EA038364B1 - Способ получения гидролизата биомассы с пониженным содержанием солей - Google Patents
Способ получения гидролизата биомассы с пониженным содержанием солей Download PDFInfo
- Publication number
- EA038364B1 EA038364B1 EA201890708A EA201890708A EA038364B1 EA 038364 B1 EA038364 B1 EA 038364B1 EA 201890708 A EA201890708 A EA 201890708A EA 201890708 A EA201890708 A EA 201890708A EA 038364 B1 EA038364 B1 EA 038364B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- biomass
- acid
- hydrolyzate
- fraction
- hydrolysis
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title abstract description 9
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 title abstract 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 39
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims description 25
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 25
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 21
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 claims description 20
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000000061 acid fraction Substances 0.000 claims description 11
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 8
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims description 7
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 claims description 6
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 claims description 6
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 57
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 57
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 57
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 40
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 27
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 12
- 108010059820 Polygalacturonase Proteins 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 monomeric sugars Chemical class 0.000 description 10
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 8
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 8
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 7
- 108010093305 exopolygalacturonase Proteins 0.000 description 7
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 7
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 7
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 7
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 7
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 7
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 7
- 102100026189 Beta-galactosidase Human genes 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 6
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 6
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 description 6
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 6
- 108010002430 hemicellulase Proteins 0.000 description 6
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 6
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 6
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 5
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 5
- 108010008885 Cellulose 1,4-beta-Cellobiosidase Proteins 0.000 description 5
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 5
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 5
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 5
- 108010030291 alpha-Galactosidase Proteins 0.000 description 5
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 5
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 5
- 108010091371 endoglucanase 1 Proteins 0.000 description 5
- 108010091384 endoglucanase 2 Proteins 0.000 description 5
- 108010092450 endoglucanase Z Proteins 0.000 description 5
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 5
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 5
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 102100032487 Beta-mannosidase Human genes 0.000 description 4
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 4
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 4
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 101000907953 Myceliophthora thermophila (strain ATCC 42464 / BCRC 31852 / DSM 1799) Polysaccharide monooxygenase Cel61a Proteins 0.000 description 4
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 4
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 4
- 108010093941 acetylxylan esterase Proteins 0.000 description 4
- 108010061314 alpha-L-Fucosidase Proteins 0.000 description 4
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 4
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 4
- 108010055059 beta-Mannosidase Proteins 0.000 description 4
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 4
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 4
- 108010087558 pectate lyase Proteins 0.000 description 4
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 4
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 4
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 108010035322 rhamnogalacturonan acetylesterase Proteins 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 3
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 3
- IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N Galacturonsaeure Natural products O=CC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 108030006203 Rhamnogalacturonan endolyases Proteins 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 3
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 102000005840 alpha-Galactosidase Human genes 0.000 description 3
- 108010061261 alpha-glucuronidase Proteins 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 3
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 3
- 108010047754 beta-Glucosidase Proteins 0.000 description 3
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 3
- 108010038658 exo-1,4-beta-D-xylosidase Proteins 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 229940059442 hemicellulase Drugs 0.000 description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 3
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 3
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 3
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 108020004410 pectinesterase Proteins 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 description 3
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010046256 Aryl-alcohol oxidase Proteins 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Natural products OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 101000709143 Aspergillus aculeatus Rhamnogalacturonate lyase A Proteins 0.000 description 2
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 2
- AEMOLEFTQBMNLQ-YMDCURPLSA-N D-galactopyranuronic acid Chemical compound OC1O[C@H](C(O)=O)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-YMDCURPLSA-N 0.000 description 2
- 101001096557 Dickeya dadantii (strain 3937) Rhamnogalacturonate lyase Proteins 0.000 description 2
- 108010001817 Endo-1,4-beta Xylanases Proteins 0.000 description 2
- 241001246273 Endothia Species 0.000 description 2
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 description 2
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 2
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 description 2
- 108010054320 Lignin peroxidase Proteins 0.000 description 2
- 108090000856 Lyases Proteins 0.000 description 2
- 102000004317 Lyases Human genes 0.000 description 2
- 108010059896 Manganese peroxidase Proteins 0.000 description 2
- 241000235395 Mucor Species 0.000 description 2
- 102100030176 Muscular LMNA-interacting protein Human genes 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000728666 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) Putative rhamnogalacturonase Proteins 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 108010029182 Pectin lyase Proteins 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 2
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 2
- 241000499912 Trichoderma reesei Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 2
- 102000012086 alpha-L-Fucosidase Human genes 0.000 description 2
- 108010044879 alpha-L-rhamnosidase Proteins 0.000 description 2
- 102000006995 beta-Glucosidase Human genes 0.000 description 2
- 239000003876 biosurfactant Substances 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 2
- 108010080434 cephalosporin-C deacetylase Proteins 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 2
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002777 nucleoside Substances 0.000 description 2
- 125000003835 nucleoside group Chemical group 0.000 description 2
- 108010072638 pectinacetylesterase Proteins 0.000 description 2
- 102000004251 pectinacetylesterase Human genes 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 2
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 2
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M (E)-Ferulic acid Natural products COC1=CC(\C=C\C([O-])=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M 0.000 description 1
- BOWUOGIPSRVRSJ-UHFFFAOYSA-N 2-aminohexano-6-lactam Chemical compound NC1CCCCNC1=O BOWUOGIPSRVRSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 5,8-dihydroxy-2-methoxy-6-methyl-7-(2-oxopropyl)naphthalene-1,4-dione Chemical compound CC1=C(CC(C)=O)C(O)=C2C(=O)C(OC)=CC(=O)C2=C1O UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010013043 Acetylesterase Proteins 0.000 description 1
- 241001019659 Acremonium <Plectosphaerellaceae> Species 0.000 description 1
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- 240000004246 Agave americana Species 0.000 description 1
- 101710101545 Alpha-xylosidase Proteins 0.000 description 1
- 101710152845 Arabinogalactan endo-beta-1,4-galactanase Proteins 0.000 description 1
- 241001494508 Arundo donax Species 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- 101001065065 Aspergillus awamori Feruloyl esterase A Proteins 0.000 description 1
- 241000223651 Aureobasidium Species 0.000 description 1
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 1
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 1
- 241000223679 Beauveria Species 0.000 description 1
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 1
- 101710130006 Beta-glucanase Proteins 0.000 description 1
- 108700038091 Beta-glucanases Proteins 0.000 description 1
- 102100026031 Beta-glucuronidase Human genes 0.000 description 1
- 108010006654 Bleomycin Proteins 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 101710128063 Carbohydrate oxidase Proteins 0.000 description 1
- 229930186147 Cephalosporin Natural products 0.000 description 1
- 241001619326 Cephalosporium Species 0.000 description 1
- 241000146399 Ceriporiopsis Species 0.000 description 1
- 241000221955 Chaetomium Species 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- RGJOEKWQDUBAIZ-IBOSZNHHSA-N CoASH Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 RGJOEKWQDUBAIZ-IBOSZNHHSA-N 0.000 description 1
- 101710107329 Coniferin beta-glucosidase Proteins 0.000 description 1
- 241000959617 Cyathus Species 0.000 description 1
- AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N D-Lyxoflavin Natural products OCC(O)C(O)C(O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N D-erythro-ascorbic acid Natural products OCC1OC(=O)C(O)=C1O ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-AQKNRBDQSA-N D-glucopyranuronic acid Chemical compound OC1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-AQKNRBDQSA-N 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 101710147028 Endo-beta-1,4-galactanase Proteins 0.000 description 1
- 108090000371 Esterases Proteins 0.000 description 1
- 101000837908 Flammulina velutipes Galactan endo-beta-1,3-galactanase Proteins 0.000 description 1
- 241000223218 Fusarium Species 0.000 description 1
- 101710085727 Galactan endo-beta-1,3-galactanase Proteins 0.000 description 1
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 1
