ES2567325T3

ES2567325T3 - Procedimiento para la fabricación de una solución de azúcar

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Publication number: ES2567325T3
Application number: ES12820603.4T
Authority: ES
Inventors: Atsushi Minamino; Hiroyuki Kurihara; Katsushige Yamada
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: RU2014107687A; AU2012291169B2; CN103717759B; CN103717759A; JPWO2013018694A1; JP6007791B2; CA2842151A1; AU2012291169A1; US20140178937A1; AU2012291169B9; RU2597199C2; DK2749656T3; MY166315A; US9163294B2; WO2013018694A1; BR112014002091A2; EP2749656A4; EP2749656B1; CA2842151C; EP2749656A1

Abstract

Procedimiento para producir un líquido que contiene azúcares utilizando una biomasa que contiene celulosa como materia prima, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: (1) hidrolizar una biomasa que contiene celulosa para producir una solución acuosa de azúcares; y (2) filtrar dicha solución acuosa de azúcares obtenida en la etapa (1) a través de una membrana de ultrafiltración con un límite de peso molecular de 600 a 2000, para eliminar uno o más inhibidores de la fermentación en el lado del permeado y recoger un líquido que contiene azúcares del lado de la alimentación.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la fabricacion de una solucion de azucar

La presente invencion se refiere a un procedimiento para producir un lfquido que contiene azucares a partir de una biomasa que contiene celulosa.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA

Se ha utilizado el proceso de produccion por fermentacion de productos qufmicos, que utiliza azucares como materia prima, para la produccion de diversos materiales industriales. En la actualidad, como los azucares que se utilizan como materia prima para la fermentacion, se utilizan a nivel industrial los derivados de materiales alimenticios tales como cana de azucar, almidon y remolacha azucarera. Sin embargo, en vista del hecho de que se espera que aumenten los precios de los productos alimenticios debido al futuro aumento de la poblacion mundial, o desde un punto de vista etico del hecho de que los azucares para materiales industriales puedan competir con los azucares para los alimentos, es necesario construir para el futuro un proceso para producir de manera eficiente un lfquido que contiene azucares a partir de un recurso renovable no alimenticio, es decir, biomasa que contiene celulosa, o un proceso para utilizar el lfquido que contiene azucares obtenido como materia prima de fermentacion para convertirlo de manera eficiente en un material industrial.

Como tecnica anterior para la obtencion de azucar a partir de una biomasa, son conocidos de forma general procedimientos en los que se utiliza acido sulfurico concentrado para hidrolizar la celulosa y la hemicelulosa contenida en la biomasa, en monosacaridos representados por glucosa y xilosa (documentos de patente 1 y 2), y procedimientos en los que se lleva a cabo un tratamiento previo para mejorar la reactividad de la biomasa, seguido de hidrolisis de la biomasa por reaccion enzimatica (documentos de patente 3 y 4). En estos casos, en la hidrolisis de una biomasa que contiene celulosa, se produce la descomposicion de los componentes de celulosa y hemicelulosa y similares, a la vez que tiene lugar la reaccion de descomposicion de los azucares producidos, tales como glucosa y xilosa, lo que causa la produccion de subproductos tales como compuestos de furano, entre los que se incluyen furfural y hidroximetilfurfural y acidos organicos entre los que se incluyen acido formico y acido acetico, lo que es problematico. Estos compuestos tienen acciones inhibidoras durante la etapa de fermentacion que utiliza microorganismos, provocando la inhibicion del crecimiento del microorganismo, dando lugar a un rendimiento menor del producto de fermentacion. Por lo tanto, estos compuestos se denominan inhibidores de la fermentacion y han sido seriamente problematicos cuando se ha utilizado un lfquido que contiene azucares derivado de una biomasa que contiene celulosa como materia prima de fermentacion. Como un procedimiento para la eliminacion de estos inhibidores de la fermentacion en el proceso de produccion de lfquido que contiene azucares, se conoce un procedimiento de eliminacion de inhibidores de la fermentacion mediante una membrana de nanofiltracion o membrana de osmosis inversa (documento de patente 5).

DOCUMENTOS DE LA TECNICA ANTERIOR

[Documentos de patente]

Documento de patente 1: Solicitud de Patente PCT japonesa traducida abierta a inspeccion publica No. 11 -506934

Documento de patente 2: JP 2005-229821 A

Documento de patente 3: JP 2001-95594 A

Documento de patente 4: JP 3041380 B

Documento de patente 5: WO2010/067785

CARACTERISTICAS DE LA INVENCION

PROBLEMAS A RESOLVER POR LA INVENCION

Los inventores de la presente invencion han descubierto que, tal como se ha descrito anteriormente, la operacion de eliminacion de inhibidores de la fermentacion contenidos en un lfquido que contiene azucares derivado de una biomasa que contiene celulosa, utilizando una membrana de nanofiltracion o membrana de osmosis inversa, a veces da como resultado la eliminacion incompleta de los inhibidores de la fermentacion, y han asumido que esto se debe a que inhibidores de la fermentacion no identificados que diffcilmente se pueden eliminar con una membrana de nanofiltracion o membrana de osmosis inversa pueden estar contenidos en un lfquido que contiene azucares derivado de una biomasa que contiene celulosa. La presente invencion tiene como objetivo dar a conocer un procedimiento para producir un lfquido que contiene azucares que contenga solo una cantidad muy pequena de inhibidores de la fermentacion, mediante la eliminacion de inhibidores de la fermentacion que han sido diffciles de

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eliminar por procedimientos convencionales a partir de un liquido que contiene azucares derivado de una biomasa que contiene celulosa.

MEDIOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS

Como resultado de un estudio intensivo, los inventores de la presente invencion han identificado recientemente que los inhibidores de la fermentacion producidos en la etapa de produccion un liquido que contiene azucares a partir de una biomasa que contiene celulosa contienen sustancias que tienen pesos moleculares que son equivalentes a los de los monosacaridos o superiores a los mismos, tales como acido cumarico, acido ferulico, aldehido coniferilico y 2,3-dihidrobenzofurano, y han descubierto que estos se pueden eliminar de manera eficiente con una membrana de ultrafiltracion, completando de este modo la presente invencion.

Es decir, la presente invencion esta constituida por los siguientes puntos [1] a [6].

[1] Un procedimiento para producir un liquido que contiene azucares utilizando una biomasa que contiene celulosa como materia prima, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(1) hidrolizar una biomasa que contiene celulosa para producir una solucion acuosa de azucares; y

(2) filtrar la solucion acuosa de azucares obtenida en la etapa (1) a traves de una membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular de 600 a 2000, para eliminar uno o mas inhibidores de la fermentacion en el lado del permeado y recoger un liquido que contiene azucares del lado de la alimentacion.

[2] El procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun el punto [1], en el que el o los inhibidores de la fermentacion comprenden una o mas sustancias seleccionadas entre el grupo que comprende acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano.

[3] El procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun los puntos [1] o [2], en el que, en la etapa (2), la solucion acuosa de azucares se filtra despues de ajustar el pH a no mas de 5.

[4] El procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun cualquiera de los puntos [1] a [3], en el que el material de la capa funcional de la membrana de ultrafiltracion utilizada en la etapa (2) es polietersulfona.

[5] El procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun cualquiera de los puntos [1] a [4], procedimiento que comprende filtrar el permeado obtenido en la etapa (2) que contiene un liquido que contiene azucares y/o inhibidores de la fermentacion a traves de una membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa, para recoger un liquido que contiene azucares concentrado del lado de la alimentacion.

[6] Un procedimiento para producir un producto quimico, comprendiendo dicho procedimiento la etapa de producir un liquido que contiene azucares, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, y una etapa de utilizar el liquido que contiene azucares como materia prima de fermentacion.

EFECTO DE LA INVENCION

Mediante la presente invencion, un liquido que contiene azucares, tales como glucosa y xilosa, se puede producir con pureza elevada y rendimiento elevado. Como resultado, al utilizar el liquido que contiene azucares purificado obtenido mediante la presente invencion como materia prima de fermentacion, se puede mejorar la eficiencia de produccion mediante fermentacion de diferentes productos quimicos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra los resultados de una prueba de fermentacion con un liquido que contiene azucares producido mediante concentracion, utilizando una membrana de ultrafiltracion o membrana de nanofiltracion, de una solucion acuosa de azucares obtenida mediante el tratamiento con acido sulfurico diluido de una biomasa que contiene celulosa, prueba que se llevo a cabo utilizando como indice la velocidad de consumo de glucosa.

La figura 2 muestra los resultados de una prueba de fermentacion con un liquido que contiene azucares producido mediante concentracion, utilizando una membrana de ultrafiltracion o membrana de nanofiltracion, de una solucion acuosa de azucares obtenida por tratamiento de explosion con vapor de una biomasa que contiene celulosa, prueba que se llevo a cabo utilizando como indice la velocidad de consumo de glucosa.

La figura 3 muestra los resultados de la mejora de la capacidad de fermentacion sometiendo una biomasa que contiene celulosa a tratamiento hidrotermico para obtener una solucion acuosa de azucares, filtrando la solucion resultante a traves de una membrana de ultrafiltracion, y sometiendo posteriormente el permeado obtenido a concentracion con membrana, capacidad de fermentacion que se evaluo utilizando como indice la velocidad de consumo de xilosa.

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La figura 4 muestra los resultados de la mejora de la capacidad de fermentacion sometiendo una biomasa que contiene celulosa a tratamiento con acido sulfurico diluido para obtener una solucion acuosa de acido sulfurico, filtrando la solucion resultante a traves de una membrana de ultrafiltracion, y posteriormente sometiendo el permeado obtenido a concentracion con membrana, capacidad de fermentacion que se evaluo utilizando como indice la velocidad de consumo de xilosa.

MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCION

[Etapa (1)]

La biomasa que contiene celulosa en la presente invencion significa un recurso que se deriva de un organismo y comprende no menos del 5% en peso de celulosa. Entre los ejemplos especificos de la biomasa que contiene celulosa se incluyen biomasas herbaceas tales como bagazo, pasto varilla, pasto elefante, Erianthus, forraje de maiz, paja de arroz y paja de trigo; y biomasas lenosas tale como arboles y desechos de materiales de construccion. Dado que estas biomasas que contienen celulosa contienen lignina como macromoleculas aromaticas ademas de celulosa/hemicelulosa, son denominadas tambien lignocelulosa. Mediante la hidrolisis de la celulosa y hemicelulosa, que son componentes de polisacaridos contenidos en la biomasa que contiene celulosa, se puede obtener un liquido que contiene azucares que contiene monosacaridos que pueden ser utilizados como materia prima de fermentacion para la produccion de un producto quimico, mas especificamente, un liquido que contiene azucares que contiene como componentes principales xilosa y glucosa.

Entre los ejemplos especificos del tratamiento de hidrolisis de una biomasa que contiene celulosa se incluyen tratamientos quimicos, por ejemplo, tratamiento con acido en el que se lleva a cabo el tratamiento con acido sulfurico diluido, un sulfito o similar a alta temperatura y alta presion; tratamiento con alcali en el que se lleva a cabo el tratamiento con una solucion acuosa de un alcali, tal como hidroxido de calcio o hidroxido de sodio; tratamiento con amoniaco en el que se lleva a cabo el tratamiento con amoniaco liquido, amoniaco gaseoso o una solucion acuosa de amoniaco; y tratamiento hidrotermico en el que se lleva a cabo el tratamiento con agua caliente presurizada. Estos tratamientos de hidrolisis se pueden combinar adicionalmente con tratamiento de hidrolisis con una enzima de sacarificacion.

En general, la lignina se disuelve en el tratamiento acido. Ademas, el componente de hemicelulosa, que tiene una baja cristalinidad, se hidroliza en primer lugar, seguido por la degradacion del componente de celulosa, que tiene una cristalinidad elevada. Por lo tanto, se puede obtener un liquido que contiene una mayor cantidad de xilosa derivado de la hemicelulosa. El numero de veces del tratamiento no esta limitado y, mediante el establecimiento de dos o mas etapas del proceso de tratamiento con acido, se pueden establecer de forma selectiva condiciones de hidrolisis adecuadas para la hemicelulosa o celulosa y, por lo tanto, se puede lograr un aumento de la eficiencia de la degradacion y rendimiento de azucares. El acido utilizado en el tratamiento acido no esta limitado, siempre y cuando el acido provoque la hidrolisis, y es preferente el acido sulfurico desde un punto de vista economico. La concentracion del acido es, preferentemente, del 0,1 al 100% en peso, mas preferentemente, del 0,5 al 15% en peso. La temperatura de reaccion puede ajustarse dentro del intervalo de 100 a 300°C, y el tiempo de reaccion puede ajustarse dentro del intervalo de 1 segundo a 60 minutos. El componente liquido obtenido despues del tratamiento acido comprende una gran cantidad de monosacaridos y sus oligosacaridos obtenidos por hidrolisis, que contienen principalmente componentes derivados de la hemicelulosa. En particular, la hidrolisis se puede lograr en una sola etapa mediante la utilizacion de la accion de acido sulfurico concentrado a una concentracion no menor del 50%, mas preferentemente no menor del 80%, para hidrolizar tanto hemicelulosa como celulosa. En los casos en los que el tratamiento con acido es seguido por hidrolisis con una enzima de sacarificacion, el contenido solido y el componente liquido obtenido despues del tratamiento acido se pueden someter por separado a la hidrolisis con una enzima de sacarificacion, o la mezcla del contenido solido y el componente liquido se pueden someter a hidrolisis sin separacion. Dado que el contenido solido y el componente liquido obtenido por el tratamiento con acido contienen el acido utilizado, preferentemente el producto tratado con acido se neutraliza antes de realizar la reaccion de hidrolisis utilizando una enzima de sacarificacion.

El tratamiento con alcali es un procedimiento de tratamiento en el que biomasa que contiene celulosa se hace reaccionar en una solucion alcalina acuosa, mas especificamente, una solucion acuosa de una sal de hidroxido (con exclusion de hidroxido de amonio). Mediante el tratamiento con alcali, se puede eliminar la lignina, que inhibe principalmente la reaccion de la celulosa/hemicelulosa provocada por la enzima de sacarificacion. Como sal de hidroxido, se utiliza preferentemente hidroxido de sodio o hidroxido de calcio. La concentracion del alcali en la solucion acuosa esta, preferentemente, dentro del intervalo del 0,1 al 60% en peso. Esta solucion se anade a la biomasa que contiene celulosa, y el tratamiento se lleva a cabo normalmente a una temperatura dentro del intervalo de 100 a 200°C, preferentemente dentro del intervalo de 110 a 180°C. El numero de veces del tratamiento no esta limitado, y el tratamiento se puede llevar a cabo una o mas veces. En los casos en los que se lleva a cabo el tratamiento 2 o mas veces, las condiciones para la pluralidad de tiempos de tratamiento pueden ser diferentes unas de otras. Dado que el producto pretratado obtenido por el tratamiento con alcali contiene un alcali, el producto pretratado se neutraliza preferentemente antes de la hidrolisis con una enzima de sacarificacion.

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El tratamiento con amoniaco es un procedimiento de tratamiento en el que una solucion acuosa de amoniaco o amoniaco al 100% (lfquido o gas) se hace reaccionar con una biomasa derivada de celulosa y, por ejemplo, se puede utilizar el procedimiento dado a conocer en los documentos JP 2008-161125 A o JP 2008-535664 A. Se dice que, en el tratamiento con amoniaco, el amoniaco reacciona con el componente de celulosa para romper la cristalinidad de la celulosa, dando lugar a un incremento notable en la eficiencia de la reaccion mediante la enzima de sacarificacion. El amoniaco se anade normalmente a la biomasa que contiene celulosa de tal manera que la concentracion de amoniaco esta dentro del intervalo del 0,1 al 15% en peso con respecto a la biomasa que contiene celulosa, y el tratamiento se lleva a cabo de 4°C a 200°C, preferentemente de 60°C a 150°C. El numero de veces del tratamiento no esta limitado, y el tratamiento puede llevarse a cabo una o mas veces. En los casos en los que el producto pretratado obtenido por el tratamiento con amoniaco se somete ademas, a la hidrolisis utilizando una enzima de sacarificacion, es preferente llevar a cabo la neutralizacion del amoniaco o eliminacion de amoniaco con antelacion.

El tratamiento hidrotermico es un procedimiento de tratamiento en el que una biomasa derivada de celulosa se trata con agua caliente presurizada a una temperatura de 100 a 400°C durante de 1 segundo a 60 minutos. El tratamiento se lleva a cabo habitualmente de tal manera que la biomasa que contiene celulosa despues del tratamiento, que es insoluble en agua a una temperatura normal de 25°C, esta contenida en una concentracion del 0,1 al 50% en peso con respecto al peso total de la biomasa y el agua que contiene celulosa. La presion no esta limitada, ya que depende de la temperatura de procesamiento, y preferentemente es de 0,01 a 10 MPa. En el tratamiento hidrotermico, los componentes elufdos en el agua caliente varfan dependiendo de la temperatura del agua caliente presurizada. En general, a medida que la temperatura del agua caliente presurizada aumenta, se produce en primer lugar la elucion de taninos y lignina, como primer grupo de la biomasa que contiene celulosa y, a continuacion, se produce la elucion de la hemicelulosa, como segundo grupo, a una temperatura no menor de 140 a 150°C, seguida adicionalmente por la elucion de la celulosa, como tercer grupo, a una temperatura superior a 230°C, aproximadamente. Ademas, se puede producir la hidrolisis de la hemicelulosa y celulosa al mismo tiempo que la elucion. La diferencia en los componentes elufdos en funcion de la temperatura del agua caliente presurizada puede ser utilizada para incrementar las eficiencias de reaccion de la enzima de sacarificacion hacia la celulosa y la hemicelulosa, mediante la realizacion de un tratamiento de varias etapas a diferentes temperaturas. En el presente documento, entre las fracciones obtenidas por el tratamiento hidrotermico, se hace referencia a la materia soluble en agua que contiene los componentes elufdos en el agua caliente presurizada como materia soluble en agua caliente, y se hace referencia a los componentes distintos de la materia soluble en agua caliente como materia insoluble en agua caliente.

La materia insoluble de agua caliente es una materia solida obtenida como resultado de la elucion de grandes cantidades de los componentes lignina y hemicelulosa, y contiene principalmente disacaridos y sacaridos superiores como el componente celulosa (C6). Ademas de celulosa como componente principal, la materia insoluble en agua caliente puede contener el componente hemicelulosa y el componente lignina. Las proporciones de los contenidos de estos componentes pueden variar dependiendo de la temperatura del agua caliente presurizada durante el tratamiento hidrotermico y del tipo de una biomasa a procesar. El contenido de agua en la materia insoluble en agua caliente es del 10% al 90%, mas preferentemente del 20% al 80%.

