JP6590701B2 - 濾過 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、以下の仮特許出願の優先権を主張するものである：２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，６８４号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７７３号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７３１号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７３５号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７４０号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７４４号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７４６号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７５０号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７５２号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７５４号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７７５号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７８０号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７６１号；２０１３年３月８日出願の米国特許出願第６１／７７４，７２３号；および２０１３年３月１５日出願の米国特許出願第６１／７９３，３３６号。これらの仮特許出願それぞれの開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
背景
例を挙げると農業残渣、木質バイオマス、自治体廃棄物、油料種子粕類および海藻など、多くの潜在的リグノセルロース系原料が、今日は入手可能である。現在、これらの材料の多くは、十分に活用されておらず、例えば動物飼料、バイオコンポスト材料として用いられるか、コジェネレーション施設で焼却されるか、または埋め立てられることさえある。
リグノセルロース系バイオマスは、ヘミセルロースマトリックスに包埋され、リグニンに包囲された結晶セルロース原繊維を含む。これが、酵素、ならびに他の化学的、生化学的および／または生物学的工程による接近が困難な緻密なマトリックスを生成する。セルロース系バイオマス材料（例えば、リグニンが除去されたバイオマス材料）は、酵素および他の変換工程により利用し易いが、それでも天然由来のセルロース材料は多くの場合、加水分解酵素と接触させると、低い収率となる（理論収率と比較）。リグノセルロース系バイオマスは、酵素の攻撃に対してより難分解性である。さらにリグノセルロース系バイオマスの各タイプは、それぞれに特有のセルロース、ヘミセルロースおよびリグニンの組成を有する。
概要
概して、材料、例えばバイオマス材料の濾過が、本明細書に開示される。バイオマス材料を低分子量の糖に変換することによりバイオマス材料、例えばセルロース系、リグノセルロース系および／またはデンプン系原料を糖化または液化するための、例えば酵素、例えば１種以上のセルラーゼおよび／またはアミラーゼを用いて、例えば該原料を糖化するための工程が、本明細書に開示される。本発明は、例えば発酵などのバイオプロセシングまたは水素添加もしくはエステル化などの他の加工により、原料を製品に変換することにも関する。該工程は、濾過を利用して糖化および／もしくは発酵の前、糖化および／もしくは発酵の際、または糖化および／もしくは発酵の後に固体を除去することを含む。その後、固体は、例えばエネルギーのコジェネレーションに用いられること、発酵添加剤（例えば、栄養素）として用いられること、または別の供給材料として用いられることが可能である。
糖を生成するためのバイオマスの糖化などの方法は、様々なオリゴマーおよび高度の固形物負荷により粘性になり得る液体を生成する。スラリーそのものの中の材料、例えば糖または固体をさらに加工するために、液体を固体から分離することが有利であることが多い。希釈（例えば、水による）を含む方法を利用して加工を支援することができるが、これらの方法は、添加された希釈剤の除去に関連する下流のコストが負担になる可能性がある。本明細書に記載された方法の幾つかは、詰まりを生じることおよび／または著しい希釈を行うことなく、これらの高負荷の粘性原料流れの濾過を可能にする。
