JP2015516157A5

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Publication number: JP2015516157A5
Application number: JP2015509190A
Authority: JP
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2033-04-26

Description

図１は、種々の実施形態に従う、ＡＦＥＸ（商標）前処理されたコーンストーバー（ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳ）、ＡＦＥＸ（商標）前処理されたスイッチグラス（ＡＦＥＸ（商標）−ＳＧ）、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットおよびＡＦＥＸ（商標）−ＳＧブリケットを示す画像を含む。図２は、種々の実施形態に従う、バインダーを含有する非ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットおよびＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットの画像を含む。図３Ａは、種々の実施形態に従う、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳ、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケット、および浸漬したＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットを含む３つのバイオマスサンプルのある時点で撮影された画像である。図３Ｂは、種々の実施形態に従う、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳ、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケット、および浸漬したＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットを含む３つのバイオマスサンプルの別の時点で撮影された画像である。図３Ｃは、種々の実施形態に従う、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳ、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケット、および浸漬したＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットを含む３つのバイオマスサンプルの別の時点で撮影された画像である。図３Ｄは、種々の実施形態に従う、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳ、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケット、および浸漬したＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットを含む３つのバイオマスサンプルの別の時点で撮影された画像である。図３Ｅは、種々の実施形態に従う、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳ、ＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケット、および浸漬したＡＦＥＸ（商標）−ＣＳブリケットを含む３つのバイオマスサンプルの別の時点で撮影された画像である。図４は、種々の実施形態に従う、図３Ｃ〜３Ｅに示されるバイオマスサンプルの６時間、２４時間および７２時間におけるグルカン変換％対バイオマスを示す画像グラフである。図５は、種々の実施形態に従う、図３Ｃ〜３Ｅに示されるバイオマスサンプルの６時間、２４時間および７２時間におけるキシラン変換％対バイオマスを示すグラフである。図６は、種々の実施形態に従って４つの異なる水分含量で製造されたＡＦＥＸ（商標）処理コーンストーバーペレットのグルコース濃度を示すグラフである。図７Ａ〜７Ｈは、種々の実施形態に従って、加水分解可能な高密度化微粒子を用いる加水分解プロセス（７Ａ〜７Ｄ）と、ルーズなバイオマス繊維を用いる従来の加水分解プロセス（７Ｅ〜７Ｈ）との目視比較を提供する略図であり、図７Ａは加水分解可能な高密度化微粒子を用いる加水分解プロセスを示す。図８は、種々の実施形態に従って複数のサイズおよび水分含量で製造されたＡＦＥＸ（商標）処理コーンストーバーペレットのバルク密度を示すグラフである。

一実施形態では、酵素加水分解が使用される。エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼ（ｃｅｌｌｏｂｉｏｈｙｄｒｏｌａｓｅ）、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、リグニナーゼ、スウォレニン（ｓｗｏｌｌｅｎｉｎ）などを含む、選択されるバイオマスを加水分解することができる任意の適切な酵素を使用可能である。

手順
標準手順に従って、表８および９に示される結果を得た。具体的には、全水分：ＡＳＴＭＥ８７１、灰分含量：ＡＳＴＭＤ１１０２、硫黄含量：ＡＴＳＭＤ４２３９、一定容積における総発熱量（ＧｒｏｓｓＣａｌｏｒｉｃＶａｌｕｅ）：ＡＳＴＭＥ７１１、塩素含量：ＡＳＴＭＤ６７２１、バルク密度：ＡＳＴＭＥ８７３、微粉（０．３２ｃｍ（０．１２５インチ）よりも小さい粒子）：ＴｗｉｎＰｅａｋｓＴｅｓｔＣＨ−Ｐ−０６、耐久性指数：ＫａｎｓａｓＳｔａｔｅ法、３．８ｃｍ（１．５インチ）よりも上のサンプル：ＴｗｉｎＰｅａｋｓＴｅｓｔＣＨ−Ｐ−０６、最大長：ＴｗｉｎＰｅａｋｓＴｅｓｔＣＨ−Ｐ−０６、直径，範囲：ＴｗｉｎＰｅａｋｓＴｅｓｔＣＨ−Ｐ−０５である。本明細書で言及される耐久性指数に到達するために使用されるタンブリング方法は、「ＫａｎｓａｓＳｔａｔｅ法」として知られている。