La materia soluble en agua caliente es materia soluble en agua en estado lfquido o estado en suspension, y contiene hemicelulosa, lignina, taninos y una parte del componente celulosa, elufdos en el agua caliente presurizada en estado lfquido o en estado de suspension. La materia soluble en agua caliente contiene una gran cantidad de polisacaridos, oligosacaridos y monosacaridos producidos por hidrolisis. Estos pueden ser utilizados tal cual o despues de la hidrolisis adicional con una enzima de sacarificacion, como solucion acuosa de azucares.

Se puede llevar a cabo uno o mas tratamientos previos antes de realizar el procedimiento de tratamiento de hidrolisis, y entre los ejemplos del o los tratamientos previos se incluyen tratamiento de pulverizacion en el que las fibras se cortan mecanicamente utilizando un molino de cuchillas, un molino de martillo o similar; tratamiento de pulverizacion fina en el que se utiliza un molino de bolas o molino de chorros; tratamiento en humedo en el que se utiliza un molino; tratamiento mecanoqufmico; y tratamiento de explosion de vapor en el que biomasa que contiene celulosa se cuece al vapor con vapor de agua durante un periodo de tiempo corto y, a continuacion, la presion se libera instantaneamente para provocar la pulverizacion debido a la expansion de volumen. Esto es debido a que la pulverizacion aumenta el area de celulosa/hemicelulosa expuesta y, por lo tanto, mejora la eficiencia de la hidrolisis con una enzima de sacarificacion.

La enzima de sacarificacion no esta limitada siempre y cuando la enzima tenga actividad degradante de celulosa o hemicelulosa y, preferentemente, es una enzima de sacarificacion producida por un hongo filamentoso que pertenece al genero Trichoderma. Los hongos filamentosos del genero Trichoderma son microorganismos que secretan de forma extracelular muchos tipos de enzimas de sacarificacion, y la enzima de sacarificacion se deriva preferentemente de Trichoderma reesei. Ademas, conjuntamente con una enzima que tiene una actividad degradante de celulosa o hemicelulosa, preferentemente esta contenida tambien una enzima que ayuda a la degradacion de la celulosa o hemicelulosa. Entre los ejemplos de la enzima que ayuda a la degradacion de la celulosa o hemicelulosa se incluyen celobiohidrolasa, endoglucanasa, exoglucanasa, p-glucosidasa, xilanasa y xilosidasa, y las enzimas de expansion de una biomasa. Preferentemente, la reaccion de hidrolisis que utiliza una

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enzima de sacarificacion se lleva a cabo a un pH de aproximadamente 3 a 7, mas preferentemente a un pH de 5, aproximadamente. Preferentemente, la temperatura de reaccion es de 40 a 70°C. Ademas, la hidrolisis con una enzima es seguida, preferentemente, por la separacion solido-liquido para eliminar los solidos no degradados. Entre los ejemplos del procedimiento para la eliminacion de solidos se incluyen, sin que constituyan limitacion, centrifugacion y separacion por membrana. Se puede utilizar en combinacion una pluralidad de estos procedimientos de separacion solido-liquido.

Para evitar la obstruccion o ensuciamiento de la membrana de ultrafiltracion en la etapa (2), la solucion acuosa de azucares obtenida en la etapa (1) se somete preferentemente, a la eliminacion de solidos, y macromoleculas solubles en agua tales como oligosacaridos, polisacaridos, taninos, enzimas de sacarificacion y componentes proteicos derivados de la biomasa antes de someter la solucion a la etapa (2). El procedimiento para eliminar estos componentes no esta limitado, y entre los ejemplos preferentes del procedimiento de eliminacion se incluyen un procedimiento en el que la solucion acuosa de azucares se filtra a traves de una membrana de microfiltracion, y/o una membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular mayor que 2000, para eliminar los solidos y macromoleculas solubles en agua en el lado de alimentacion. Entre los ejemplos del procedimiento de filtracion se incluyen, sin que constituyan limitacion, filtracion a presion, filtracion al vacio y filtracion centrifuga. La operacion de filtracion no esta limitada, y se puede clasificar a grandes rasgos en filtracion a presion constante, filtracion a flujo constante y filtracion a presion variable/flujo variable. La operacion de filtracion puede ser filtracion de multiples etapas en la que una o mas membranas de microfiltracion, y/o una o mas membranas de ultrafiltracion que tienen un limite de peso molecular mayor que 2000, se utilizan dos o mas veces para la eliminacion eficaz de los solidos.

La membrana de microfiltracion significa una membrana que tiene un tamano de poros promedio de 0,01 pm a 5 mm, que se denomina membrana de MF o similar, para abreviar, y la membrana se utiliza, preferentemente, cuando se van a eliminar los solidos contenidos en la solucion acuosa de azucares. La membrana de microfiltracion que se utiliza en el presente documento puede ser bien una membrana inorganica o membrana organica, y entre los ejemplos del material de la membrana se incluyen materiales organicos tales como celulosa, ester de celulosa, polisulfona, polietersulfona, polietileno clorado, polipropileno, poliolefina, alcohol polivinilico, polimetacrilato de metilo, fluoruro de polivinilideno y politetrafluoroetileno; y materiales inorganicos tales como metales, incluyendo acero inoxidable, y materiales ceramicos.

La membrana de ultrafiltracion es la que se describe en detalle a continuacion en la etapa (2), y es preferente la utilizacion de una membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular mayor de 2000 para eliminar las macromoleculas solubles en agua, especialmente la enzima de sacarificacion, contenida en la solucion acuosa de azucares.

[Etapa (2)]

Es conocido que cuando una biomasa que contiene celulosa se hidroliza en la etapa (1), se producen inhibidores de la fermentacion ademas de los azucares. Los inhibidores de la fermentacion son compuestos producidos por la hidrolisis de una biomasa que contiene celulosa, y son sustancias que tienen la accion de provocar la reduccion en la cantidad de un producto quimico producido o acumulado, o en la velocidad de produccion, en el proceso de fermentacion para la produccion de un producto quimico utilizando un liquido que contiene azucares como materia prima. En la presente invencion, el grado de inhibicion de la fermentacion por los inhibidores de la fermentacion no esta limitado, ya que el grado de inhibicion del microorganismo varia dependiendo de los tipos y cantidades de inhibidores de la fermentacion presentes en la solucion acuosa de azucares, de la especie del microorganismo utilizado y del tipo de producto quimico que se va a producir.

Se han reconocido hasta ahora como inhibidores de la fermentacion los acidos organicos tales como el acido acetico y acido formico; compuestos de furano tales como furfural y hidroximetilfurfural (HMF) y compuestos fenolicos tales como vainillina y acido 4-hidroxibenzoico, pero los inventores de la presente invencion descubrieron que el acido cumarico, acido ferulico, 2,3-dihidrobenzofurano y similares, ademas de los inhibidores de la fermentacion conocidos, pueden ser inhibidores de la fermentacion. En la etapa (2), la solucion acuosa de azucares obtenida en la etapa (1) se filtra a traves de una membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular especifico para eliminar los inhibidores de la fermentacion en el lado del permeado, mientras que un liquido que contiene azucares se recupera del lado de la alimentacion.

La membrana de ultrafiltracion en la presente descripcion es una membrana de separacion que tiene un limite de peso molecular de 600 a 200.000, que tambien se denomina membrana de UF o similar, para abreviar. El limite de peso molecular es bien conocido para los tecnicos en la materia como un indice que indica un rendimiento de membrana de una membrana de ultrafiltracion, tal como se describe en la pag. 92 del documento [The Membrane Society of Japan, ed. Membrane Experiment Series, vol. III, Artificial Membrane] (“Series de Experimentos de Membrana, Vol. III, membranas artificiales, editores de la Sociedad de Membranas de Japon”), miembros del comite editorial: Shoji Kimura, Shin-ichi Nakao, Haruhiko Ohya y Tsutomu Nakagawa (1993, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd.), que "Se denomina la curva de limite de peso molecular a la curva obtenida representando graficamente el peso molecular del soluto a lo largo del eje de abscisas y la velocidad de bloqueo a lo largo del eje de ordenadas. Se denomina el limite de peso molecular de la membrana al peso molecular con el que la velocidad de bloqueo alcanza

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el 90%”. En el sector tecnico de las membranas de separacion, una membrana de separacion que tiene un limite de peso molecular dentro del intervalo de 600 a 1.000 se reconoce como una membrana en el limite entre una membrana de nanofiltracion y una membrana de ultrafiltracion. Por lo tanto, una membrana de separacion que tiene un limite de peso molecular dentro del intervalo de 600 a 1.000 se llama una membrana de nanofiltracion o una membrana de ultrafiltracion en funcion de la bibliografia. En la presente descripcion, una membrana de separacion que tiene un limite de peso molecular dentro del intervalo de 600 a 200.000 se denomina una membrana de ultrafiltracion, y una membrana de separacion que tiene un limite de peso molecular menor de 600 y corresponde a una membrana que se define generalmente como "una membrana que permite la permeacion de iones monovalentes pero bloquea iones divalentes" se denomina una membrana de nanofiltracion.

La presente invencion se caracteriza porque se utiliza una membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular de 600 a 2.000. La utilizacion de una membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular de mas de 2.000 no es preferente, ya que provoca la permeacion tanto de la mayor parte de los azucares y como de los inhibidores de la fermentacion en el lado del permeado, y la utilizacion de una membrana que tiene un limite de peso molecular de menos de 600 no es preferente ya que conduce a un bajo rendimiento de eliminacion de los inhibidores de la fermentacion recientemente identificados, es decir, acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano, en el lado del permeado.