- 108010056771 Glucosidases Proteins 0.000 description 1
- 102000004366 Glucosidases Human genes 0.000 description 1
- 108010060309 Glucuronidase Proteins 0.000 description 1
- 102000053187 Glucuronidase Human genes 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 241000223198 Humicola Species 0.000 description 1
- 108050004036 Klotho Proteins 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N L-leucine Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N L-lysine Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 description 1
- 244000297531 Lespedeza cuneata Species 0.000 description 1
- ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N Leucine Natural products CC(C)CC(N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJMMVQQUTAEWLP-UHFFFAOYSA-N Lincomycin Natural products CN1CC(CCC)CC1C(=O)NC(C(C)O)C1C(O)C(O)C(O)C(SC)O1 OJMMVQQUTAEWLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- 241001344133 Magnaporthe Species 0.000 description 1
- 240000003433 Miscanthus floridulus Species 0.000 description 1
- 229930191564 Monensin Natural products 0.000 description 1
- GAOZTHIDHYLHMS-UHFFFAOYSA-N Monensin A Natural products O1C(CC)(C2C(CC(O2)C2C(CC(C)C(O)(CO)O2)C)C)CCC1C(O1)(C)CCC21CC(O)C(C)C(C(C)C(OC)C(C)C(O)=O)O2 GAOZTHIDHYLHMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100036617 Monoacylglycerol lipase ABHD2 Human genes 0.000 description 1
- 240000008790 Musa x paradisiaca Species 0.000 description 1
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 1
- 241000226677 Myceliophthora Species 0.000 description 1
- 241000223251 Myrothecium Species 0.000 description 1
- MVTQIFVKRXBCHS-SMMNFGSLSA-N N-[(3S,6S,12R,15S,16R,19S,22S)-3-benzyl-12-ethyl-4,16-dimethyl-2,5,11,14,18,21,24-heptaoxo-19-phenyl-17-oxa-1,4,10,13,20-pentazatricyclo[20.4.0.06,10]hexacosan-15-yl]-3-hydroxypyridine-2-carboxamide (10R,11R,12E,17E,19E,21S)-21-hydroxy-11,19-dimethyl-10-propan-2-yl-9,26-dioxa-3,15,28-triazatricyclo[23.2.1.03,7]octacosa-1(27),6,12,17,19,25(28)-hexaene-2,8,14,23-tetrone Chemical compound CC(C)[C@H]1OC(=O)C2=CCCN2C(=O)c2coc(CC(=O)C[C@H](O)\C=C(/C)\C=C\CNC(=O)\C=C\[C@H]1C)n2.CC[C@H]1NC(=O)[C@@H](NC(=O)c2ncccc2O)[C@@H](C)OC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@@H]2CC(=O)CCN2C(=O)[C@H](Cc2ccccc2)N(C)C(=O)[C@@H]2CCCN2C1=O)c1ccccc1 MVTQIFVKRXBCHS-SMMNFGSLSA-N 0.000 description 1
- 241000221960 Neurospora Species 0.000 description 1
- 102000015636 Oligopeptides Human genes 0.000 description 1
- 108010038807 Oligopeptides Proteins 0.000 description 1
- 241000233654 Oomycetes Species 0.000 description 1
- 241001236817 Paecilomyces <Clavicipitaceae> Species 0.000 description 1
- 102100026367 Pancreatic alpha-amylase Human genes 0.000 description 1
- 241001520808 Panicum virgatum Species 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 241000222385 Phanerochaete Species 0.000 description 1
- 244000273256 Phragmites communis Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 1
- 241000221945 Podospora Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 235000015696 Portulacaria afra Nutrition 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- 241000694025 Sorghum x drummondii Species 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 description 1
- 241000222354 Trametes Species 0.000 description 1
- 241000223259 Trichoderma Species 0.000 description 1
- 241000223238 Trichophyton Species 0.000 description 1
- 244000177175 Typha elephantina Species 0.000 description 1
- 235000018747 Typha elephantina Nutrition 0.000 description 1
- 239000004188 Virginiamycin Substances 0.000 description 1
- 108010080702 Virginiamycin Proteins 0.000 description 1
- 229930003779 Vitamin B12 Natural products 0.000 description 1
- 229930003471 Vitamin B2 Natural products 0.000 description 1
- 229930003268 Vitamin C Natural products 0.000 description 1
- 229920002000 Xyloglucan Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 108010076955 arabinogalactan endo-1,4-beta-galactosidase Proteins 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 108010040482 beta-apiosidase Proteins 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229930189065 blasticidin Natural products 0.000 description 1
- 229960001561 bleomycin Drugs 0.000 description 1
- OYVAGSVQBOHSSS-UAPAGMARSA-O bleomycin A2 Chemical compound N([C@H](C(=O)N[C@H](C)[C@@H](O)[C@H](C)C(=O)N[C@@H]([C@H](O)C)C(=O)NCCC=1SC=C(N=1)C=1SC=C(N=1)C(=O)NCCC[S+](C)C)[C@@H](O[C@H]1[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](CO)O1)O[C@@H]1[C@H]([C@@H](OC(N)=O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1)O)C=1N=CNC=1)C(=O)C1=NC([C@H](CC(N)=O)NC[C@H](N)C(N)=O)=NC(N)=C1C OYVAGSVQBOHSSS-UAPAGMARSA-O 0.000 description 1
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003010 cation ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 108010052085 cellobiose-quinone oxidoreductase Proteins 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229940124587 cephalosporin Drugs 0.000 description 1
- 150000001780 cephalosporins Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- AGVAZMGAQJOSFJ-WZHZPDAFSA-M cobalt(2+);[(2r,3s,4r,5s)-5-(5,6-dimethylbenzimidazol-1-yl)-4-hydroxy-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] [(2r)-1-[3-[(1r,2r,3r,4z,7s,9z,12s,13s,14z,17s,18s,19r)-2,13,18-tris(2-amino-2-oxoethyl)-7,12,17-tris(3-amino-3-oxopropyl)-3,5,8,8,13,15,18,19-octamethyl-2 Chemical compound [Co+2].N#[C-].[N-]([C@@H]1[C@H](CC(N)=O)[C@@]2(C)CCC(=O)NC[C@@H](C)OP(O)(=O)O[C@H]3[C@H]([C@H](O[C@@H]3CO)N3C4=CC(C)=C(C)C=C4N=C3)O)\C2=C(C)/C([C@H](C\2(C)C)CCC(N)=O)=N/C/2=C\C([C@H]([C@@]/2(CC(N)=O)C)CCC(N)=O)=N\C\2=C(C)/C2=N[C@]1(C)[C@@](C)(CC(N)=O)[C@@H]2CCC(N)=O AGVAZMGAQJOSFJ-WZHZPDAFSA-M 0.000 description 1
- RGJOEKWQDUBAIZ-UHFFFAOYSA-N coenzime A Natural products OC1C(OP(O)(O)=O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)C(O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)OC1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 RGJOEKWQDUBAIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005516 coenzyme A Substances 0.000 description 1
- 229940093530 coenzyme a Drugs 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- KDTSHFARGAKYJN-UHFFFAOYSA-N dephosphocoenzyme A Natural products OC1C(O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)C(O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)OC1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 KDTSHFARGAKYJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SHFGJEQAOUMGJM-UHFFFAOYSA-N dialuminum dipotassium disodium dioxosilane iron(3+) oxocalcium oxomagnesium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[Fe+3].[Fe+3].O=[Mg].O=[Ca].O=[Si]=O SHFGJEQAOUMGJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N ferulic acid Chemical compound COC1=CC(\C=C\C(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N 0.000 description 1
- 235000001785 ferulic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229940114124 ferulic acid Drugs 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N ferulic acid Natural products COC1=CC(C=CC(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004362 fungal culture Methods 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 229940097043 glucuronic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- 108010020566 glyoxal oxidase Proteins 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005772 leucine Nutrition 0.000 description 1
- OJMMVQQUTAEWLP-KIDUDLJLSA-N lincomycin Chemical compound CN1C[C@H](CCC)C[C@H]1C(=O)N[C@H]([C@@H](C)O)[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](SC)O1 OJMMVQQUTAEWLP-KIDUDLJLSA-N 0.000 description 1
- 229960005287 lincomycin Drugs 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 235000018977 lysine Nutrition 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 235000019713 millet Nutrition 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229960005358 monensin Drugs 0.000 description 1
- GAOZTHIDHYLHMS-KEOBGNEYSA-N monensin A Chemical compound C([C@@](O1)(C)[C@H]2CC[C@@](O2)(CC)[C@H]2[C@H](C[C@@H](O2)[C@@H]2[C@H](C[C@@H](C)[C@](O)(CO)O2)C)C)C[C@@]21C[C@H](O)[C@@H](C)[C@@H]([C@@H](C)[C@@H](OC)[C@H](C)C(O)=O)O2 GAOZTHIDHYLHMS-KEOBGNEYSA-N 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 description 1
- BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N nicotinamide-adenine dinucleotide Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O2)N2C3=NC=NC(N)=C3N=C2)O)O1 BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008729 phenylalanine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ULWHHBHJGPPBCO-UHFFFAOYSA-N propane-1,1-diol Chemical compound CCC(O)O ULWHHBHJGPPBCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 229960002477 riboflavin Drugs 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 239000001648 tannin Substances 0.000 description 1
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 description 1
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- 235000008521 threonine Nutrition 0.000 description 1
- QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N trans-isoferulic acid Natural products COC1=CC=C(C=CC(O)=O)C=C1O QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 229960003842 virginiamycin Drugs 0.000 description 1
- 235000019373 virginiamycin Nutrition 0.000 description 1
- 235000019163 vitamin B12 Nutrition 0.000 description 1
- 239000011715 vitamin B12 Substances 0.000 description 1
- 235000019164 vitamin B2 Nutrition 0.000 description 1
- 239000011716 vitamin B2 Substances 0.000 description 1
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 description 1
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/20—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of an exo-1,4 alpha-glucosidase, e.g. dextrose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/02—Monosaccharides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
- C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
- D21C1/02—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with water or steam
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
- D21C1/04—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with acid reacting compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P2203/00—Fermentation products obtained from optionally pretreated or hydrolyzed cellulosic or lignocellulosic material as the carbon source
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Seasonings (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения гидролизата биомассы с пониженным содержанием солей.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения гидролизата биомассы с пониженным содержанием солей, а также к гидролизату, полученному после способа по изобретению, и применению гидролизата в качестве сбраживаемой среды.
Предшествующий уровень техники
Биомасса, происходящая из остатков агрокультур, таких как тростниково-сахарная багасса, пшеничная солома, ячменная солома, и другого сахарид- или полисахарид- и белоксодержащего материала, является ценным источником не только для очищенных сахаридов, таких как мономерные или димерные сахара, но также для других компонентов, таких как аминокислоты, белки и минералы.
Существуют различные известные в технике способы разделения компонентов, таких как, в частности, сахара из сахарной свеклы и сахарного тростника или зерна. Растворы, полученные из этих так называемых субстратов первой генерации, являются почти чистыми растворами сахаров и могут использоваться в стандартных способах сбраживания, например, без дополнительной обработки и без существенного влияния на эффективность способа. Однако недостатком, касающимся использования таких веществ, является то, что сахарная свекла, сахарный тростник и зерно являются ценными пищевыми продуктами, и их применение в таких процессах, как получение биотоплива и химических товаров, является весьма спорным.
