的有机极性溶剂以沉淀所述天然橡胶；(e)进一步冷却所述有机极性溶剂和非极性有机溶剂与沉淀的橡胶的混合物，以形成凝胶状橡胶沉淀和混合的液体有机溶剂。(f)从所述混合的液体有机溶剂中分离并取出所述凝胶状橡胶沉淀；(g)使所述凝胶状橡胶沉淀形成和/或成形，和/或进一步除去一部分所述混合的液体有机溶剂；(h)干燥所述形成和/或成形的凝胶状橡胶沉淀以获得干燥的固体橡胶产物；(i)步骤(a)-(h)的任意组合。
实施方案49.如实施方案48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英属植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶包含聚异戊二烯，其具有以下中的至少一种：(i)单峰分子量分布，其多分散性(P)为1.1至4且重均分子量为约1.0x106至5.0x 106克/摩尔，其中所述多分散性和所述重均分子量通过选自由以下组成的组的分析方法测定：凝胶渗透色谱法(GPC)结合蒸发光散射检测(GPC-ELSD)、GPC结合多角度光散射(GPC-MALS)以及GPC结合折射率(GPC-RI)；(ii)小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％的灰分含量；和/或(iii)小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％的氮含量。
实施方案50.如实施方案48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英属植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％的灰分含量和小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％的氮含量。
实施方案51.如实施方案48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英属植物的包括根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶中的聚异戊二烯具有基本上单峰的分子量分布，其多分散性(P)为1至4且重均分子量为约1.0x 106至5.0x 106克/摩尔，其中所述多分散性和所述重均分子量通过选自由以下组成的组的分析方法测定：(GPC)结合蒸发光散射检测(GPC-ELSD)、GPC结合多角度光散射(GPC-MALS)以及GPC结合折射率(GPC-RI)。
实施方案52.如实施方案48所述的方法，其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶具有小于0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％或0.1重量％的灰分含量。
实施方案53.如实施方案48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英属植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶具有小于0.5重量％的含氮量。
实施方案54.如实施方案15-53或54中任一项所述的方法，其中所述方法是连续的。
实施方案55.如实施方案15-53或54中任一项所述的方法，其中所述方法是半连续的或分批模式的。
实施方案56.如实施方案17-54或55中任一项所述的方法，其中将所述废生物质以0.1重量％或低于0.1重量％的液体含量进行干燥。
实施方案57.如实施方案56所述的方法，其中所述干燥的废生物质用作锅炉的进料、用于生产生物燃料的进料、动物饲料补充剂、纤维素隔热材料、用于刨花板的添加剂或填料、土壤改良剂、建筑用品或其任何组合。
实施方案58.如实施方案1-14中任一项所述的处理系统，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级的至少第一和任何后续CSTE级具有：(i)被适配并配置成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配并配置成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。
实施方案59.如实施方案58所述的处理系统，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级的每个CSTE级具有：(i)被适配并配置成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配并配置成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。
实施方案60.如实施方案15-56或57中任一项所述的方法，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级的至少第一和任何后续CSTE级具有：(i)被适配并配置成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配并配置成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。
实施方案61.如实施方案60所述的方法，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级的每个CSTE级具有：(i)被适配并配置成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配并配置成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。

Claims (61)

1.一种用于从产橡胶植物获得含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的处理系统，其包括：
提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配和配制成接收处于至少约50℃的温度下的生物质和包含水、水溶液或其组合的液体溶剂，其中所述生物质来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配和配制成以使所述提取系统产生所述含碳水化合物的液体和所述贫碳水化合物的生物质固体的方式混合所述生物质和所述液体溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配和配制成从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体。
2.一种用于从产橡胶植物获得极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的处理系统，其包括：
提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收液体有机溶剂的进口和被适配和配制成接收贫碳水化合物的生物质固体的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配和配制成接收贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂液体，其中所述贫碳水化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配和配制成以使所述提取系统产生所述液体极性有机物级分和所述贫极性化合物的生物质固体的方式混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配和配制成从所述液体极性有机物级分中分离所述贫极性化合物的生物质固体。