Entre los ejemplos del material de la membrana de ultrafiltracion se incluyen, sin que constituyan limitacion, materiales organicos tales como celulosa, ester de celulosa, polisulfona, polisulfona sulfonada, polietersulfona, polietersulfona sulfonada, polietileno clorado, polipropileno, poliolefina, alcohol de polivinilo, metacrilato de polimetilo, fluoruro de polivinilideno y politetrafluoroetileno; metales tales como acero inoxidable; y materiales inorganicos tales como ceramica. Una membrana organica es especialmente preferente desde el punto de vista de la capacidad de eliminacion de sustancias hidrofobas. En particular, es preferente polietersulfona. Esto es debido a que se ha descubierto que una membrana de polietersulfona tiene un buen rendimiento de separacion que contiene azucares de interes de los inhibidores de la fermentacion. Mas preferentemente, el material es una polietersulfona sulfonada. Esto es debido a que la polietersulfona sulfonada tiene una velocidad de bloqueo superior para los azucares que la polietersulfona no sulfonada.

La forma de la membrana de ultrafiltracion no esta limitada, y puede ser cualquiera de tipo espiral, de tipo fibra hueca, de tipo tubular y de tipo membrana plana.

Entre los ejemplos especificos de la membrana de ultrafiltracion utilizada en la presente invencion se incluyen el tipo G-5, tipo GH y el tipo GK, fabricados por DESAL; SPE1, fabricado por Synder; PM1000, PM2000, MPS-36 y SR2, fabricados por KOCH; GR95Pp y ETNA01PP, fabricados por Alfa-Laval; y NTR-7450 (limite de peso molecular, 600 a 800; vease WaterResearch 37 (2003) 864-872) y NtR-7410 (limite de peso molecular, 1000 a 2000; vease el documento [Collection of Papers for Sanitary Engineering Symposium, 5: 246-251 (1.997)], (“Recopilacion de ponencias para el Simposio de Ingenieria Sanitaria”) fabricados por Nitto Denko Corporation.

La presion de filtracion en el tratamiento de filtracion con la membrana de ultrafiltracion esta, preferentemente, dentro del intervalo de 0,1 MPa a 8 MPa, aunque la presion de filtracion varia dependiendo de la concentracion de la solucion acuosa de azucares. En los casos en que la presion de filtracion es menor que 0,1 MPa, la velocidad de permeacion de la membrana es baja, mientras que en los casos en que la presion de filtracion es superior a 8 MPa, la membrana puede resultar danada. En los casos en los que la presion de filtracion es de 0,5 MPa a 6 MPa, el flujo de permeacion de membrana es elevado y, por lo tanto, es posible la permeacion eficiente de la solucion de azucares, lo que es mas preferente.

El flujo de permeacion de membrana en el tratamiento de filtracion con la membrana de ultrafiltracion es preferentemente de 0,2 m/D a 2,0 m/D. Esto es debido a que un flujo de permeacion de membrana de no mas de 0,2 m/D no permite la concentracion con una membrana de ultrafiltracion, y un flujo de permeacion de membrana de no menos de 2,0 m/D provoca un ensuciamiento notable de la membrana. Un flujo de permeacion de filtracion de 0,5 m/D a 2,0 m/D permite facilmente la filtracion con la membrana de ultrafiltracion, lo que es mas preferente.

El pH de la solucion acuosa de azucares en el tratamiento de filtracion con la membrana de ultrafiltracion no esta limitado y, en vista de la permeabilidad a los inhibidores de la fermentacion, preferentemente el pH es no mayor de 5, mas preferentemente no mayor de 4. Dado que, en casos en que el pH no es superior a 1, se requiere una gran cantidad de acido para ajustar el pH, el limite inferior del pH es preferentemente 1, desde el punto de vista economico. El efecto de ajuste del pH de la solucion acuosa de azucares es notable especialmente en los casos en los que esta contenido como un inhibidor de fermentacion una sustancia tal como el acido cumarico o acido ferulico, que es un compuesto aromatico que tiene un grupo carboxilico.

El liquido que contiene azucares recuperado del lado de alimentacion en el tratamiento de filtracion con una membrana de ultrafiltracion se puede utilizar tal cual como una materia prima en la etapa de fermentacion descrita mas adelante, o la solucion de azucares se puede someter adicionalmente al tratamiento de filtracion descrito en el documento WO2010/067785 utilizando una membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa para

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concentrar azucares en el lado de alimentacion, seguido de la utilizacion del liquido que contiene azucares concentrado resultante en la etapa de fermentacion descrita mas adelante.

En el tratamiento de filtracion con una membrana de ultrafiltracion, los azucares se pueden perder parcialmente en el lado del permeado y, en este caso, el permeado recuperado del lado del permeado, que contiene los inhibidores de la fermentacion, se puede someter al tratamiento de filtracion descrito en el documento WO2010/067785 utilizando una membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa, para recuperar un liquido que contiene azucares concentrado desde el lado del retenido. El liquido que contiene azucares concentrado obtenido mediante este procedimiento se utiliza tambien como la materia prima en la etapa de fermentacion descrita mas adelante. Debe senalarse que se ha descubierto que el liquido que contiene azucares concentrado, obtenido por tratamiento de filtracion con una membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa muestra, ademas, una tendencia a tener un mayor rendimiento de fermentacion en la etapa de fermentacion descrita mas adelante, en los casos en los que se lleva a cabo tratamiento de filtracion con una membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular de 600 a 2.000, en comparacion con los casos en los que no se realiza tratamiento de filtracion o en los casos en los que se lleva a cabo el tratamiento de filtracion con una membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular superior a 2.000. Se cree que esto es debido a que una solucion acuosa de azucares derivada de una biomasa que contiene celulosa contiene una pequena cantidad de inhibidores de la fermentacion desconocidos que tienen pesos moleculares de aproximadamente 2000, y que estos inhibidores se concentran con la membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa.

[Etapa de fermentacion]

El liquido que contiene azucares obtenido en la etapa (2) comprende glucosa y/o xilosa como fuente o fuentes de carbono para el crecimiento de microorganismos y celulas cultivadas que pueden producir productos quimicos en forma de metabolitos, mientras que el contenido de inhibidores de la fermentacion tales como acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano es muy pequeno, de modo que el liquido que contiene azucares puede ser utilizado de forma efectiva como materia prima de fermentacion, especialmente como fuente de carbono, para la produccion de un producto quimico. La etapa de fermentacion puede llevarse a cabo, segun la etapa de fermentacion que se describe en el documento WO20l0/067785.

El producto quimico producido mediante la etapa de fermentacion no esta restringido, siempre y cuando se trate de una sustancia producida en un liquido de cultivo por el microorganismo o las celulas mencionadas anteriormente. Entre los ejemplos especificos del producto quimico se incluyen alcoholes, acidos organicos, aminoacidos y acidos nucleicos, que son sustancias producidas en masa en la industria de la fermentacion. Entre los ejemplos de los alcoholes se incluyen etanol, butanol, 1,3-propanodiol, 2,3-butanodiol, 1,4-butanodiol y glicerol; entre los ejemplos de los acidos organicos se incluyen acido acetico, acido lactico, acido piruvico, acido succinico, acido malico, acido itaconico y acido citrico; entre los ejemplos de los acidos nucleicos se incluyen nucleosidos tales como inosina y guanosina, y los nucleotidos tales como el acido inosinico y acido guanilico; y compuestos de diamina tales como cadaverina. Ademas, la presente invencion se puede aplicar tambien a la produccion de sustancias tales como enzimas, antibioticos y proteinas recombinantes.

EJEMPLOS

(Ejemplo de referencia 1) Procedimiento para la medicion de las concentraciones de monosacaridos

Las concentraciones de monosacaridos (concentracion de glucosa y concentracion de xilosa) contenidas en el liquido que contiene azucares obtenido en cada uno de los ejemplos y ejemplos comparativos se analizaron por HPLC en las siguientes condiciones, y se cuantificaron en base a la comparacion con muestras patron.

Columna: Luna NH2 (fabricada por Phenomenex, Inc.)

Fase movil: agua ultrapura: acetonitrilo = 25:75 (caudal, 0,6 ml/min)

Liquido de reaccion: Ninguno

Procedimiento de deteccion: RI (indice de refraccion diferencial)

Temperatura: 30°C

(Ejemplo de referencia 2) Procedimiento para la medicion de las concentraciones de los inhibidores de la fermentacion

Las concentraciones de los inhibidores de la fermentacion basados en furano (HMF y furfural) y los inhibidores de la fermentacion basados en fenol (acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano), entre los inhibidores de la fermentacion contenidos en el liquido que contiene azucares, se analizaron por HPLC en las siguientes condiciones, y se cuantificaron en base a la comparacion con muestras patron.

Columna: Synergi HidroRP 4,6 mm x 250 mm (fabricada por Phenomenex, Inc.)

Fase movil: acetonitrilo - 0,1% en peso de H3PO4 (caudal, 1,0 ml/min)

Procedimiento de deteccion: UV (283 nm)

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Temperatura: 40°C

Los acidos organicos (acido acetico y acido formico), entre los inhibidores de la fermentacion contenidos en el liquido que contiene azucares, se analizaron por HPLC en las siguientes condiciones, y se cuantificaron en base a la comparacion con muestras patron.