В отличие от этого растворы, полученные при гидролизе субстратов второй генерации на основе остатков агрокультур, таких как тростниково-сахарная багасса, пшеничная солома или ячменная солома, являются сложными смесями белков, минералов и полимерных сахаров. Они также содержат органические кислоты, окрашенные частицы, продукты разложения лигнина и другие примеси. Это делает такие гидролизаты второй генерации неподходящими для дальнейшей переработки, такой как, например, получение полимолочной кислоты из молочной кислоты, из-за ингибирования сбраживания и нежелательной окраски. Существующие способы с участием такого типа гидролизата также страдают от образования осадка в трубах, трубопроводах и на мембранах, что ведет к частой очистке и замене оборудования.
Кроме того, такие субстраты второй генерации типично содержат большие количества лигнина, и полимерные сахара имеют высокую степень полимеризации, что делает такие субстраты неподатливыми и трудными для конвертации. Следовательно, для таких субстратов требуется стадия предварительной обработки для того, чтобы сделать их поддающимися ферментативному гидролизу. На уровне техники обычно используют неорганические кислоты, подобные серной кислоте, что серьезно повышает производственные затраты, так как не только требуется закупить кислоту, но также более дорогостоящей становится обработка отходов.
Что касается получения гидролизата в промышленном масштабе, то ключевым препятствием является однако не только производство высококачественного конечного продукта, но также связанные с этим расходы. Таким образом, очень важным является эффективный способ с низким потреблением энергии и материалов и слабым влиянием на окружающую среду, а также с высокой производительностью превращения биомассы.
Сущность изобретения
Поэтому целью настоящего изобретения является способ, который удовлетворяет таким ключевым критериям.
Авторы настоящего изобретения теперь неожиданно обнаружили, что такой цели может удовлетворять способ, включающий стадии:
a) предоставления/обеспечения биомассы;
b) кислотной предварительной обработки биомассы;
c) гидролиза биомассы и получения гидролизата биомассы;
d) отделения твердого вещества гидролизата биомассы от жидкости и получения твердой фазы и жидкой фазы;
e) деионизации жидкой фазы электродиализом с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны;
f) отделения кислотной и/или щелочной фракции от деионизованной жидкой фазы;
g) добавления по меньшей мере части отделенной кислотной фракции со стадии b), при этом стадии a)-g) повторяют по меньшей мере один раз.
Способ не только обеспечивает обессоленный высококачественный гидролизат, подходящий для более тонких применений, но также гарантирует эффективное разложение биомассы с низкими материальными вложениями, что ведет к экономически весьма возможному способу.
Термин биомасса, используемый в настоящем изобретении, относится к любому типу биомассы, известному специалисту в данной области техники, который подходит для способа по изобретению. Особенно предпочтительной является биомасса растительного происхождения. В другом предпочтительном воплощении выбирают начальное содержание сухих веществ в биомассе от 10 до 100 мас.%, предпочтительнее от 35 до 95 мас.% и особенно предпочтительно от 40 до 80 мас.%. Термин сухое вещество (d.m.) относится к отношению массы к биомассе, определенной после удаления воды и других летучих компонентов из свежей ткани с использованием весов ИК. Поэтому особенно предпочтительно
- 1 038364 выбирать биомассу, в которой ее сухое вещество содержит по меньшей мере 25 мас.% сахаридов, таких как мономерные сахара, димерные сахара и олигосахариды и/или полисахариды, предпочтительнее по меньшей мере 40 мас.%, особенно предпочтительно по меньшей мере 60 мас.%, даже предпочтительнее по меньшей мере 80 мас.% сахаридов, таких как мономерные сахара, димерные сахара и олигосахариды и/или полисахариды. Кроме того, в термин биомасса должны быть включены любые смеси подходящих биомасс.
Особенно предпочтительной биомассой является лигноцеллюлозная биомасса.
Термин лигноцеллюлозная биомасса относится к остаткам, отходам и/или побочным продуктам лесоперерабатывающей промышленности, промышленности по переработке сельскохозяйственного сырья, пищевой и бумажной промышленности и бытовым отходам. В частности, термин лигноцеллюлозная биомасса при использовании в настоящем изобретении включает солому зерновых культур и/или спельты (таких как пшеница, рис, ячмень, овес), маисовую солому, кукурузные стебли и/или стержни початков, травы, такие как Sericea lespedeza, просо прутьевидное (Panicum virgatum), слоновая трава (мискантус; китайский камыш), суданская трава (Sorghum sudananse, Sorghum drummondi), Arundo donax, вторичную кору, древесину, древесные остатки, древесную щепу и/или древесные стружки, плодовую мякоть, рисовую солому, банановые листья, пустые фруктовые грозди и остатки агавы.
Другой биомассой, подходящей для способа, являются навоз из стойл, травянистые материалы, кофейная гуща и отходы маслобойных заводов, такие как рапсовый жмых и сточные воды заводов, бумажная масса и сточные воды бумажных заводов, макулатура, овощные и фруктовые остатки.
В предпочтительном воплощении способа по настоящему изобретению биомассу выбирают из целлюлозной, гемицеллюлозной и/или лигнинсодержащей биомассы.
В особенно предпочтительном воплощении способа по настоящему изобретению биомассу выбирают из свекловичной пульпы, тростниково-сахарной багассы, соломы сахарного тростника, пшеничной соломы, древесины и их смесей.
В другом особенно предпочтительном воплощении способа по настоящему изобретению биомасса представляет собой лигноцеллюлозную биомассу из остатков агрокультур, таких как пшеничная солома, ячменная солома, соевая солома, тростниково-сахарная багасса, листья и стебли сахарного тростника, солома сахарного тростника, маисовая солома, кукурузная солома и их смеси.
Термин кислотная предварительная обработка, используемый в настоящем изобретении, следует понимать как соответствующий любому виду обработки, известному специалисту в данной области техники, включающему использование кислоты или комбинации кислот. В рамках настоящего изобретения добавляют любой вид кислоты, такой как серная кислота, уксусная кислота, муравьиная кислота, молочная кислота, фосфорная кислота, азотная кислота, лимонная кислота, винная кислота, янтарная кислота, хлороводородная кислота или их смеси, однако предпочтительно добавлять только кислоты, образовавшиеся во время деионизации согласно стадии е) способа по изобретению. Особым преимуществом способа по настоящему изобретению является то, что в способе нет необходимости добавлять кислоту(ы) извне, способ является автономным в отношении использования кислот. В случае непрерывного процесса - повторения стадий способа a)-g) по меньшей мере один раз - нет необходимости добавлять кислоту извне на первой стадии предварительной обработки b), так как органических кислот, уже имеющихся в биомассе, достаточно для начала процесса. Следовательно, термин кислотная предварительная обработка, используемый в настоящем изобретении, также включает обработку с использованием кислоты(кислот), уже присутствующей(их) в биомассе.
Кислотную предварительную обработку предпочтительно выполняют в комбинации с механической обработкой. Также возможно, что биомасса, предоставленная со стадии а) способа по изобретению, уже подвергалась механической обработке.
Термин механическая обработка относится к любой механической обработке, которая ведет к измельчению биомассы. Механическое измельчение предпочтительно выбирают из группы, включающей механический процесс, дробление, рубку, раздавливание, резку, облучение, помол, такой как сухой помол, мокрый помол и помол на вибрационной шаровой мельнице, и их комбинации.
Особенно предпочтительной механической обработкой согласно настоящему изобретению является паровой взрыв. Паровой взрыв согласно настоящему изобретению предпочтительно включает гидротермальную обработку под давлением при температуре материала биомассы от 60 до 350°C, предпочтительно от 80 до 300°C, особенно предпочтительно от 100 до 250°C и наиболее предпочтительно от 110 до 220°C. В предпочтительном воплощении настоящего изобретения давление предпочтительно выбирают от ~100 кПа до 10000 кПа (1-100 бар), предпочтительно от 200 до 5000 кПа (2-50 бар), также предпочтительно от 300 до 2500 кПа (3-25 бар) и наиболее предпочтительно от 500 до 1500 кПа (5-15 бар). Время реакции во время парового взрыва следует выбирать от 10 с до 2 ч, предпочтительно от 1 мин до 1,5 ч и наиболее предпочтительно от 5 мин до 1 ч для обеспечения эффективной трансформации компонентов биомассы при подготовке для следующей стадии гидролиза. В предпочтительном воплощении кислоту добавляют в процессе парового взрыва. Количество добавляемой кислоты предпочтительно находится в интервале от 0,07 до 6,5 моль ионов Н+, предпочтительнее от 0,13 до 3,3 моль ионов Н+, наиболее предпочтительно от 0,33 до 1,3 моль ионов Н+ на кг сухого вещества биомассы.
- 2 038364
Термин гидролиз биомассы, используемый в настоящем изобретении, следует понимать как включающий любой вид гидролиза, известный специалисту в данной области техники, который подходит для способа по изобретению. Согласно особенно предпочтительному воплощению настоящего изобретения гидролиз биомассы выполняют методом ферментативного гидролиза.
Согласно предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению ферментативный гидролиз осуществляют путем введения в контакт предварительно обработанную биомассу с ферментной композицией, содержащей по меньшей мере один фермент, выбранный из класса гидролаз.