3.一种用于从产橡胶植物获得含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的处理系统，其包括：
提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收液体溶剂的进口和被适配和配制成接收贫极性化合物的生物质固体的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配和配制成接收所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂，其中所述贫极性化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配和配制成以使所述提取系统产生所述含橡胶的非极性溶剂级分和所述废生物质固体的方式混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配和配制成从所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述废生物质固体。
4.一种用于从产橡胶植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：
(a)第一提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂；以使所述第一提取系统产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的方式，在至少约50℃的温度下混合所述生物质和液体溶剂；并且从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体；其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
(b)第二提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述第一提取系统的所述贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂；以使所述第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及
(c)第三提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述第二提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以使所述第三提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式，混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；
其中所述第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收所述溶剂的进口和被适配和配制成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配和配制成从所述含碳水化合物的液体、所述液体极性有机物部级或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
5.如权利要求4所述的处理系统，其中所述提取系统中的一个或两个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
6.一种用于从产橡胶植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：
(a)第一提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述植物或其部分的生物质和有机极性溶剂；以使所述第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合所述生物质和有机极性溶剂；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及
(b)第二提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述第一提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以使所述第二提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式，混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；
其中所述第一或第二提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收所述溶剂的进口和被适配和配制成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配和配制成从所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
7.如权利要求6所述的处理系统，其中所述提取系统中的一个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
8.如权利要求1-7中任一项所述的处理系统，其还包括一个或多个固体调节和准备机器，所述固体调节和准备机器被适配和配制成在所述固体材料被引入到至少一个连续搅拌罐提取级中之前减小所述固体材料的粒径和/或改变所述固体材料的形状和状态。
9.如权利要求1-7中任一项所述的处理系统，其还包括与所述至少一个连续搅拌罐提取级相关联的再循环回路。
10.如权利要求9所述的处理系统，其中所述再循环回路包括热交换器或热传递装置。
11.如权利要求9所述的处理系统，其中所述再循环回路包括颗粒减小和/或形状改变装置。
12.如权利要求1或4-7中任一项所述的处理系统，其中所述至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成增加剪切力以减小所述生物质的粒径和/或改变所述生物质的形状的叶片。
13.如权利要求1、4或5中任一项所述的处理系统，其中至少一个CSTE级被适配和配制成接收和容纳处于约50℃至约100℃的温度下的所述液体溶剂。
14.如权利要求1、4或5中任一项所述的处理系统，其中至少一个CSTE级被适配和配制成接收和容纳处于高于100℃的温度和大于大气压的压力下的所述液体溶剂。
15.一种用于从产橡胶植物提取含碳水化合物的液体的方法，所述方法包括：
将包含水、水溶液或其组合的液体溶剂以及来自所述植物或其部分的生物质引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
在所述至少一个连续搅拌罐提取级中，在至少约50℃的温度下混合所述液体溶剂和所述生物质，以使与所述生物质相关联的所述碳水化合物能够被提取在所述液体溶剂中；以及
将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体。
16.一种用于从产橡胶植物的贫碳水化合物的生物质固体中提取极性有机物级分的方法，所述方法包括：
将有机极性溶剂和所述贫碳水化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
以使与所述贫碳水化合物的生物质固体相关联的所述极性有机物级分能够被提取在所述有机极性溶剂中的方式，在所述至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述有机极性溶剂和所述固体；以及