Columna: Shim-Pack SPR-H y Shim-pack SCR101H (fabricadas por Shimadzu Corporation) que se dispusieron linealmente

Fase movil: acido p-toluenosulfonico 5 mM (caudal, 0,8 ml/min)

Liquido de reaccion: acido p-toluenosulfonico 5 mM, Bis-Tris 20 mM, EDTA-2Na 0,1 mM (caudal, 0,8 ml/min) Procedimiento de deteccion: conductividad electrica Temperatura: 45°C

(Ejemplo de referencia 3) Etapa de hidrolisis de una biomasa que contiene celulosa por tratamiento con acido sulfurico diluido/tratamiento enzimatico

Como biomasa que contiene celulosa, se utilizo paja de arroz. La biomasa que contiene celulosa se impregno en solucion de acido sulfurico acuoso al 1%, y se proceso utilizando una autoclave (fabricado por Nitto Koatsu Co., Ltd.) a 150°C durante 30 minutos. Posteriormente, se llevo a cabo separacion solido-liquido para separar la celulosa tratada con acido sulfurico de la solucion de acido sulfurico acuoso. Posteriormente, la celulosa tratada con acido sulfurico se mezclo con el liquido tratado con acido sulfurico diluido, con agitacion, de manera que la concentracion de solidos fue del 10% en peso, y el pH se ajusto a aproximadamente 5 con hidroxido sodico. A esta mezcla, se anadio "Accellerase Duet" (fabricado por Danisco Japon), que es una enzima de sacarificacion derivada de Trichoderma reesei, como enzima de sacarificacion. La mezcla resultante se mezclo por agitacion a 50°C durante 1 dia para llevar a cabo la reaccion de hidrolisis. Despues de esto, se realizo la centrifugacion (3000 G) para separar y eliminar la celulosa y la lignina no degradada, para obtener una solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido. Las composiciones de inhibidores de la fermentacion y monosacaridos contenidos en la solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido fueron las que se muestran en las tablas 1 a 3.

[Tabla 1]

Tabla 1 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 1___________ ________________Unidades [g/l]____

: Acido formico Acido acetico HMF Furfural

Solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido: 0,1 2,4 0,125 0,875

[Tabla 2]

Tabla 2 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 2 _________________________ Unidades [g/l]

: Acido cumarico Acido ferulico 2,3- dihidrobenzofurano

Solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido: 0,15 0,075 0,01

[Tabla 3]

Tabla 3 Cuantificacion de monosacaridos______________________ Unidades ^ [g/l]

: Glucosa Xilosa

Solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido: 25 12

(Ejemplo de referencia 4) Etapa de hidrolisis de una biomasa que contiene celulosa mediante el tratamiento de explosion de vapor/tratamiento enzimatico

Como biomasa que contiene celulosa, se utilizo paja de arroz. En un reactor de ensayo de explosion de vapor de 2 l (Nihon Dennetsu Co., Ltd.), se alimentaron 100 g de una biomasa que contiene celulosa, y luego se inyecto vapor a la misma. La presion se mantuvo a 2,5 MPa durante 2,5 minutos, y a continuacion se libero la presion en el recipiente de una vez, para llevar a cabo tratamiento de explosion, seguido de la recuperacion de la muestra. La temperatura dentro del recipiente era de 225°C en ese momento. El contenido de agua del producto procesado fue del 84,4%. Se anadio agua al producto de tal manera que la concentracion de solidos fue del 10% en peso, y se anadio solucion de hidroxido de sodio acuoso 1 N a la mezcla resultante para ajustar el pH a 5,0. Posteriormente, se anadio como enzima de sacarificacion, "Accellerase Duet" a la mezcla, y la mezcla resultante se dejo reposar a 50°C durante 1 dia para permitir que la reaccion transcurriera. La composicion de la solucion acuosa de azucares obtenida se muestra en las tablas 4 a 6.

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[Tabla 4]

Tabla 4 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 1___________ ____________ Unidades [g/l]

: Acido formico Acido acetico HMF Furfural

Solucion acuosa de azucares tratada con explosion de vapor: 1,7 2,3 0,29 0,24

[Tabla 5]

Tabla 5 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 2_________ ___________i_______Unidades [g/l]

: Acido cumarico Acido ferulico 2,3-dihidrobenzofurano

Solucion acuosa de azucares tratada con explosion de vapor: 0,15 0,11 0,08

[Tabla 6]

Tabla 6 Cuantificacion de monosacaridos____________________________________________Unidades [g/l]

: Glucosa Xilosa

Solucion acuosa de azucares tratada con explosion de vapor: 34 2,5

(Ejemplo de referencia 5) Etapa de hidrolisis de una biomasa que contiene celulosa por tratamiento con amoniaco/ tratamiento enzimatico

Como biomasa que contiene celulosa, se utilizo paja de arroz. La biomasa que contiene celulosa se alimento a un reactor compacto (fabricado por Taiatsu Techno Corporation, TVS-N2 30 ml), y se enfrio con nitrogeno liquido. En este reactor, se hizo fluir amoniaco gaseoso a una concentracion del 100%, y la muestra se empapo completamente en 100% de amoniaco liquido. La tapa del reactor se cerro, y el reactor se dejo reposar a temperatura ambiente durante aproximadamente 15 minutos. Posteriormente, el reactor se proceso en un bano de aceite a 150°C durante 1 hora. A continuacion, el reactor se retiro del bano de aceite, y el amoniaco gaseoso se elimino inmediatamente en una campana extractora, seguido de generacion de vacio en el interior del reactor a 10 Pa con una bomba de vacio, secando de este modo la biomasa que contiene celulosa. La biomasa que contiene celulosa procesada se mezclo con agua pura por agitacion de tal manera que la concentracion de solidos era del 15% en peso, y el pH se ajusto con acido sulfurico a, aproximadamente, 5. A esta mezcla, se anadio "Accellerase Duet" como enzima de sacarificacion, y se llevo a cabo reaccion de hidrolisis con agitacion a 50°C durante 3 dias. Despues de esto, se llevo a cabo la centrifugacion (3000 G) para separar y eliminar la celulosa y la lignina no degradadas, para obtener una solucion acuosa de azucares de la que se habian eliminado la celulosa y la lignina no degradadas. Las composiciones de los inhibidores de la fermentacion y monosacaridos contenidos en la solucion acuosa de azucares fueron tal como se muestra en las tablas 7 a 9.

[Tabla 7]

Tabla 7 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 1 ___________ ________________Unidades [g/l]

: Acido formico Acido acetico HMF Furfural

Solucion acuosa de azucares tratada con amoniaco: 1,1 0,5 0,012 0,005

[Tabla 8]

Tabla 8 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 2_____________________________Unidades [g/l]

: Acido cumarico Acido ferulico 2,3-dihidrobenzofurano

Solucion acuosa de azucares tratada con amoniaco: 0,03 0,008 0,005

[Tabla 9]

Tabla 9 Cuantificacion de monosacaridos____________________________________________Unidades [g/l]

: Glucosa Xilosa

Solucion acuosa de azucares tratada con amoniaco: 40 24

(Ejemplo de referencia 6) Etapa de hidrolisis de una biomasa que contiene celulosa por tratamiento hidrotermico/ tratamiento enzimatico

Como biomasa que contiene celulosa, se utilizo paja de arroz. La biomasa que contiene celulosa se empapo en agua, y se proceso utilizando una autoclave (fabricado por Nitto Koatsu Co., Ltd.) a 180°C durante 20 minutos. La presion en este momento fue de 10 MPa. Posteriormente, se llevo a cabo centrifugacion (3000 G) para el componente de solucion y el componente de una biomasa procesada, para llevar a cabo la separacion solido-

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liquido. El pH del componente de solucion fue de 4,0. Posteriormente, el pH del componente de solucion se ajusto a 5,0 con hidroxido de sodio. Como enzima de sacarificacion, se anadio "Accellerase Duet" a la mezcla, y la mezcla resultante se mezclo por agitacion a 50°C durante 1 dia para llevar a cabo la reaccion de hidrolisis, para obtener un liquido tratado hidrotermicamente. Las composiciones de los inhibidores de la fermentacion y los monosacaridos contenidos en el liquido tratado hidrotermicamente fueron tal como se muestra en las tablas 10 a 12.

[Tabla 10]

Tabla 10 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 1 ^ _________________ Unidades [g/l]

: Acido formico Acido acetico HMF Furfural

Liquido tratado hidrotermicamente: 1,1 2,2 0,12 0,5

[Tabla 11]

T abla 11 Cuantificacion de los inhibidores de fermentacion 2 ________________Unidades [g/l]

: Acido cumarico Acido ferulico 2,3-dihidrobenzofurano

Liquido tratado hidrotermicamente: 0,2 0,13 0,03

[Tabla 12]

T abla 12 Cuantificacion de monosacaridos________Unidades [g/l]

: Glucosa Xilosa

Liquido tratado hidrotermicamente: 7 15

(Ejemplo de referencia 7) Procedimiento para la evaluacion de la fermentacion

Se llevo a cabo una prueba de fermentacion utilizando una cepa de levadura (Pichia stipitis, NBRC1687). Se preparo un medio que se utilizara para la fermentacion por dilucion a una concentracion de glucosa de 25 g/l y la adicion de aditivos a la dilucion resultante de manera que se obtuvo la composicion mostrada en la tabla 13, seguido de esterilizacion por filtracion (Millipore, Stericup 0,22 pm). El cultivo se llevo a cabo mediante la inoculacion de la levadura en una cantidad del 0,5%, y agitando el matraz a 150 rpm a 28°C durante 72 horas. Se evaluo el grado de inhibicion de la fermentacion en base a la velocidad de consumo de glucosa de la cepa de levadura. El procedimiento de evaluacion de la velocidad de consumo de glucosa de la cepa de levadura fue tal como se describe a continuacion: el componente del medio se retiro en una campana de flujo laminar en condiciones esteriles a las 16, 24, 40, 48, 64 y 72 horas despues del comienzo del cultivo y el medio se centrifugo y se filtro, seguido por la cuantificacion de la concentracion de glucosa mediante HPLC, segun el ejemplo de referencia 1.