Термин приведение в контакт (или контактирование) включает любой вид контактирования биомассы с ферментной композицией, известный специалисту в данной области техники, который подходит для способа по изобретению. В предпочтительном воплощении контактирование биомассы с ферментной композицией осуществляют путем добавления ферментной композиции к биомассе. Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы за добавлением ферментной композиции или одновременно с ним осуществлялось смешивание ферментной композиции и биомассы.
Термин ферментная композиция относится к любой композиции, включающей по меньшей мере один фермент, выбранный из класса гидролаз. По меньшей мере один фермент, выбранный из класса гидролаз, составляет предпочтительно от 1 до 99,99 мас.% (относительно массы ферментной композиции), также предпочтительно от 5 до 99 мас.%, особенно предпочтительно от 10 до 95 мас.% и наиболее предпочтительно от 20 до 90 мас.%, и композиция может также содержать по меньшей мере один фермент, выбранный из класса лиаз. В воплощениях, в которых ферментная композиция содержит по меньшей мере один фермент, выбранный из класса лиаз, по меньшей мере один фермент, выбранный из класса гидролаз, предпочтительно составляет от 0,01 до 50 мас.% (относительно массы ферментной композиции), предпочтительно от 0,05 до 20 мас.%, предпочтительнее от 0,08 до 5 мас.% и наиболее предпочтительно от 0,1 до 1 мас.%.
В предпочтительном воплощении ферментная композиция содержит целлюлазы, гемицеллюлазы и/или пектиназы.
В особенно предпочтительном воплощении ферментная композиция содержит по меньшей мере одну целлобиогидролазу (ЕС 3.2.1.-) и по меньшей мере одну 4-в-глюканазу (ЕС 3.2.1.4).
В особенно предпочтительном воплощении ферментная композиция содержит по меньшей мере одну целлобиогидролазу (ЕС 3.2.1.-), по меньшей мере одну 4-в-глюканазу (ЕС 3.2.1.4), по меньшей мере одну β-глюкозидазу (ЕС 3.2.1.4), по меньшей мере одну гликозидгидролазу 61 (GH61) и (СВМ33), по меньшей мере одну эндоксиланазу (ЕС 3.2.1.8) и по меньшей мере одну β-ксилозидазу (ЕС 3.2.1.37),
В особенно предпочтительном воплощении определенная выше ферментная композиция также содержит один или несколько ферментов, выбранных из β-глюканазы (ЕС 3.2.1.-), ацетилксиланэстеразы (ЕС 3.1.1.72), ацетилгалактанэстеразы (3.1.1.6), α-арабинопиранозидазы (3.2.1.-), α-галактозидазы (ЕС 3.2.1.22), β-галактозидазы (ЕС 3.2.1.23), α-глюкуронидазы (ЕС 3.2.1.139), β-манназы (ЕС 3.2.1.78), пектинметилэстеразы (ЕС 3.1.1.11), пектинацетилэстеразы (ЕС 3.1.1.-), рамногалактуроназы (ЕС 3.2.1.-; GH28), рамногалактуронанацетилэстеразы (ЕС 3.1.1.86), рамногалактуронанэндолиазы (ЕС 4.2.2.23), рамногалактуронанлиазы (ЕС 4.2.2.-) и β-маннозидазы (ЕС 3.2.1.25), полигалактуроназ (ЕС 3.2.1.15, 67, 82; GH28) и пектин/пектатлиаз (ЕС 4.2.2.2, 6, 9, 10).
Термины целлюлазы, гемицеллюлазы и пектиназы относятся к любой смеси ферментов, которые вовлекаются в гидролитическое расщепление (деполимеризацию) полимерных целлюлозы, гемицеллюлозы и/или пектина до мономерных сахаров. Используемые в настоящем описании термины целлюлазы, гемицеллюлазы и пектиназы относятся как к встречающимся в природе, так и не встречающимся в природе смесям, которые включают несколько ферментов, продуцируемых организмом, например мицелиальным грибом. Целлюлазы, гемицеллюлазы и пектиназы предпочтительно получают из грибов, таких как члены подразделения Eumycota и Oomycota, включая, но не ограничиваясь перечисленным, следующие роды: Aspergillus, Acremonium, Aureobasidium, Beauveria, Cephalosporium, Ceriporiopsis, Chaetomium, Chrysosporium, Claviceps, Cochiobolus, Cryptococcus, Cyathus, Endothia, Endothia mucor, Fusarium, Gilocladium, Humicola, Magnaporthe, Myceliophthora, Myrothecium, Mucor, Neurospora, Phanerochaete, Podospora, Paecilomyces, Pyrnicularnia, Rhizomucor, Rhizopus, Schizophylum, Stagonospora, Talaromyces, Trnichodernma, Thermomyces, Thermoascus, Thielavia, Tolypocladium, Trichophyton и Trametes. При предпочтительном осуществлении мицелиальным грибом является вид Trichoderma.
В предпочтительном воплощении ферментной композиции целлюлазы и/или пектиназы являются ферментами из источника грибов. В особенно предпочтительном воплощении ферментной композиции грибом-источником является Trichoderma reesei.
Термин смесь ферментов предпочтительно относится к смеси ферментов, выделенных из одного единственного или нескольких микробных источников. В некоторых воплощениях ферменты для применения в такой(их) смеси(ях) ферментов можно получить из одного или нескольких встречающихся в природе или сконструированных штаммов мицелиальных грибов. Предпочтительные штаммы перечислены выше. Желательной пропорции ферментных компонентов в грибной(ых) смеси(ях) можно достичь, изменяя относительное количество фермента в конечной смеси, например, путем добавления очищенно- 3 038364 го(ых) или частично очищенного(ых) фермента(ов). В некоторых воплощениях для улучшения расщепления целлюлозного субстрата до сбраживаемых сахаров в конечную(ые) смесь(и) можно добавить одну или несколько ферментативных активностей, которые мицелиальными грибами не экспрессируются эндогенно или экспрессируются на относительно низком уровне. Добавляемый(е) фермент(ы) можно добавлять как добавку к конечной(ым) смеси(ям), и ферменты могут являться компонентом отдельной целой культуральной среды или могут являться очищенными или минимально извлеченными и/или очищенными.
Термин целлюлаза относится к любому ферменту, способному гидролизовать целлюлозыполимеры до более коротких олигомеров и/или глюкозы. Целлюлазы, предпочтительные в ферментной композиции, включают целлобиогидролазы (СВН) (ЕС 3.2.1.-), эндо-1,4-глюканазы (EG) (EC 3.2.1.4).), βглюкозидазу (ЕС 3.2.1.4), целлобиогидролазу (ЕС 3.2.1.21), гликозидгидролазу 61 (GH61 и СВМ33), экспансии, сволленин, лузинин и белки CIP (ЕС 3.1.1.-; СЕ 15).
Термин гемицеллюлаза относится к любому ферменту, способному разрушать или поддерживать разрушение гемицеллюлозы. Гемицеллюлазы, предпочтительные в ферментной композиции, включают β-глюканазы (ЕС 3.2.1.-), эндоксиланазы (ЕС 3.2.1.8), β-ксилозидазы (ЕС 3.2.1.37), ацетилксиланэстеразу (ЕС 3.1.1.72), ацетилгалактанэстеразу (3.1.1.6), ацетилманнанэстеразу, ферулоилэстеразу (ЕС 3.1.1.73), глюкуронилэстеразу (ЕС 3.1.1.-), a-L-арабинофуранозидазу (ЕС 3.2.1.55), α-арабинопиранозидазу (3.2.1.), α-галактозидазу (ЕС 3.2.1.22), β-галактозидазу (ЕС 3.2.1.23), α-глюкуронидазы (ЕС 3.2.1.139), βманназу (ЕС 3.2.1.78), β-маннозидазы (ЕС 3.2.1.25), маннан-1,4-маннобиозидазу (ЕС 3.2.1.100), арабиногалактан-эндобета-1,4-галактаназу (ЕС 3.2.1.89), эндобета-1,3-галактаназу (ЕС 3.2.1.90), галактан-эндобета-1,3-галактаназу (ЕС 3.2.1.181), глюкуроноарабиноксилан-эндо-1,4-бета-ксиланазу (ЕС 3.2.1.136), альфа-Ь-фукозидазу (ЕС 3.2.1.51), кониферин-бета-глюкозидазу (ЕС 3.2.1.126), ксилоглюкангидролазы (ЕС 3.2.1.150, 151, 155), ксилан-а-1,2-глюкуронозидазу (ЕС 3.2.1.131), эндоксилогалактуронангидролазу (ЕС 3.2.1.-; GH28), α-амилазу (ЕС 3.2.1.1), глюкан-1,4-а-глюкозидазу (ЕС 3.2.1.3), галактан-1,3галактозидазу (GH43), -1,4-эндогалактаназу (ЕС 3.5.1.89; GH53), α-рамнозидазу (ЕС 3.2.1.40), βрамнозидазу (ЕС 3.2.1.43), лигнинпероксидазу (ЕС 1.11.1.14), Mn-пероксидазу (ЕС 1.11.1.13), арилалкогольоксидазу (ЕС 1.1.3.7), глиоксальоксидазу (ЕС 1.1.3.), карбогидратоксидазы (ЕС 1.1.3.4, 9, 10), лакказу (ЕС 1.10.3.2) и целлобиозодегидрогеназу (ЕС 1.1.99.18).