Claims

変換可能な糖含有ストリームを生じさせるように１つまたは複数の加水分解可能な高密度化バイオマス微粒子を酵素加水分解するステップを含む、変換可能な糖含有ストリームの製造方法において、前記加水分解が１２％〜３５％の範囲での前記高密度化バイオマス微粒子の固体負荷を含み、前記高密度化バイオマス微粒子が、
バイオマス繊維中のリグニンおよび／またはヘミセルロースの少なくとも一部を外側表面に移動させ、一定量の前処理された粘着性植物バイオマス繊維を生じさせるように、一定量の植物バイオマス繊維をアンモニアまたは水酸化ナトリウム前処理にかけるステップと、
１つまたは複数の加水分解可能な高密度化植物バイオマス微粒子を生じさせるように前記前処理された粘着性植物バイオマス繊維を高密度化するステップであって、前記高密度化植物バイオマス繊維が添加バインダーを使用することなく高密度化される、ステップと、
によって製造されることを特徴とする、変換可能な糖含有ストリームの製造方法。
請求項１に記載の方法において、前記加水分解が内部に配置された羽根車を有するタンク内で行われ、前記羽根車のタンク直径に対する比率が１：４〜３：４であり、前記固体負荷が１２％〜２０％、１８％〜２４％、または２４％〜３５％の範囲内であることを特徴とする方法。
請求項２に記載の方法において、前記比率が、少なくとも１：４、１：２〜３：４、または１：４〜１：２であることを特徴とする方法。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法において、前記植物バイオマス繊維が、コーンストーバー繊維、スイッチグラス繊維、木材繊維、プレーリーコードグラス繊維、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記前処理および高密度化ステップが統合プロセスとして単一の場所で実施されることを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記アンモニア前処理が液体アンモニア繊維膨張（ＡＦＥＸ）前処理または気体ＡＦＥＸ前処理であることを特徴とする方法。
請求項６に記載の方法において、前記アンモニア前処理が前処理容器内で行われ、当該方法が、水蒸気を前記前処理容器内に導入することによって前記前処理にかけるステップの後に残っている残留アンモニアを除去するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法において、前記前処理の前および／または間に水および／または水蒸気を前記植物バイオマス繊維に添加するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記変換可能な糖含有ストリームが発酵されてバイオプロダクトが製造されることを特徴とする方法。
請求項９に記載の方法において、前記バイオプロダクトがバイオ燃料であることを特徴とする方法。
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法において、前記糖含有ストリームが、前記高密度化バイオマス微粒子中に５０％を超える利用可能な糖を含有することを特徴とする方法。
請求項１１に記載の方法において、前記酵素加水分解するステップが、加水分解活動期間で分けられた２以上の段階で、前記高密度化バイオマスを反応容器に添加するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法において、前記変換可能な糖含有ストリーム中の糖が、非高密度化バイオマスを用いて製造された糖含有ストリームと比較して速い速度で前記高密度化バイオマス微粒子から製造されることを特徴とする方法。
請求項１乃至１３の何れか１項に記載の方法において、前記前処理にかけるステップが鉛直反応器において行われることを特徴とする方法。
変換可能な糖含有ストリームを製造するためのシステムにおいて、
変換可能な糖含有ストリームを生じさせるように１つまたは複数の加水分解可能な高密度化バイオマス微粒子を酵素加水分解するための加水分解施設であって、前記加水分解が１２％〜３５％の範囲での前記高密度化バイオマス微粒子の固体負荷を含む、加水分解施設と、
バイオマス繊維中のリグニンおよび／またはヘミセルロースの少なくとも一部を外側表面に移動させ、一定量の前処理された粘着性植物バイオマス繊維を生じさせるように、一定量の植物バイオマス繊維をアンモニアまたは水酸化ナトリウム前処理にかけるステップによって、一定量の前処理された粘着性植物バイオマス繊維を生じさせるための前処理施設と、
前記前処理された粘着性植物バイオマス繊維を高密度化して、加水分解可能な高密度化植物バイオマス微粒子を生じさせるための高密度化施設であって、前記高密度化植物バイオマス微粒子のそれぞれが添加バインダーを含有しない、高密度化施設と、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記前処理施設が、前処理の前および／または間に水蒸気および／または水を前記植物バイオマス繊維に添加するための装置をさらに含むことを特徴とするシステム。
請求項１５に記載のシステムにおいて、前前記固体負荷が１２％〜２０％、１８％〜２４％、または２４％〜３５％の範囲内であることを特徴とするシステム。
請求項１５乃至１７の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記加水分解施設がバイオプロダクト製造施設の一部であり、前記変換可能な糖含有ストリームが前記バイオプロダクト製造施設において発酵されて、バイオプロダクトが製造されることを特徴とするシステム。
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記バイオプロダクト製造施設がエタノール製造施設である、および／または前記バイオマス繊維がコーンストーバー繊維であることを特徴とするシステム。
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記アンモニア前処理が液体アンモニア繊維膨張（ＡＦＥＸ）前処理または気体ＡＦＥＸ前処理であることを特徴とするシステム。
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記アンモニア前処理が前処理容器内で行われ、水蒸気を前記前処理容器内に導入することによって前記前処理にかけるステップの後に残っている残留アンモニアが除去されることを特徴とするシステム。
請求項１５乃至２１の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記前処理施設および高密度化施設が同一場所に配置されることを特徴とするシステム。
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記加水分解が内部に配置された羽根車を有するタンク内で行われ、前記羽根車のタンク直径に対する比率が１：４〜３：４であることを特徴とするシステム。
請求項２３に記載のシステムにおいて、前記比率が、少なくとも１：４、１：２〜３：４、または１：４〜１：２であることを特徴とするシステム。
請求項１５乃至２４の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記糖含有ストリームが、５０％を超える利用可能な糖を含有することを特徴とするシステム。
請求項１５乃至２５の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記酵素加水分解において、加水分解活動期間で分けられる２以上の段階で前記高密度化バイオマスが反応容器に添加されることを特徴とするシステム。
請求項２６に記載のシステムにおいて、前記前処理にかけるステップが鉛直反応器において行われることを特徴とするシステム。