[Tabla 13]

Composicion: Concentracion de la composicion

Glucosa: 25 g/l

Extracto de Bacto-levadura: 10 g/l

Peptona: 20 g/l

(Ejemplo 1)

La solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido que se describe en el ejemplo de referencia 3 se filtro a traves de una membrana de microfiltracion con un tamano de poro de 0,08 pm, y el permeado de la membrana de microfiltracion se filtro a traves de una membrana de ultrafiltracion. Como membrana de ultrafiltracion, se utilizaron "NTR-7450" (fabricada por Nitto Denko Corporation; material: polietersulfona sulfonada, limite de peso molecular: 600 a 800), "NTR-7410" (fabricada por Nitto Denko Corporation; material: polietersulfona sulfonada, limite de peso molecular: 1000), "SPE1" (fabricada por Synder; material: polietersulfona; limite de peso molecular: 1000), serie GH fabricada por GE Osmonics (material: polietilenglicol; limite de peso molecular; 1000), "GR95Pp" (fabricada por Alfa-Laval: material: polietersulfona; limite de peso molecular: 2000), o serie GK fabricada por GE (material: polietilenglicol; limite de peso molecular: 2000). Para cada membrana, se proporcionaron 1,5 l del permeado obtenido por filtracion del liquido tratado con acido sulfurico diluido y sacarificado a traves de la membrana de microfiltracion, y el tratamiento de filtracion se llevo a cabo utilizando una unidad de filtracion de membrana plana "SEPA-II" (fabricada por GE Osmonics) a una velocidad lineal en la superficie de la membrana de 20 cm/segundo y una presion de filtracion de 3 MPa hasta que el volumen del liquido recogido desde el lado de alimentacion fue de 0,5 l. Los resultados se muestran en la tabla 14. Como resultado, se descubrio que los monosacaridos se concentran por el tratamiento de membrana de ultrafiltracion, pero que el acido formico, acido acetico, HMF y furfural, que son las sustancias de bajo peso molecular, no se concentran y ademas, el acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano apenas se concentraron. Se seleccionaron algunos de los liquidos que contienen azucares recogidos en el lado de la alimentacion de las membranas de ultrafiltracion (A C), y se sometieron a una prueba de la fermentacion en las condiciones del ejemplo de referencia 7. Los resultados se muestran en la figura 1.

Se llevo a cabo el mismo tratamiento de filtracion que en el ejemplo 1 utilizando una membrana de ultrafiltracion que 5 tiene un limite de peso molecular mas alto, "SPE3" (fabricada por Synder; material: polietersulfona; limite de peso molecular: 3000), o una membrana de nanofiltracion "UTC-60 "(fabricada por Toray Industries, Inc.; materiales: piperacina poliamida), serie HL (fabricado por GE Osmonics; materiales: membrana de material compuesto) o serie DK (fabricado por Osmonics GE; materiales: membrana de material compuesto). Los resultados se muestran en la tabla 14. Se descubrio que la utilizacion de la membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular de 3.000 10 dio como resultado una disminucion extrema en la velocidad de concentracion de monosacaridos. En terminos de concentracion con las membranas de nanofiltracion, el acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano se concentraron aunque la concentracion del concentrado fue algo variable y, ademas, en la prueba de fermentacion (D), la velocidad de consumo de glucosa fue menor que en los casos del ejemplo 1, en el que se utilizaron membranas de ultrafiltracion (A a C).

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: Tipo de membrana Material Llmite de peso molecular Glucosa Xilosa Acido formico Acido acetico HMF Furfural Acido cumarico Acido ferulico 2,3- dihidrobenzofurano

Ejemplo 1 (Prueba de fermentacion A): NTR-7450 s-PES 600 a 800 73 30 0,1 2,4 0,12 0,75 0,2 0,09 0,015

Ejemplo 1: NTR-7410 s-PES 1000 65 25 0,1 2,4 0,12 0,75 0,18 0,08 0,01

Ejemplo 1 (Prueba de fermentacion B): SPE1 (Synder) PES 1000 66 25 0,1 2,4 0,12 0,75 0,18 0,08 0,01

Ejemplo 1: GH (GE) PEG 1000 65 25 0,1 2,4 0,12 0,75 0,2 0,085 0,012

Ejemplo 1 (Prueba de fermentacion C): GR95Pp (Alfa) PES 2000 50 20 0,1 2,4 0,12 0,75 0,15 0,075 0,01

Ejemplo 1: GK (GE) PEG 2000 48 20 0,1 2,4 0,12 0,75 0,18 0,08 0,01

Ejemplo comparativo 1: SPE3 (Synder) PES 3000 27 12 0,1 2,4 0,12 0,75 0,15 0,075 0,01

Ejemplo comparativo 1 (Prueba de fermentacion D): UTC-60 PPA Menor de 600 (Membrana NF) 75 35 0,1 2,6 0,13 0,78 0,45 0,235 0,025

Ejemplo comparativo 1: HL Membrana de material compuesto Menor de 600 (Membrana NF) 74 33 0,1 2,4 0,12 0,765 0,43 0,23 0,025

Ejemplo comparativo 1: DK Membrana de material compuesto Menor de 600 (Membrana NF) 75 36 0,1 2,8 0,15 0,82 0,45 0,235 0,025

Se llevo a cabo el mismo tratamiento de filtracion que en el ejemplo 1 para el permeado obtenido por filtracion de la solucion acuosa de azucares tratada mediante explosion de vapor que se describe en el ejemplo de referencia 4 a 5 traves de la membrana de microfiltracion. Los resultados se muestran en la tabla 15. Ademas, los resultados de la fermentacion llevada a cabo mediante el procedimiento del ejemplo de referencia 7 (E a G) se muestran en la figura 2.

(Ejemplo comparativo 2)

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El permeado obtenido por filtracion del liquido tratado mediante explosion de vapor y sacarificacion a traves de una membrana de microfiltracion, se sometio a tratamiento de filtracion utilizando las mismas membranas que en el ejemplo comparativo 1. Los resultados en la composicion liquida se muestran en la tabla 15, y los resultados de la prueba de fermentacion se muestran en la figura 2. De manera similar a los resultados de la comparacion entre el 15 ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 1, la utilizacion de la membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular de 3.000 dio lugar a una disminucion extrema en la velocidad de concentracion de monosacaridos. En terminos de concentracion con las membranas de nanofiltracion, el acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano se concentraron aunque la concentracion del concentrado fue algo variable y, ademas, en la prueba de fermentacion (H), la velocidad de consumo de glucosa fue menor que en los casos del ejemplo 2, en el que se utilizaron 20 membranas de ultrafiltracion.

: Tipo de membrana Material Limite de peso molecular Glucosa Xilosa Acido formico Acido acetico HMF Furfural Acido cumarico Acido ferulico 2,3- dihidrobenzofurano

Ejemplo 2 (Prueba de fermentacion E): NTR-7450 s-PES 600 a 800 98 10 1,7 2,3 0,28 0,22 0,04 0,025 0,008

Ejemplo 2: NTR-7410 s-PES 1000 a 2000 90 8 1,7 2,3 0,28 0,22 0,03 0,023 0,008

Ejemplo 2 (Prueba de fermentacion F): SPE1 (Synder) PES 1000 92 9 1,7 2,3 0,28 0,22 0,03 0,022 0,008

Ejemplo 2: GH (GE) PEG 1000 90 8 1,7 2,3 0,28 0,22 0,03 0,022 0,008

Ejemplo 2 (Prueba de fermentacion G): GR95Pp (Alfa) PES 2000 84 7 1,7 2,3 0,28 0,22 0,03 0,022 0,008

Ejemplo 2: GK (GE) PEG 2000 80 7 1,7 2,3 0,28 0,22 0,03 0,022 0,008

Ejemplo comparativo 2: SPE3 (Synder) PES 3000 40 5 1,7 2,3 0,28 0,22 0,03 0,022 0,008

Ejemplo comparativo 2 (Prueba de fermentacion H): UTC-60 PPA Menor de 600 (Membrana NF) 102 14 1,7 2,4 0,29 0,22 0,08 0,062 0,024

Ejemplo comparativo 2: HL Membrana de material compuesto Menor de 600 (Membrana NF) 100 14 1,7 2,3 0,28 0,22 0,07 0,06 0,022

Ejemplo comparativo 2: DK Membrana de material compuesto Menor de 600 (Membrana NF) 102 15 1,7 2,6 0,31 0,24 0,08 0,064 0,024

O)

C7

0)

Se llevo a cabo la misma prueba de concentracion que en el ejemplo 1 para el permeado obtenido por filtracion de la 5 solucion acuosa de azucares tratada con amoniaco, que se describe en el ejemplo de referencia 5 a traves de la membrana de microfiltracion. Los resultados se muestran en la tabla 16.

(Ejemplo comparativo 3)

10 El permeado obtenido por filtracion de la solucion acuosa de azucares tratada con amoniaco a traves de la membrana de microfiltracion, se sometio a tratamiento de filtracion utilizando las mismas membranas que en el ejemplo comparativo 1. Los resultados en la composicion liquida se muestran en la tabla 16. De manera similar a los resultados de la comparacion entre el ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 1, la utilizacion de la membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular de 3.000 dio lugar a una disminucion extrema en la velocidad de 15 concentracion de monosacaridos. En terminos de concentracion con las membranas de nanofiltracion, se concentraron el acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano, aunque la concentracion del concentrado fue algo variable.