Термин пектиназа относится к любому ферменту, способному разрушать или поддерживать разрушение пектина. Пектиназы, предпочтительные в ферментной композиции, включают полигалактуроназы (ЕС 3.2.1.15, 67, 82; GH28), пектин/пектатлиазы (ЕС 4.2.2.2, 6, 9, 10), пектинметилэстеразу (ЕС 3.1.1.11), пектинацетилэстеразу (ЕС 3.1.1.-), рамногалактуроназу (ЕС 3.2.1.-; GH28), рамногалактуронанацетилэстеразу (ЕС 3.1.1.86), рамногалактуронан-эндолиазу (ЕС 4.2.2.23), рамногалактуронан-лиазу (ЕС 4.2.2.-), рамногалактуронан-галактуроногидролазу (ЕС 3.2.1.-), ксилогалактуронан-гидролазу (ЕС 3.2.1.-), бета-арабинофуранозидазу (ЕС 3.2.1.55), бета-1,4-галактаназу (ЕС 3.2.1.89), бета-1,3-галактаназу (ЕС 3.2.1.90), бета-галактозидазу (ЕС 3.2.1.23), альфа-галактозидазу (ЕС 3.2.1.22), ферулоилацетилэстеразу (ЕС 3.1.1.-), альфа-фукозидазу (ЕС 3.2.1.51), (бета-фукозидазу) (ЕС 3.2.1.38), бета-апиозидазу (ЕС 3.2.1.), альфа-рамнозидазу (ЕС 3.2.1.40), бета-рамнозидазу (ЕС 3.2.1.43), альфа-арабинопиранозидазу (ЕС 3.2.1.-), бета-глюкуронидазу (ЕС 3.2.1.31), альфа-глюкуронидазу (ЕС 3.2.1.139), бета-ксилозидазу (ЕС 3.2.1.37) и альфа-ксилозидазу (ЕС 3.2.1.x).
Ферменты классифицированы согласно номенклатуре, которая основана или на номенклатуре и классификации ферментов Международного союза биохимии и молекулярной биологии (http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/) или на базе данных Carbohydrate-Active EnZYmes (http://www.cazy.org/).
Термин активность фермента относится к каталитической активности фермента в соответствующих условиях, в которых фермент служит в качестве белкового катализатора, который превращает специфические полимерные или искусственные субстраты в специфические олигомерные или мономерные продукты. В таком контексте термин соответствующие условия хорошо известен и применяется специалистами в данной области техники.
В предпочтительном воплощении гидролиз биомассы выполняют в течение времени, достаточного для гидролиза по меньшей мере 20 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 30 мас.%, предпочтительнее по меньшей мере 50 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 мас.% биомассы. В другом предпочтительном воплощении гидролиз биомассы выполняют в течение времени, достаточного для гидролиза от 10 до 100 мас.%, предпочтительно от 20 до 90 мас.%, даже предпочтительнее от 30 до 85 мас.% и наиболее предпочтительно от 40 до 75 мас.% целлюлозы биомассы. Термин гидролиз следует понимать как гидролитическую конверсию нерастворимых полимерных компонентов биомассы в растворимые мономерные, димерные и/или олигомерные соединения за счет химических, физических и/или ферментативных процессов, таких как гидролиз.
В особенно предпочтительном воплощении гидролиз биомассы выполняют в течение 1 мин - 136 ч, предпочтительнее в течение 30 мин - 112 ч, особенно предпочтительно в течение 1 - 100 ч, даже предпочтительнее в течение 4 - 96 ч, также особенно предпочтительно от 12 до 85 ч.
- 4 038364
В другом предпочтительном воплощении гидролиз биомассы выполняют до тех пор, пока содержание оставшихся нерастворимых твердых веществ не станет менее 40 мас.%, предпочтительно менее 30 мас.%, даже предпочтительнее менее 20 мас.% и наиболее предпочтительно менее 15 мас.%. В другом предпочтительном воплощении гидролиз биомассы выполняют до тех пор, пока содержание оставшихся нерастворимых твердых веществ не составит от 5 до 40 мас.%, предпочтительно от 8 до 30 мас.% и наиболее предпочтительно от 10 до 25 мас.%.
В другом предпочтительном воплощении гидролиз биомассы выполняют до тех пор, пока биомасса не разжижется по меньшей мере на 50%, предпочтительно по меньшей мере на 60% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на 80%, причем особенного предпочтительно разжижение от 60 до 90%.
Температуру реакции во время гидролиза предпочтительно выбирают от 25 до 80°C, предпочтительнее выбирают от 30 до 75°C и особенно предпочтительно от 35 до 65°C. В другом предпочтительном воплощении гидролиз биомассы выполняют в течение 1-120 ч, предпочтительно 2-110 ч, предпочтительнее 3-100 ч, при этом выбирают температуру от 35 до 75°C или от 45 до 65°C.
В другом предпочтительном воплощении рН во время гидролиза предпочтительно выбирают от 5 до 6,5, особенно предпочтительно от 4,5 до 5,5.
Оптимальные уровни дозировки будут изменяться значительно в зависимости от субстрата и используемых технологий предварительной обработки. Ферментную композицию предпочтительно добавляют к биомассе в количестве от 0,01 до 24 мас.% от сухого вещества биомассы, предпочтительнее 0,025-12 мас.% от сухого вещества биомассы, особенно предпочтительно 0,05-6 мас.% от сухого вещества биомассы и наиболее предпочтительно 0,1-3 мас.% от сухого вещества биомассы. Общую концентрацию фермента (белка) определяют по методу Брэдфорда с бычьим сывороточным альбумином в качестве стандарта для сравнения (Bradford M., 1976).
Г идролиз биомассы выполняют в любом из сосудов, известных специалисту в данной области техники, который подходит для способа по изобретению, предпочтительно в реакторе. Подходящие реакторы известны специалистам в данной области техники. Предпочтительные сосуды/реакторы включают, но не ограничиваются перечисленным, сосуды/реакторы, включающие средства измерения перемешивания и/или средства измерения перекачивания или рециркуляции содержащейся биомассы в реакторе. Другие предпочтительные средства измерения предпочтительных реакторов включают, но не ограничиваются перечисленным, средства измерения температуры и/или контроля за рН и регулирования температуры и/или рН.
Термин гидролизат биомассы, используемый в настоящем изобретении, следует понимать как деполимеризованный биополимер, который деполимеризован путем реакции гидролиза. Реакцию гидролиза следует понимать как разрыв химических связей за счет добавления воды. Одним из технических путей выполнения гидролиза является добавление к биомассе ферментов гидролаз.
В предпочтительном воплощении гидролизат биомассы включает по меньшей мере 50 мас.% сахаридов в форме мономерных и димерных сахаров, предпочтительно по меньшей мере 65 мас.%, предпочтительнее по меньшей мере 75 мас.%, также предпочтительно по меньшей мере 85 мас.% и наиболее предпочтительно 99 мас.% всех относительно сухого вещества (d.m.) биомассы. В другом предпочтительном воплощении гидролизат биомассы включает аминокислоты, олигопептиды, минералы, олигосахариды и/или белки, а также органические кислоты. Содержание минералов предпочтительно составляет по меньшей мере 0,5 мас.% солей, предпочтительно по меньшей мере 1 мас.%, предпочтительнее по меньшей мере 2 мас.% и наиболее предпочтительно 3 мас.% всего относительно сухого вещества (d.m.) биомассы. Гидролизат биомассы может включать органические кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, галактуроновая кислота и молочная кислота. Он также может включать следующие продукты разложения: фенольные соединения, такие как 4-гидрокси-З-метоксифенильные и 4-гидрокси3,5-диметоксифенильные, феруловая кислота, танины и терпены.
Согласно стадии (d) способа по изобретению из гидролизата биомассы выделяют твердую и жидкую фазы. Разделение твердой и жидкой фазы гидролизата биомассы (далее жидкая фаза или твердая фаза) можно осуществить любыми средствами, известными специалисту в данной области техники, которые подходят для цели изобретения, и предпочтительно осуществляют путем фильтрации, центрифугирования, декантации или выдавливания, например, с помощью червячного пресса. Предпочтительным является фильтр-пресс, наиболее предпочтительным мембранный фильтр-пресс. В предпочтительном воплощении фильтровальная ткань фильтр-пресса имеет воздухопроницаемость от 2 до 10 л/дм2/мин. Вспомогательные фильтрующие материалы, такие как диатомовая земля, или кизельгур, или перлит, также можно добавлять во время фильтрации, предпочтительно в концентрациях от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительнее от 0,5 до 5 мас.% и наиболее предпочтительно от 1 до 3 мас.%.
После разделения твердой и жидкой фаз согласно стадии (е) выполняют деионизацию жидкой фазы электродиализом с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны. В настоящем изобретении электродиализ с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны следует понимать как любой метод, включающий использование трех различных типов мембран, подходящих для удаления солей путем удаления ионов, таких как, например, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, SO42-, PO33-, Cl- и расщепленная H2O, присутствующая в жидкой фазе. Электродиализ с использованием по меньшей мере одной
- 5 038364 биполярной мембраны предпочтительно включает использование катионообменной мембраны, анионообменной мембраны и каталитического промежуточного слоя так называемой биполярной мембраны для возможности расщепления воды в жидкой фазе на протоны и гидроксидные ионы. Через комбинацию селективного удаления солей с помощью катионо- и анионообменных мембран с одновременной диссоциацией воды на каталитическом промежуточном слое образуются соответствующие неорганические или органические кислотные и щелочные фракции.