将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的极性有机物级分液体和贫极性化合物的生物质固体。
17.一种用于从产橡胶植物的贫极性化合物的生物质固体中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：
将非极性有机溶剂和贫极性化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
以使与所述贫极性化合物的生物质固体相关联的所述天然橡胶能够被提取在所述非极性有机溶剂中的方式，在所述至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述非极性有机溶剂和所述固体；以及
将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体。
18.一种用于从产橡胶植物中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：
(a)将来自所述植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂引入到第一提取系统中；在至少约50℃的温度下混合所述生物质和液体溶剂，以产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体；并且从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体；其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
(b)将来自所述第一提取系统的所述贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂引入到第二提取系统中；混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂，以产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及
(c)将来自所述第二提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂引入到第三提取系统中；混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂，以产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；
其中所述第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收所述溶剂的进口和被适配和配制成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配和配制成从所述含碳水化合物的液体、所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述提取系统中的一个或两个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
20.一种用于从产橡胶植物中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：
(a)将来自所述植物或其部分的生物质和有机极性溶剂引入到第一提取系统中；混合所述生物质和所述有机极性溶剂，以产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
(b)将来自所述第一提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂引入到第二提取系统中；混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂，以产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；
其中所述第一或第二提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收所述溶剂的进口和被适配和配制成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配和配制成从所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
21.如权利要求15、16、17、18、19或20中任一项所述的方法，其中所述植物的包括枝条、花、叶、根、冠或其组合的部分用作生物质进料。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，并且其中所述植物的部分包括根、冠或其组合。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述蒲公英属植物是俄罗斯蒲公英或其栽培种；包含来自一个或多个蒲公英属物种或栽培种的基因渗入种质的变种；包含物种间杂种种质的变种；包含来自两个或更多个栽培种的杂种种质的变种；由任何产橡胶的蒲公英属物种、栽培种或变种的诱变或基因编辑产生的变种；转基因蒲公英属植物；或其任何组合。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述品种包括俄罗斯蒲公英和西洋蒲公英的种间杂种种质。
25.如权利要求24所述的方法，其中在所述方法中用作进料的所述生物质是从所述植物、品种或栽培种中的一种或多于一种获得的。
26.如权利要求15、18或19所述的方法，其中所述水、水溶液或其组合的pH具有大于7但小于或等于约10的值。
27.如权利要求15、18或19中任一项所述的方法，其中所述液体溶剂处于约50℃至约100℃的温度下。
28.如权利要求15、18或19中任一项所述的方法，其中所述液体溶剂处于高于100℃的温度和大于大气压的压力下。
29.如权利要求15、18或19中任一项所述的方法，其中所述碳水化合物在化学或发酵工艺中用作进料。
30.如权利要求15、18或19中任一项所述的方法，其还包括干燥所述贫碳水化合物的生物质固体或其部分。
31.如权利要求16、18、19、20或21所述的方法，其中所述有机极性溶剂包括具有1至8个碳原子的醇、具有3至8个碳原子的酮、具有3至8个碳原子的羟基酮、酮醇、具有3至8个碳原子的酯或其组合。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述有机极性溶剂包括丙酮、水润湿的丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇、甲乙酮、甲基异丁酮、糠醇、四氢糠醇或其水润湿形式。
33.如权利要求15、16、17、18、19、20或21中任一项所述的方法，其还包括使与所述至少一个连续搅拌罐提取级相关联的流出物再循环，以及在所述流出物的再循环期间减小粒径和/或改变颗粒形状和/或进行剪切以将所述流出物中的所述固体材料的纤维暴露出来。
34.如权利要求33所述的方法，其还包括使与所述至少一个连续搅拌罐提取级相关联的流出物再循环，以及改变所述流出物的压力和温度以增加所述一种或多种产物在所述溶剂中的溶解度。
35.如权利要求15、16、17、18、19、20或21中任一项所述的方法，其中将所述生物质、贫碳水化合物的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体与所述液体溶剂或溶剂混合的步骤包括：在所述至少一个连续搅拌罐提取级中减小和/或剪切所述生物质、贫碳水化合物的生物质固体或贫极性化合物的生物质固体的粒径和形状。
36.如权利要求16、18或19所述的方法，其中所述贫碳水化合物的生物质固体用所述有机极性溶剂提取约1至约8小时。