Ejemplo 3: NTR-7450 s-PES 600 a 800 110 58 1,1 0,5 0,012 0,004 0,04 0,008 0,005

Ejemplo 3: NTR-7410 s-PES 1000 a 2000 106 52 1,1 0,5 0,012 0,004 0,03 0,008 0,005

Ejemplo 3: SPE1 (Synder) PES 1000 105 51 1,1 0,5 0,012 0,004 0,03 0,008 0,005

Ejemplo 3: GH (GE) PEG 1000 100 48 1,1 0,5 0,012 0,004 0,03 0,008 0,005

Ejemplo 3: GR95Pp (Alfa) PES 2000 82 42 1,1 0,5 0,012 0,004 0,03 0,008 0,005

Ejemplo 3: GK (GE) PEG 2000 80 40 1,1 0,5 0,012 0,004 0,03 0,008 0,005

Ejemplo comparativo 3: SPE3 (Synder) PES 3000 60 30 1,1 0,5 0,012 0,004 0,03 0,008 0,005

Ejemplo comparativo 3: UTC-60 PPA Menor de 600 (Membrana NF) 119 70 1,1 0,6 0,014 0,005 0,088 0,024 0,007

Ejemplo comparativo 3: HL Membrana de material compuesto Menor de 600 (Membrana NF)) 118 68 1,1 0,5 0,013 0,005 0,078 0,022 0,006

Ejemplo comparativo 3: DK Membrana de material Menor de 600 (Membrana NF) 120 71 1,1 0,6 0,015 0,005 0,089 0,024 0,008

Se realizo una comparacion entre el caso en el que, antes del tratamiento de filtracion de la solucion acuosa de azucares tratada hidrotermicamente preparada en el ejemplo de referencia 6 utilizando la membrana de 5 ultrafiltracion "NTR-7450" o "NTR-7410", se llevo a cabo un tratamiento de filtracion utilizando como la segunda membrana de ultrafiltracion una membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular de 10.000 (fabricada por Applied Membranes; material: polietersulfona), y el caso en el que no se llevo a cabo el tratamiento de filtracion utilizando la segunda membrana de ultrafiltracion. Los resultados se muestran en la tabla 17. Se descubrio que, en los casos en los que se llevo a cabo el tratamiento con la segunda membrana de ultrafiltracion, se incremento en 10 gran medida el flujo de permeacion de la membrana durante el tratamiento con la membrana de ultrafiltracion "NTR- 7450" o "NTR-7410" (en terminos de promedio a lo largo del tiempo de procesamiento), y se mejoro la velocidad de concentracion de monosacaridos en el lado de la alimentacion.

: Tipo de membrana Pretratamiento con membrana Flujo de permeado Glucosa Xilosa Acido formico Acido acetico HMF Furfural Acido cumarico Acido Ferulico 2,3- dihidrobenzofurano

Ejemplo 4: NTR-7450 No 0,5 m/D 18 30 1,1 2,2 0,12 0,48 0,22 0,15 0,03

Ejemplo 4: NTR-7450 Si 1,5 m/D 21 40 1,2 2,4 0,15 0,5 0,23 0,15 0,03

Ejemplo 4: NTR-7410 No 0,64 m/D 14 25 1,1 2,2 0,12 0,47 0,19 0,13 0,03

Ejemplo 4: NTR-7410 Si 2,0 m/D 17 30 1,1 2,3 0,13 0,48 0,2 0,13 0,03

5

10

15

20

25

30

35

De la misma manera que en el ejemplo 1, se sometieron 1,5 l del permeado obtenido por filtracion de la solucion acuosa de azucares tratada hidrotermicamente preparada en el ejemplo de referencia 6 a traves de una membrana de microfiltracion, a tratamiento de filtracion utilizando una membrana de ultrafiltracion "NTR-7410" (fabricada por Nitto Denko Corporation; material: polietersulfona sulfonada; limite de peso molecular: 1000). En la tabla 18 se muestran las composiciones obtenidas de los inhibidores de la fermentacion y monosacaridos en el concentrado en el lado de alimentacion (0,5 l) y el filtrado en el lado del permeado (1,0 l). Posteriormente, el filtrado se filtro a traves de una membrana de nanofiltracion "UTC-60" (fabricada por Toray Industries, Inc.; material: piperacina poliamida). En la tabla 19 se muestran las composiciones de inhibidores de la fermentacion y monosacaridos en el concentrado en el lado de la alimentacion (0,33 l). A este concentrado, se anadieron reactivos de modo que se obtuvo la composicion mostrada en la tabla 20. Se llevo a cabo la misma prueba de fermentacion que en el ejemplo de referencia 7, y se midio la velocidad de consumo de xilosa. Los resultados se muestran en la figura 3 (vease J en la figura 3).

(Ejemplo comparativo 4)

La tabla 19 muestra las composiciones de los inhibidores de la fermentacion y monosacaridos en 0,75 l del concentrado en el lado de la alimentacion obtenido por tratamiento de filtracion, utilizando una membrana de nanofiltracion "UTC-60", de 1,5 l del permeado obtenido por filtracion de la solucion acuosa de azucares tratada hidrotermicamente, preparada en el ejemplo de referencia 6, a traves de una membrana de microfiltracion. De la misma manera que en el ejemplo 5, se anadieron los reactivos a este concentrado de manera que se obtuvo la composicion mostrada en la tabla 20, y la mezcla resultante se sometio a una prueba de fermentacion. Los resultados (velocidades de consumo de xilosa) fueron los que se muestran en la figura 3 (vease J en la figura 3).

Se descubrio que, aunque el liquido que contiene azucares obtenido en el ejemplo 5 contenia concentraciones algo mas elevadas de acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano, la capacidad de fermentacion del liquido que contiene azucares era mejor que en el ejemplo comparativo 4, en terminos de la velocidad de consumo de xilosa. Esto se supone que es debido a la presencia, en la solucion acuosa de azucares, de inhibidores de la fermentacion no identificados a los que una membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular de 600 a 2000 es impermeable. Ademas, en el ejemplo 5, se descubrio que no solo el liquido que contiene azucares en el lado de alimentacion de la membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular de 600 a 2.000, sino que tambien el segundo liquido que contiene azucares concentrado obtenido filtrando el filtrado en el lado del permeado a traves una membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa y recogiendo el liquido que contiene azucares desde el lado de la alimentacion, son liquidos de azucar que tienen buena capacidad de fermentacion.

£D

C

Tabla 18 Composiciones del liquido tratado hidrotermicamente concentrado y el filtrado obtenido con membrana de ultrafiltracion Unidades [g/l]

: Tipo de membrana Liquido sometido a tratamiento Glucosa Xilosa Acido formico Acido acetico HMF Furfural Acido cumarico Acido ferulico 2,3- dihidrobenzofurano

Ejemplo 5: NTR-7410 Concentrado 14 25 1,1 2,2 0,12 0,47 0,2 0,13 0,03

Ejemplo 5: NTR-7410 Filtrado 3,5 10 1,1 2,2 0,12 0,51 0,18 0,11 0,03

Tabla 19 Comparacion entre el concentrado obtenido por tratamiento con membrana de nanofiltracion de liquido tratado hidrotermicamente sin ^

O"

procesar y el concentrado obtenido por tratamiento con membrana de ultrafiltracion de liquido tratado hidrotermicamente sin procesar &

seguido de tratamiento con membrana de nanofiltracion del filtrado resultante Unidades [g/l] <o

: Tipo de membrana Liquido sometido a tratamiento Velocidad de concentracion Glucosa Xilosa Acido formico Acido acetico HMF Furfural Acido cumarico Acido ferulico 2,3- dihidrobenzofurano

Ejemplo comparativo 4 (prueba de fermentacion I): UTC-60 Liquido sin procesar Doble 14 30 1,1 2,4 0,12 0,49 0,4 0,26 0,06

Ejemplo 5 (prueba de fermentacion J): UTC-60 Material filtrado sin procesar Triple 10 30 1,1 2,5 0,12 0,5 0,54 0,33 0,09

ro

Composicion: Concentracion de la composicion

Glucosa: 15 g/l

Xilosa: 25 g/l

Extracto de Bacto-levadura: 10 g/l

Peptona: 20 g/l

(Ejemplo de referenda 8) Evaluacion de las capacidades de eliminacion de inhibidores de la fermentacion de soluciones acuosas de azucares a diferentes pH 5

Utilizando el liquido tratado hidrotermicamente que se describe en el ejemplo de referencia 6 despues de ajustar el pH a diversos valores, se compararon y estudiaron las velocidades de permeacion de los inhibidores de la fermentacion contenidos en la solucion acuosa de azucares a traves de una membrana de ultrafiltracion. La velocidad de permeacion de cada inhibidor de fermentacion se representa como la relacion (%) que se calcula 10 dividiendo la concentracion del componente en el lado del filtrado por la concentracion del componente en el lado de la alimentacion, en el tratamiento de la membrana, y multiplicando el valor resultante por 100. Dado que la adicion de acido sulfurico diluido o hidroxido de sodio al liquido tratado hidrotermicamente provoca la produccion de precipitados, se llevo a cabo posteriormente la centrifugacion y el posterior tratamiento con membrana de microfiltracion. Posteriormente, una membrana de ultrafiltracion "NTR-7410" (fabricado por Nitto Denko Corporation; 15 material: polietersulfona sulfonada; limite de peso molecular: 1000) se coloco en una unidad de filtracion de membrana plana "SEPA-II" (fabricada por GE Osmonics), y se llevo a cabo el tratamiento de filtracion a una velocidad lineal en la superficie de la membrana de 20 cm/segundo a una presion de filtracion de 2 MPa. Dado que la concentracion en el lado de filtrado no se vuelve estable en un periodo de tiempo corto, el filtrado obtenido por filtracion durante 20 minutos se devolvio al lado de alimentacion, y se tomaron muestras del filtrado estable 20 20 minutos mas tarde. Como resultado del calculo de las velocidades de permeacion, se descubrio, tal como se muestra en la tabla 21, que, ajustando el pH a no mas de 5, aumenta en gran medida el rendimiento de eliminacion del acido cumarico y acido ferulico, que son inhibidores de la fermentacion aromaticos que tienen un grupo carboxilico.