Когда для деионизации используют электродиализ с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны, ионы, удаляемые из раствора, извлекают в жидкости, называемой концентратом. В этом отношении особенно предпочтительно добавлять жидкость в ячейку установки для электродиализа перед началом деионизации. В другом предпочтительном воплощении такую жидкость не заменяют после остановки деионизации данного объема, но концентрат используют повторно при повторной деионизации по меньшей мере в 2 циклах, предпочтительнее по меньшей мере в 4 циклах, особенно предпочтительно в 6 циклах и наиболее предпочтительно в 10 циклах.
В предпочтительном воплощении используют по меньшей мере одну катионообменную мембрану, по меньшей мере одну анионообменную мембрану и по меньшей мере один каталитический промежуточный слой или биполярную мембрану. В другом предпочтительном воплощении по меньшей мере два комплекта таких мембран располагают в ряд, предпочтительно по меньшей мере 4 комплекта, также предпочтительно по меньшей мере 6 комплектов и наиболее предпочтительно по меньшей мере 10 комплектов. В особенно предпочтительном воплощении все три мембраны или все комплекты мембран, определенные ранее, располагают в едином/одном устройстве.
Деионизацию предпочтительно осуществляют при температуре в интервале от 5 до 80°C, предпочтительнее в интервале от 10 до 75°C, наиболее предпочтительнее в интервале от 15 до 70°C. Падение давления в ячейке для электродиализа составляет предпочтительно ниже 100 кПа (1 бар), предпочтительнее ниже 50 кПа (0,5 бар). В другом особенно предпочтительном воплощении деионизацию осуществляют до тех пор, пока проводимость раствора не снизится по меньшей мере до 10 мС/см, предпочтительнее по меньшей мере до 6 мС/см, особенно предпочтительно по меньшей мере до 4 мС/см и наиболее предпочтительно по меньшей мере до 2 мС/см.
В другом предпочтительном воплощении за деионизацией методом электродиализа с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны следует емкостная деионизация. Емкостную деионизацию предпочтительно применяют как так называемую мембранную емкостную деионизацию, т.е. путем встраивания катионообменной мембраны и анионообменной мембраны в установку для емкостной деионизации. Если за электродиализом с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны следует мембранная емкостная деионизация, электродиализ предпочтительно выполняют до тех пор, пока проводимость раствора не снизится по меньшей мере до 10 мС/см, предпочтительнее по меньшей мере до 6 мС/см, особенно предпочтительно по меньшей мере до 4 мС/см и наиболее предпочтительно по меньшей мере до 2 мС/см перед переключением на мембранную емкостную деионизацию. Затем после электродиализа используют мембранную емкостную деионизацию для дополнительно снижения проводимости раствора предпочтительно по меньшей мере до 8 мС/см, предпочтительнее по меньшей мере до 6 мС/см, особенно предпочтительно по меньшей мере до 4 мС/см и наиболее предпочтительно по меньшей мере до 2 мС/см.
В другом предпочтительном воплощении за деионизацией методом электродиализа с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны следует ионообменная хроматография. Если за электродиализом с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны следует ионообменная хроматография, электродиализ предпочтительно выполняют до тех пор, пока проводимость раствора не снизится по меньшей мере до 10 мС/см, предпочтительнее по меньшей мере до 6 мС/см, особенно предпочтительно по меньшей мере до 4 мС/см и наиболее предпочтительно по меньшей мере до 2 мС/см перед переключением на ионообменную хроматографию. Затем после электродиализа используют ионообменную хроматографию для дополнительно снижения проводимости раствора предпочтительно по меньшей мере до 8 мС/см, предпочтительнее по меньшей мере до 6 мС/см, особенно предпочтительно по меньшей мере до 4 мС/см и наиболее предпочтительно по меньшей мере до 2 мС/см.
В настоящем изобретении ионный обмен определяется как обмен ионов между раствором, содержащим по меньшей мере одни ион, и твердым полимерным или неорганическими ионообменным материалом, при этом ион, растворенный в растворе, обменивается и заменяется через контакт с ионообменным материалом на ион с таким же зарядом.
Согласно стадии f) способа по изобретению кислотная и щелочная фракции отделяются от деионизованной водной фракции. Следовательно, на стадии е) генерируются кислотная фракция, щелочная фракция и обессоленная жидкая фаза. Разделение согласно настоящему изобретению можно осуществить любым методом или средствами, известными специалисту в данной области техники, которые подходят для способа по изобретению, и предпочтительно осуществляют непрерывно во время стадии деионизации.
В зависимости от содержания солей в жидкой фазе кислотная фракция может содержать одну или несколько кислот, таких как, например, НС1, муравьиная кислота, уксусная кислота, молочная кислота,
- 6 038364 серная кислота, фосфорная кислота, азотная кислота, лимонная кислота и янтарная кислота. Щелочная фракция может содержать одну или несколько щелочей, таких как, например, NaOH, КОН, Mg(OH)2 и
Са(ОН)2. В предпочтительном воплощении щелочная фракция имеет рН от 9 до 14, предпочтительнее от до 13. В другом предпочтительном воплощении кислотная фракция имеет рН от 1 до 5, предпочтительнее от 2 до 4.
Согласно стадии g) способа по изобретению по меньшей мере часть отделенной кислотной фракции добавляют на стадии способа b). При этом на стадии способа b) предпочтительно добавлять от 5 до 99 мас.% отделенной кислоты, предпочтительно от 10 до 98 мас.%, даже предпочтительнее от 15 до 97 мас.% и наиболее предпочтительно от 30 до 96 мас.%. В особенно предпочтительном воплощении настоящего изобретения на стадии способа b) добавляют всю отделенную кислотную фракцию.
Путем добавления по меньшей мере части кислотной фракции на стадии b) способа по изобретению можно осуществить кислотную предварительную обработку биомассы без необходимости использовать и закупать дополнительное сырье. Это ведет не только к снижению закупочных и логистических расходов, но также к снижению затрат на утилизацию. Серная кислота, которую обычно используют в таких способах из-за ее доступности в больших количествах при низкой стоимости, требует экстенсивного и затратного управления отходами.
В другом предпочтительном воплощении способа по настоящему изобретению по меньшей мере часть отделенной щелочной фракции добавляют на стадии способа с). В особенно предпочтительном воплощении отделенную щелочную фракцию добавляют на стадии с) до тех пор, пока биомасса не достигнет рН в интервале от 4,5 до 5,5, причем наиболее предпочтительным является рН 5. Использование отделенной щелочной фракции на стадии с) способа по изобретению ведет к дополнительному снижению расходов.
Другим применением отделенной щелочной фракции является ее использование для очистки на месте (cip) одного или нескольких устройств, используемых в способе.
В предпочтительном воплощении способа по изобретению регулируют температуру гидролизата биомассы перед тем, как подвергнуть гидролизат биомассы разделению на твердую и жидкую фазы согласно стадии с). При этом предпочтительно выбирают температуры в интервале от 50 до 95°C, предпочтительно от 60 до 90°C, даже предпочтительно от 65 до 85°C. Регулирование осуществляют любыми средствами, известными специалисту в данной области техники, которые подходят для способа по изобретению. В особенно предпочтительном воплощении по меньшей мере одну кислоту добавляют к гидролизату с установленной температурой. В объем настоящего изобретения входит добавление по меньшей мере одной органической и/или по меньшей мере одной неорганической кислоты, в то время как по меньшей мере одну кислоту предпочтительно выбирают из группы, включающей уксусную кислоту, муравьиную кислоту, молочную кислоту, галактуроновую кислоту, лимонную кислоту, серную кислоту, фосфорную кислоту, хлороводородную кислоту, азотную кислоту и их смеси. В другом предпочтительном воплощении настоящего изобретения к гидролизату биомассы добавляют часть кислотной фракции, отделенной согласно стадии f) способа по изобретению. В предпочтительном воплощении одну кислоту выбирают из кислот с величиной pKa ниже 5,0, предпочтительно из кислот с величиной pKa ниже 3,5. В другом предпочтительном воплощении по меньшей мере одну кислоту добавляют к гидролизату биомассы до тех пор, пока не достигнут рН от 1,5 до 4,5, предпочтительно от 2,0 до 4,0 и наиболее предпочтительно от 2,5 до 3,5.
Стадии a)-g), определенные выше, следует повторить по меньшей мере один раз. При этом предпочтительно повторять стадии a)-g) от 2 до 100000 раз, предпочтительно от 10 до 70000 раз, предпочтительнее от 15 до 50000 раз и наиболее предпочтительно от 17 до 10000 раз. В особенно предпочтительном воплощении способа по настоящему изобретению способ выполняют как непрерывный процесс. В объем настоящего изобретения входит выполнение стадии очистки сосуда и/или другой части системы в любое время между или после стадий a)-g). Очистку можно осуществить любыми средствами, известными специалисту в данной области техники, подходящими для цели изобретения, и также можно включать замену одной или нескольких частей системы. В другом предпочтительном воплощении стадии a)-g) по меньшей мере частично осуществляют одновременно.
Осуществление стадий a)-g) способа по изобретению будет приводить к композиции, которая в объеме настоящей заявки называется обессоленным гидролизатом или очищенным гидролизатом.
Другой аспект настоящего изобретения относится к обессоленному гидролизату, полученному согласно способу по изобретению, определенному в настоящем описании. Содержание солей в обессоленном гидролизате предпочтительно составляет самое большее 80%, предпочтительно самое большее 60%, предпочтительнее самое большее 40%, предпочтительнее самое большее 20% и наиболее предпочтительно самое большее 10% всего относительно содержания солей после гидролиза субстрата.