37.如权利要求16、18、19、20或21所述的方法，其还包括在所述固液分离后过滤所述极性有机物级分以分离细固体颗粒的步骤。
38.如权利要求16、18、19、20或21所述的方法，其还包括从所述极性有机物级分获得富含润滑剂、化妆品成分、昆虫信息素、密封剂、粘合剂、表面活性剂或乳化剂的极性有机亚级分的步骤。
39.如权利要求38所述的方法，其中所述极性有机亚级分富含以下的至少一种：18-氧代-十九烷酸、棕榈酸乙酯、齐墩果酸、胆钙化醇、17-羟基-9Z-十八烯酸、鞘氨醇、12-氧代-9-十八炔酸、顺式-5-十四碳烯基肉碱、壬二酸、单油精、β-羟基棕榈酸、十二烷基苯磺酸、顺式-9-十六碳烯酸或其异构体。
40.如权利要求17、18、19、20或21所述的方法，其中所述非极性有机溶剂包括具有1至16个碳原子的烃。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述烃选自由以下组成的组：具有4至9个碳原子的烷烃、具有5至10个碳原子的环烷烃、具有5至10个碳原子的烷基取代的环烷烃、具有6至12个碳原子的芳族化合物，以及具有7至12个碳原子的烷基取代的芳族化合物。
42.如权利要求40所述的方法，其中所述非极性有机溶剂包括正己烷、混合己烷、环己烷、正戊烷、混合戊烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,3-二甲基丁烷、2-2-二甲基丁烷、甲基环戊烷、甲苯、二甲苯、四氢呋喃或其混合物。
43.如权利要求17、18、19、20或21所述的方法，其中所述贫极性化合物的生物质固体用所述非极性有机溶剂提取约1至约8小时。
44.如权利要求17、18、19、20或21所述的方法，其中在大气压下且在低于或处于所述非极性有机溶剂在大气压下的沸点的温度下，用所述非极性有机溶剂提取所述贫极性化合物的生物质固体。
45.如权利要求17、18、19、20或21所述的方法，其中在高于所述非极性有机溶剂在大气压下的沸点的温度下且在高于大气压的压力下，用所述非极性有机溶剂提取所述贫极性化合物的生物质固体。
46.如权利要求17、18、19、20或21所述的方法，其中通过离心、过滤、沉降、溶气浮选或其组合来实现从所述废生物质固体中分离所述含橡胶的非极性溶剂级分。
47.如权利要求17、18、19、20或21所述的方法，其中在所述含橡胶的非极性溶剂级分中提取生物质或贫极性化合物的生物质固体进料中所含的所述天然橡胶的按干重计至少80％。
48.如权利要求17、18、19、20或21所述的方法，其还包括以下步骤中的至少一个：
(a)过滤所述含橡胶的非极性溶剂级分；
(b)蒸馏和/或蒸发所述含橡胶的非极性溶剂级分中的至少一半的所述非极性有机溶剂，同时将所述橡胶保持在溶液中以获得浓缩的橡胶溶液；
(c)向浓缩的橡胶溶液中添加抗氧化剂；
(d)向(b)或(c)的所述浓缩的橡胶溶液中添加冷却的有机极性溶剂以沉淀所述天然橡胶；
(e)进一步冷却所述有机极性溶剂和非极性有机溶剂与沉淀的橡胶的混合物，以形成凝胶状橡胶沉淀和混合的液体有机溶剂。
(f)从所述混合的液体有机溶剂中分离并取出所述凝胶状橡胶沉淀；
(g)使所述凝胶状橡胶沉淀形成和/或成形，和/或进一步除去一部分所述混合的液体有机溶剂；
(h)干燥所述形成和/或成形的凝胶状橡胶沉淀以获得干燥的固体橡胶产物；或
(i)步骤(a)-(h)的任意组合。
49.如权利要求48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英属植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶包含聚异戊二烯，其具有以下中的至少一种：(i)单峰分子量分布，其多分散性(P)为1.1至4且重均分子量为约1.0x 106至5.0x 106克/摩尔，其中所述多分散性和所述重均分子量通过凝胶渗透色谱法结合蒸发光散射检测(GPC-ELSD)测定；(ii)小于0.5重量％的灰分含量；和/或(iii)小于0.5重量％的氮含量。
50.如权利要求48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶具有小于0.5重量％的灰分含量和小于0.5重量％的氮含量。
51.如权利要求48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英属植物的包括根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶中的聚异戊二烯具有基本上单峰的分子量分布，其多分散性(P)为1.1至4且重均分子量为约1.0x 106至5.0x 106克/摩尔，其中所述多分散性和所述重均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)结合蒸发光散射检测(GPC-ELSD)测定。
52.如权利要求48所述的方法，其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶具有小于0.5重量％的灰分含量。
53.如权利要求48所述的方法，其中所述植物属于蒲公英属，其中所述生物质是从所述蒲公英属植物的包括叶、茎、花、根、冠或其组合的部分获得的，并且其中所述含橡胶的非极性溶剂级分、凝胶状橡胶沉淀或干燥的固体橡胶具有小于0.5重量％的含氮量。
54.如权利要求15、16、17、18、19、20或21中任一项所述的方法，其中所述方法是连续的。
55.如权利要求15、16、17、18、19、20或21中任一项所述的方法，其中所述方法是半连续的或分批模式的。
56.如权利要求17、18、19、20或21中任一项所述的方法，其中将所述废生物质进行干燥。
57.如权利要求56所述的方法，其中所述干燥的废生物质用作锅炉的进料、用于生产生物燃料的进料、动物饲料补充剂、纤维素隔热材料、用于刨花板和/或层压板的添加剂或填料、土壤改良剂、建筑用品或其任何组合。
58.如权利要求1-7中任一项所述的处理系统，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级的至少第一和任何后续CSTE级具有：(i)被适配和配制成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配和配制成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)和(ii)的所述进口的组合。
59.如权利要求58所述的处理系统，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级中的每个CSTE级具有：(i)被适配和配制成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配和配制成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。
60.如权利要求15-20中任一项所述的方法，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级的至少第一和任何后续CSTE级具有：(i)被适配和配制成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配和配制成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。
61.如权利要求60所述的方法，其中至少一个提取系统中的所述CSTE级的每个CSTE级具有：(i)被适配和配制成接收所述液体溶剂的进口；(ii)被适配和配制成接收所述生物质、所述贫碳水化合物的生物质固体或所述贫极性化合物的生物质固体的进口；或(iii)(i)的进口和(ii)的进口的组合。
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