25

CD

C7

Tabla 21 Velocidades de permeacion de soluciones acuosas que contiene azucares (liquido tratado hidrotermicamente) a traves de una membrana de ultrafiltracion a diferentes pH ^

(Unidades %)

: Glucosa Xilosa Acido formico Acido acetico HMF Furfural Acido cumarico Acido ferulico 2,3-dihidrobenzofurano

pH 3: 9 30 110 105 100 105 100 100 95

pH 4: 15 37 110 105 100 110 89 75 95

pH 5: 17 42 100 100 102 110 68 49 100

pH 6: 18 45 90 84 104 110 15 7 100

pH 7: 17 43 88 80 110 115 10 5 100

pH 9: 17 46 85 78 105 115 10 5 100

ro

-p*

5

10

15

20

25

30

35

La solucion de acido sulfurico acuoso obtenida en el ejemplo de referenda 3 se neutralizo a pH 4,0 con amoniaco y se sometio a tratamiento con membrana de microfiltracion. De la misma manera que en el ejemplo 1, se filtraron 1,5 l del permeado obtenido a traves de una membrana de ultrafiltracion "NTR-7450" (fabricada por Nitto Denko Corporation; material: polietersulfona sulfonada; limite de peso molecular: 600 a 800). Las composiciones de los inhibidores de la fermentacion y monosacaridos contenidos en el concentrado en el lado de la alimentacion (0,5 l) y el filtrado en el lado del permeado (1,0 l) fueron las que se muestran en la tabla 22. El filtrado se filtro a traves de una membrana de nanofiltracion "UTC-60" (fabricado por Toray Industries, Inc.; material: piperacina poliamida). Las composiciones de inhibidores de la fermentacion y monosacaridos en el concentrado en el lado de alimentacion (0,33 l) se muestran en la tabla 23. Se anadieron los reactivos a este concentrado de tal manera que se obtuvo la composicion mostrada en la tabla 24, y la mezcla resultante se sometio a la misma prueba de fermentacion que en el ejemplo de referencia 7. Los resultados de la medicion de la velocidad de consumo de xilosa se muestran en la figura 4 (vease L en la figura 4).

(Ejemplo comparativo 5)

La solucion de acido sulfurico acuoso obtenida en el ejemplo de referencia 3 se neutralizo a pH 4,0 con amoniaco y se sometio a tratamiento con membrana de microfiltracion. Se llevo a cabo el tratamiento de filtracion de 1,5 l del permeado obtenido con una membrana de nanofiltracion "UTC-60". Las composiciones de los inhibidores de la fermentacion y monosacaridos contenidos en 0,75 l del concentrado en el lado de la alimentacion fueron los que se muestran en la tabla 22. De la misma manera que en el ejemplo 6, se anadieron los reactivos a este concentrado de manera que se obtuvo la composicion mostrada en la tabla 24, y la mezcla resultante se sometio a una prueba de fermentacion. Los resultados (velocidades de consumo de xilosa) se muestran en la figura 4 (vease K en la figura. 4).

Se descubrio que, aunque el liquido que contiene azucares obtenido en el ejemplo 6 contenia concentraciones algo mas elevadas de acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano, el liquido que contiene azucares tuvo una mayor capacidad de fermentacion que el del ejemplo comparativo 5 en terminos de velocidad de consumo de xilosa. Esto se supone que es debido a la presencia, en la solucion acuosa de azucares, de los inhibidores de la fermentacion no identificados a los que una membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular de 600 a 2000 es impermeable. Ademas, del ejemplo 6, se encontro que no solo el liquido que contiene azucares en el lado de alimentacion de la membrana de ultrafiltracion que tiene un limite de peso molecular de 600 a 2.000, sino que tambien el segundo liquido que contiene azucares concentrado obtenido filtrando el filtrado en el lado del permeado a traves una membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa y recogiendo el liquido que contiene azucares desde el lado de la alimentacion, son liquidos que contienen azucares que tienen buena capacidad de fermentacion.

0)

O"

Tabla 22 Composiciones del concentrado y filtrado obtenido mediante tratamiento con membrana de ultrafiltracion de la solucion acuosa de acido sulfurico Unidades [g/l]

Ejemplo 6: NTR-7450 Concentrado 5 36 0,6 3,4 0,08 0,2 0,15 0,1 0,03

Ejemplo 6: NTR-7450 Filtrado 1 12 0,6 3,4 0,08 0,2 0,13 0,09 0,03

ro

<y>

&3

CT

Comparacion entre el concentrado obtenido por tratamiento con membrana de nanofiltracion de la solucion acuosa de acido sulfurico sin &

N>

procesar y el concentrado obtenido por tratamiento con membrana de ultrafiltracion de la solucion acuosa de acido sulfurico sin procesar

seguido de tratamiento con membrana de nanofiltracion del filtrado resultante Unidades [g/l]

Ejemplo comparative 5 (prueba de fermentacion K): UTC-60 Liquido sin procesar doble 6 40 0,6 3,4 0,08 0,2 0,15 0,1 0,03

Ejemplo 6 (prueba de fermentacion J): UTC-60 Material sin procesar filtrado 3,3 veces 2,7 40 0,7 3,6 0,1 0,25 0,16 0,11 0,04

ro

-vl

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Composicion: Concentracion de la composicion

Glucosa: 6 g/l

Xilosa: 40 g/l

Extracto de Bacto-levadura: 10 g/l

Peptona: 20 g/l

PH____________________: 6,5

APLICABILIDAD INDUSTRIAL

Mediante la presente invencion, se puede eliminar de manera eficiente inhibidores de la fermentacion a partir de una solucion acuosa de azucares derivada de una biomasa que contiene celulosa y, ademas, un liquido que contiene azucares purificado que contiene monosacaridos tales como glucosa y xilosa puede ser producido con gran pureza y con un rendimiento elevado, por lo que la utilizacion del liquido que contiene azucares purificado como materia prima de fermentacion permite la mejora de las eficiencias de produccion fermentativa de diferentes productos quimicos.

DESCRIPCION DE LOS SIMBOLOS

A Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido con una membrana de ultrafiltracion "NTR-7450".

B Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido con una membrana de ultrafiltracion "SPE1".

C Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido con una membrana de ultrafiltracion "GR95Pp".

D Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con acido sulfurico diluido con una membrana de nanofiltracion "UTC-60".

E Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con explosion de vapor con una membrana de ultrafiltracion "NTR-7450".

F Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con explosion de vapor con una membrana de ultrafiltracion "SPE1".

G Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con explosion de vapor con una membrana de ultrafiltracion "GR95Pp".

H Liquido que contiene azucares obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada con explosion de vapor con una membrana de nanofiltracion "UTC-60".

I Liquido que contiene azucares concentrado obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada hidrotermicamente con una membrana de nanofiltracion "UTC-60".

J Liquido que contiene azucares concentrado obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de azucares tratada hidrotermicamente con una membrana de ultrafiltracion "NTR-7410", seguido de tratamiento de filtracion del permeado obtenido con una membrana de nanofiltracion "UTC-60".

K Liquido que contiene azucares concentrado obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de acido sulfurico con una membrana de nanofiltracion "UTC-60".

L Liquido que contiene azucares concentrado obtenido por tratamiento de filtracion de una solucion acuosa de acido sulfurico con una membrana de ultrafiltracion "NTR-7450", seguido de tratamiento de filtracion del permeado obtenido con una membrana de nanofiltracion "UTC-60".

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para producir un liquido que contiene azucares utilizando una biomasa que contiene celulosa como materia prima, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(1) hidrolizar una biomasa que contiene celulosa para producir una solucion acuosa de azucares; y

(2) filtrar dicha solucion acuosa de azucares obtenida en la etapa (1) a traves de una membrana de ultrafiltracion con un limite de peso molecular de 600 a 2000, para eliminar uno o mas inhibidores de la fermentacion en el lado del permeado y recoger un liquido que contiene azucares del lado de la alimentacion.
2. Procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun la reivindicacion 1, en el que dicho o dichos inhibidores de la fermentacion comprenden una o mas sustancias seleccionadas entre el grupo que comprende acido cumarico, acido ferulico y 2,3-dihidrobenzofurano.
3. Procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun la reivindicacion 1 o 2, en el que en la etapa (2), dicha solucion acuosa de azucares se filtra despues de ajustar el pH a no mas de 5.
4. Procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el material de la capa funcional de dicha membrana de ultrafiltracion utilizada en dicha etapa (2) es polietersulfona.
5. Procedimiento para producir un liquido que contiene azucares, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, comprendiendo dicho procedimiento filtrar el permeado obtenido en la etapa (2), que contiene un liquido que contiene azucares y/o inhibidores de la fermentacion, a traves de una membrana de nanofiltracion y/o membrana de osmosis inversa, para recoger un liquido que contiene azucares concentrado del lado de la alimentacion.
6. Procedimiento para producir un producto quimico, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de producir un liquido que contiene azucares, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, y una etapa de utilizar el liquido que contiene azucares como materia prima de fermentacion.