Настоящее изобретение также относится к применению обессоленного гидролизата, полученного согласно способу по изобретению, в качестве сбраживаемой среды.
Ценные органические соединения, полученные при бактериальном брожении обессоленного гидролизата, включают, но не ограничиваются перечисленным, органические кислоты (такие как уксусная кислота, молочная кислота, янтарная кислота, итаконовая кислота, фумаровая кислота, пропионовая кисло- 7 038364 та и глюкуроновая кислота), аминокислоты (такие как глутаминовая кислота, лейцин, лизин, треонин, аспарагиновая кислота, фенилаланин, цистеин), капролактамы (такие как альфа-аминокапролактам), антибиотики (такие как блеомицин, виргиниамицин, линкомицин, моненсин, бластицидин, тетрациклин), витамины (такие как витамин В2, В12 и С), ферменты, нуклеотиды/нуклеозиды (такие как NADH, ATP, cAMP, FAD, кофермент А), биогаз, биополимеры (такие как полигидроксибутарат, полиамиды/фиброины), белки, полисахариды (такие как ксантан, декстран), аминоглюканы (такие как гиалуроновая кислота), а также органические растворители и биотопливо (такие как ацетон, этанол, бутанол, пропандиол).
Ценные органические соединения, полученные при дрожжевом брожении обессоленного гидролизата, включают, но не ограничиваются перечисленным, органические растворители (например, этанол, пропанол), нуклеотиды (например, РНК), биосурфактанты (например, софорозные липиды), ферменты и биополимеры (например, спидроины).
Ценные органические соединения, полученные при брожении обессоленного гидролизата с использованием культуры грибов, включают, но не ограничиваются перечисленным, органические кислоты (такие как лимонная кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота), антибиотики (такие как пенициллин, цефалоспорин), ферменты и полисахариды (такие как хитин).
В другом предпочтительном воплощении такого способа органическое соединение выбирают из спиртов, органических кислот, биополимеров, антибиотиков, аминокислот, капролактамов, полисахаридов, органических растворителей, биотоплива, аминоглюканов, нуклеотидов/нуклеозидов, витаминов, биосурфактантов, ферментов и их смесей.
Далее описываются особенно предпочтительные воплощения способа по изобретению, которые не следует понимать как ограничивающие изобретение в каком-либо отношении.
Особенно предпочтительное воплощение 1.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, включающий стадии:
a) предоставления/обеспечения лигноцеллюлозной биомассы, предпочтительно выбранной из соломы зерновых культур и багассы;
b) кислотной предварительной обработки биомассы;
c) ферментативного гидролиза биомассы и получения гидролизата биомассы;
d) отделения твердого вещества гидролизата биомассы от жидкости и получения твердой фазы и жидкой фазы;
e) деионизации жидкой фазы электродиализом с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны;
f) отделения кислотной и/или щелочной фракции от деионизованной жидкой фазы;
g) добавления по меньшей мере части отделенной кислотной фракции со стадии b), при этом стадии a)-g) повторяют по меньшей мере один раз.
Особенно предпочтительное воплощение 2.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в особенно предпочтительном воплощении 1, при этом предварительную обработку осуществляют методом парового взрыва.
Особенно предпочтительное воплощение 3.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в особенно предпочтительном воплощении 1 или 2, при этом гидролизат биомассы приводят к рН от 4,5 до 5,5, предпочтительно к рН 5, и устанавливают температуру от 50 до 95°C, предпочтительно температуру 65-85°C.
Особенно предпочтительное воплощение 4.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в особенно предпочтительном воплощении 1, 2 или 3, при этом отделение твердого вещества от жидкости осуществляют с помощью фильтр-пресса, предпочтительно мембранного фильтрпресса.
Особенно предпочтительное воплощение 5.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в любом из особенно предпочтительных воплощений 1-4, при этом электродиализ осуществляют с использованием по меньшей мере одной катионообменной мембраны, по меньшей мере одной анионообменной мембраны и по меньшей мере одной биполярной мембраны.
Особенно предпочтительное воплощение 6.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в особенно предпочтительном воплощении 5, при этом электродиализ осуществляют с использованием по меньшей мере двух комплектов мембран, причем каждый состоит из одной катионообменной мембраны, одной анионообменной мембраны и одной биполярной мембраны, причем более предпочтительными являются по меньшей мере 4 комплекта, и особенно предпочтительными являются по меньшей мере 6 комплектов, и наиболее предпочтительными являются по меньшей мере 10 комплек
- 8 038364 тов.
Особенно предпочтительное воплощение 7.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в любом из особенно предпочтительных воплощений 1-6, при этом за электродиализом следует мембранная емкостная деионизация или ионообменная хроматография.
Особенно предпочтительное воплощение 8.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в любом из особенно предпочтительных воплощений 1-7, при этом стадии a)-g) повторяют по меньшей мере 50 раз, предпочтительно по меньшей мере 100 раз.
Особенно предпочтительное воплощение 9.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в любом из особенно предпочтительных воплощений 1-7, при этом способ выполняют по непрерывной схеме.
Особенно предпочтительное воплощение 10.
Особенно предпочтительным является способ получения обессоленного гидролизата биомассы, определенный выше в любом из особенно предпочтительных воплощений 1-9, при падение давления в ячейке для электродиализа составляет предпочтительно ниже 100 кПа (1 бар), и/или при этом деионизацию выполняют до тех пор, пока проводимость жидкой фазы не снизится по меньшей мере до 10 мС/см.
Пример и чертеж
Теперь настоящее изобретение описывается с помощью следующих далее примера и чертежа. Пример и чертеж приводятся только в целях пояснения изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.
Чертеж показывает относительное количество глюкозы, извлеченной во время ферментативного гидролиза биомассы, когда биомасса предварительно обработана без добавления кислоты (левый столбик) и когда биомасса предварительно обработана с добавлением кислоты (способ по изобретению) (правый столбик), когда способ по изобретению осуществляют согласно примеру 1.
Солому зерновых культур с содержанием сухого вещества 45 мас.% предварительно обрабатывают паровым взрывом (220°C). После парового взрыва обработанную таким образом солому зерновых культур (субстрат) загружают в бак с мешалкой (Labfors, Infors AG, Швейцария). К субстрату добавляют ферментную композицию для гидролиза субстрата, содержащую 91,3 мас.% Celluclast® (целлюлаза из Trichoderma reesei, ATCC 26921, С2730 Sigma) и 8,7 мас.% глюкозидазы (49291 Sigma), при отношении ферментов к твердому веществу 0,5 мас.%, и получают кашицу. Гидролиз осуществляют при 50°C, рН 5,0 в течение 72 ч при перемешивании при 50 об/мин. После гидролиза кашицу греют при 70°C в течение 1 ч при перемешивании при 200 об/мин и затем доводят рН до 2,5, используя 1 М H2SO4. Затем обработанную таким образом кашицу фильтруют с использованием фильтр-пресса с фильтровальной тканью, имеющей воздухопроницаемость 5 л/дм2/мин, при постоянном давлении 300 кПа (3 бар), и получают жидкую и твердую фазу. Затем жидкую фазу подвергают деионизации с использованием электродиализа с биполярными мембранами (ED64004, PCCell) со стопкой мембран, состоящей из 10 биполярных мембран (PCCell), 10 анионообменных мембран (PC 200D, PCCell) и 9 катионообменных мембран (PC SK, PCCell). Электродиализ выполняют при 32°C в течение 2 ч и скорости откачки 50 л/ч для разбавления и концентрата. Через 2 ч проводимость снижается на 83%, что ведет к обессоленному гидролизату. Одновременно во время электродиализа получают 7,1 г/л кислотной фракции с рН 2. Эту фракцию можно использовать для кислотной предварительной обработки биомассы, причем таким образом существенно снижаются затраты на материалы и удаление отходов. Она перекрывает количество кислоты, необходимое для кислотной предварительной обработки такого же количества биомассы, которое использовалось сначала, на 160%.
Использование кислоты при предварительной обработке биомассы является весьма выгодным, так как дает возможность извлечь из биомассы во время ферментативного гидролиза на 13% больше глюкозы по сравнению с предварительной обработкой без добавления кислоты. Результаты показаны на чертеже.
Claims (8)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ получения обессоленного гидролизата биомассы, включающий стадии:a) обеспечения наличия биомассы;b) кислотной предварительной обработки биомассы;c) гидролиза биомассы с получением гидролизата биомассы;d) отделения твердого вещества гидролизата биомассы от жидкости с получением твердой фазы и жидкой фазы;e) деионизации жидкой фазы электродиализом с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны с получением кислотной фракции, щелочной фракции и деионизованной водной фракции;f) отделения кислотной и/или щелочной фракции от деионизованной водной фракции, которая- 9 038364 представляет собой обессоленный гидролизат биомассы; иg) добавления по меньшей мере части отделенной кислотной фракции на стадию b), при этом стадии a)-g) повторяют по меньшей мере один раз, температуру гидролизата биомассы устанавливают в интервале от 50 до 95°C до стадии d) и по меньшей мере часть отделенной кислотной фракции добавляют к гидролизату биомассы до тех пор, пока рН отделенной жидкой фазы не достигнет рН, выбранного в интервале от рН 1,5 до 4,5.
- 2. Способ по п.1, в котором предварительную обработку осуществляют в комбинации с механической обработкой методом парового взрыва.
- 3. Способ по п.1 или 2, в котором на стадии b) добавляют всю отделенную кислотную фракцию.
- 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором гидролиз биомассы осуществляют методом ферментативного гидролиза.
- 5. Способ по п.4, в котором на стадию с) добавляют по меньшей мере часть отделенной щелочной фракции.
- 6. Способ по п.5, в котором по меньшей мере часть отделенной щелочной фракции добавляют на стадии с) до тех пор, пока рН биомассы не установится в интервале от 4,5 до 5,5.
- 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором биомасса представляет собой лигноцеллюлозную биомассу.
- 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором за электродиализом с использованием по меньшей мере одной биполярной мембраны следует дополнительная мембранная емкостная деионизация или ионообменная хроматография.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP15184895.9A EP3141608A1 (en) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Self-sufficient process for the production of biomass hydrolysate with reduced salt content |
| PCT/EP2016/069739 WO2017042018A1 (en) | 2015-09-11 | 2016-08-19 | Self-sufficient process for the production of biomass hydrolysate with reduced salt content |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201890708A1 EA201890708A1 (ru) | 2018-08-31 |
| EA038364B1 true EA038364B1 (ru) | 2021-08-16 |
| EA038364B9 EA038364B9 (ru) | 2021-09-08 |
Family
ID=54106269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201890708A EA038364B9 (ru) | 2015-09-11 | 2016-08-19 | Способ получения гидролизата биомассы с пониженным содержанием солей |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10519477B2 (ru) |
| EP (2) | EP3141608A1 (ru) |
| CN (1) | CN108026553A (ru) |
| AR (1) | AR105964A1 (ru) |
| AU (1) | AU2016318551B2 (ru) |
| BR (1) | BR112018004854A8 (ru) |
| CA (1) | CA2998282C (ru) |
| DK (1) | DK3347480T3 (ru) |
| EA (1) | EA038364B9 (ru) |
| ES (1) | ES2758101T3 (ru) |
| HR (1) | HRP20192199T1 (ru) |
| HU (1) | HUE047820T2 (ru) |
| MY (1) | MY194572A (ru) |
| PL (1) | PL3347480T3 (ru) |
| RS (1) | RS59628B1 (ru) |
| SI (1) | SI3347480T1 (ru) |
| WO (1) | WO2017042018A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3342476A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-04 | Clariant International Ltd | Electrodialysis process for raffination of process streams using bipolar membranes |
| EP3549958A1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-10-09 | Clariant International Ltd | Process for the purification of complex biocompositions |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006007691A1 (en) * | 2004-07-16 | 2006-01-26 | Iogen Energy Corporation | Method of obtaining a product sugar stream from cellulosic biomass |
| WO2011027360A1 (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | Council Of Scientific & Industrial Research (An Indian Registered Body Incorporated Under The Registration Of Societies Act (Act Xxxi Of 1860) | A process for integrated production of ethanol and seaweed sap from kappaphycus alvarezii |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2562467C (en) * | 2004-04-13 | 2012-07-31 | Iogen Energy Corporation | Recovery of inorganic salt during processing of lignocellulosic feedstocks |
| CN1304584C (zh) * | 2004-07-09 | 2007-03-14 | 哈尔滨工业大学 | 农作物秸秆发酵同时制取乳酸和饲料的方法 |
| MY159105A (en) | 2009-10-30 | 2016-12-15 | Cj Cheiljedang Corp | Process for economically manufacturing xylose from hydrolysate using electrodialysis and direct recovery method |
| AT513562A1 (de) | 2012-11-14 | 2014-05-15 | Annikki Gmbh | Verfahren zur Gewinnung von Zuckerderivaten |
| CN103341320A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-10-09 | 宜宾海翔化工有限责任公司 | 粘胶纤维硫酸钠废液经双极膜电渗析法回收酸碱的新工艺 |
| CN104894187A (zh) * | 2014-03-06 | 2015-09-09 | 马春萍 | 一种麦秸低聚木糖制备工艺 |
-
2015
- 2015-09-11 EP EP15184895.9A patent/EP3141608A1/en not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-08-19 HU HUE16754281A patent/HUE047820T2/hu unknown
- 2016-08-19 RS RS20191549A patent/RS59628B1/sr unknown
- 2016-08-19 AU AU2016318551A patent/AU2016318551B2/en not_active Ceased
- 2016-08-19 WO PCT/EP2016/069739 patent/WO2017042018A1/en active Application Filing
- 2016-08-19 ES ES16754281T patent/ES2758101T3/es active Active
- 2016-08-19 EA EA201890708A patent/EA038364B9/ru unknown
- 2016-08-19 PL PL16754281T patent/PL3347480T3/pl unknown
- 2016-08-19 BR BR112018004854A patent/BR112018004854A8/pt not_active Application Discontinuation
- 2016-08-19 EP EP16754281.0A patent/EP3347480B1/en active Active
- 2016-08-19 US US15/758,727 patent/US10519477B2/en active Active
- 2016-08-19 DK DK16754281T patent/DK3347480T3/da active
- 2016-08-19 CN CN201680052475.2A patent/CN108026553A/zh active Pending
- 2016-08-19 SI SI201630521T patent/SI3347480T1/sl unknown
- 2016-08-19 CA CA2998282A patent/CA2998282C/en active Active
- 2016-08-19 MY MYPI2018000327A patent/MY194572A/en unknown
- 2016-09-08 AR ARP160102742A patent/AR105964A1/es active IP Right Grant
-
2019
- 2019-12-06 HR HRP20192199TT patent/HRP20192199T1/hr unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006007691A1 (en) * | 2004-07-16 | 2006-01-26 | Iogen Energy Corporation | Method of obtaining a product sugar stream from cellulosic biomass |
| WO2011027360A1 (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | Council Of Scientific & Industrial Research (An Indian Registered Body Incorporated Under The Registration Of Societies Act (Act Xxxi Of 1860) | A process for integrated production of ethanol and seaweed sap from kappaphycus alvarezii |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| HUYSKENS CELINE; HELSEN JOOST; GROOT WIM J.; DE HAAN ANDR B.: "Cost evaluation of large-scale membrane capacitive deionization for biomass hydrolysate desalination", SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY, ELSEVIER SCIENCE, AMSTERDAM, NL, vol. 146, 1 January 1900 (1900-01-01), NL, pages 294 - 300, XP029156955, ISSN: 1383-5866, DOI: 10.1016/j.seppur.2015.03.031 * |
| HUYSKENS CELINE; HELSEN JOOST; GROOT WIM J.; DE HAAN ANDR B.: "Membrane capacitive deionization for biomass hydrolysate desalination", SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY, ELSEVIER SCIENCE, AMSTERDAM, NL, vol. 118, 1 January 1900 (1900-01-01), NL, pages 33 - 39, XP028738980, ISSN: 1383-5866, DOI: 10.1016/j.seppur.2013.06.032 * |
| NILVEBRANT, REIMANN, LARSSON, JÖNSSON: "Detoxification of lignocellulose hydrolysates with ion-exchange resins.", APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY, HUMANA PRESS, vol. 91-93, 1 January 2001 (2001-01-01), pages 35 - 49, XP055036158, ISSN: 02732289, DOI: 10.1385/ABAB:91-93:1-9:35 * |
| SOLANGE IN^ES MUSSATTO, IN^ES CONCEIÇÃO ROBERTO: "Alternatives for detoxification of diluted-acid lignocellulosic hydrolyzates for use in fermentative processes: a review", BIORESOURCE TECHNOLOGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 93, 1 January 2004 (2004-01-01), AMSTERDAM, NL, pages 1 - 10, XP007904795, ISSN: 0960-8524, DOI: 10.1016/j.biortech.2003.10.005 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HRP20192199T1 (hr) | 2020-03-06 |
| ES2758101T3 (es) | 2020-05-04 |
| BR112018004854A8 (pt) | 2022-08-30 |
| EP3347480B1 (en) | 2019-09-11 |
| US20180274000A1 (en) | 2018-09-27 |
| MY194572A (en) | 2022-12-02 |
| EA038364B9 (ru) | 2021-09-08 |
| CA2998282C (en) | 2020-08-11 |
| SI3347480T1 (sl) | 2020-04-30 |
| HUE047820T2 (hu) | 2020-05-28 |
| EP3141608A1 (en) | 2017-03-15 |
| WO2017042018A1 (en) | 2017-03-16 |
| AR105964A1 (es) | 2017-11-29 |
| CN108026553A (zh) | 2018-05-11 |
| BR112018004854A2 (ru) | 2018-10-02 |
| EA201890708A1 (ru) | 2018-08-31 |
| EP3347480A1 (en) | 2018-07-18 |
| AU2016318551A1 (en) | 2018-03-29 |
| DK3347480T3 (da) | 2019-12-09 |
| US10519477B2 (en) | 2019-12-31 |
| CA2998282A1 (en) | 2017-03-16 |
| RS59628B1 (sr) | 2020-01-31 |
| PL3347480T3 (pl) | 2020-02-28 |
| AU2016318551B2 (en) | 2019-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11110399B2 (en) | Process for the purification of biomass hydrolysate | |
| JP5246379B2 (ja) | 糖液の製造方法 | |
| US20130143285A1 (en) | Method for dilute acid pretreatment of lignocellulosic feedstocks | |
| US10519477B2 (en) | Self-sufficient process for the production of biomass hydrolysate with reduced salt content | |
| CA2987494C (en) | Process for the hydrolysis of biomass | |
| CN105637094B (zh) | 用于使生物质水解的方法 | |
| JP2013183690A (ja) | リグノセルロース含有バイオマスの前処理方法 | |
| JP2013247924A (ja) | リグノセルロース含有バイオマスの前処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Publication of the corrected specification to eurasian patent |