概して本発明は、糖化バイオマス材料スラリーをフィルターデバイスの表面（例えば、外部）に塗布することを含む、スラリー（例えば、液体に懸濁された固体および溶解固体を含む）の液体から固体を分離するためのシステムおよび方法を特徴とする。場合により、糖化材料をフィルターデバイスの表面（例えば、外部）に塗布する前に、振動スクリーナを利用して固体の一部を除去することができる。例えばフィルターデバイスは、ロータリードラム式フィルターデバイス（例えば、ロータリー真空ドラム式フィルターデバイス）であってもよい。場合により糖化バイオマス材料スラリーは、グルコース、キシロースおよびこれらの混合物からなる群から選択される糖などの糖化された糖を含む。例えば糖は、水および／または非水性溶媒などの溶媒に溶解および／または懸濁させることができる。糖化材料は、酵母細胞、細菌細胞、真菌細胞およびこれらの細胞の混合物からなる群から選択される細胞などの細胞を含むこともできる。場合により糖化材料は、酵素材料、変性タンパク質材料、ペプチド、ペプチド残基、アミノ酸および／または変性酵素材料などのタンパク質材料を含むことができる。糖化材料は、酸（例えば、乳酸、酪酸および／または酢酸）および／またはアルコール（例えば、エタノールおよび／またはブタノール）を含むことができる。糖化材料は、発酵生成物を含むことができる。幾つかの例において、糖化材料は、バイオマスを構成する１種以上の可溶性の糖を含まない。例えば糖化材料は、グルコースおよび／またはキシロースを含まず、それらの糖は、任意の手段（例えば、糖の１種以上の選択的発酵、糖の１種以上の化学分離および除去）により除去されている。
幾つかの実行において、バイオマスは、１種以上の糖化剤を用いて糖化された。場合により糖化剤は、酵素、酸、塩基、酸化剤およびこれらの混合物からなる群から選択される。場合により選択された糖化剤は、任意の順序で混和されてバイオマスを糖化することができ、例えばバイオマスは、酸で処理され、その後、酵素で処理することができ、または酸化剤で処理され、その後、酵素で処理することができる。幾つかの実行において、糖化剤としては、硫酸および酵素が挙げられる。場合により、または追加として、糖化剤は、セルロース分解性酵素である。
幾つかの実行において、バイオマスは、糖化の前に処理されて、難分解性を低下させている。例えば、バイオマスの難分解性は、糖化の前に本来の状態にあるバイオマス（例えば、バイオマス原料）よりも低下させることができる。幾つかの例において、原料の難分解性を低下させることは、原料を物理的処理で処理することを含む。処理は、例えば照射（例えば、電子ビーム放射線）、音波処理、熱分解、酸化、水蒸気爆発、化学処理、機械的処理およびこれらの処理の組み合わせを挙げることができる。処理は、単独でまたは任意の所望の組み合わせで適用され、１回または複数回適用される、本明細書に開示された処理の任意の１つ以上の適用を含むことができる。
場合により本明細書に記載された方法は、糖化材料の固体を表面に保持しながら糖化材料の液体（例えば、スラリーの液体）を通過させ得るフィルター面を有する回転可能なドラムを含むフィルターデバイス、例えばロータリードラム式フィルターデバイスを利用する。該フィルター面は、外側に延在するフィルター補助材を有し得る。場合によりフィルター補助材は、回転可能なドラムの実質的にフィルター面全体を覆う。フィルター補助材としては、例えば珪藻土、セライト、シリカ、軽石、パーライト、アルミナ、ゼオライト、砂、セルロース材料、（例えば、ＳＯＬＫＡ−ＦＬＯＣ（登録商標）、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ニューヨーク州ノーストナワンダ所在）、リグノセルロース材料、およびこれらの混合物からなる群から選択されるフィルター補助材を挙げることができる。場合によりフィルター補助材は、フィルター面から約０．５ｍｍ〜約２５０ｍｍ、例えば約１ｍｍ〜約１００ｍｍまたは約１ｍｍ〜約５０ｍｍまたは約２ｍｍ〜約２５ｍｍの距離、延在する。回転可能なドラムは、フィルター面よりも低い圧力を維持された内部を含む。例えば、スラリー（例えば、糖化バイオマス）内で液体から固体を分離しながら、内部とフィルター面との圧力差を約２０〜約２５インチＨｇに維持することができる。場合によりドラムの内部は、例えば先に記載された圧力を維持するために、真空ポンプおよび／または真空供給源と連通している。場合によりフィルターデバイスのフィルター面は、例えば綾織、平織、朱子織、ノット織、バスケット織、オックスフォード織、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される織を有する、織布などのフィルター布を含む。場合によりフィルター布は、約１〜１００ＣＦＭ／フィート２（例えば、約１〜３、約１〜１０、約１０〜３０、約１５〜２０、約３０〜５０、約３０〜４０、約５０〜７０）の範囲内の有孔率を有する。場合によりフィルターデバイスは、ドラムがナイフに対して回転すると、ドラム面に滞積した固体を連続して除去するナイフを含む。例えばナイフは、糖化材料の固体とフィルター補助材とを含む境界領域を連続して除去するように調整された速度で、ドラム面に向かって垂直方向に移動する。速度は、例えばドラムの内部と外部の間で所定の圧力差を維持するように調整することができる。加工された、例えば糖化および／または発酵されたバイオマス材料を濾過するのは、困難で時間がかかる可能性がある。加工されたバイオマスは、様々なサイズおよび形状の粒子（例えば、繊維、顆粒状粒子、マイクロ粒子、ナノ粒子、コロイドおよびより大きな粒子）、ポリマー（例えば、酵素、タンパク質、多糖類、リグニン）、生存および／または死亡細胞（例えば、バイオマスの加工に用いられる酵母、細菌または真菌由来の）、ならびに小分子（例えば、アミノ酸、単糖類、有機酸、アルコール）を含む。本明細書に記載されたバイオマス濾過システムは、概して詰まりに耐え、最高に濃厚なバイオマスであっても透明化が可能である。
本発明の実行は、場合により以下に要約された特色の１つ以上を含むことができる。幾つかの実行において、選択された特色は、いずれの順序で適用または活用することができ、他の実行においては、特別な選択された順番が適用または活用される。個々の特色を、いずれかの順番で連続的に１回を超えて適用または活用することができる。加えて、適用または活用される特色の全体的な順番、または順番の一部を、一回、繰り返し、または連続していずれかの順序で適用または活用することができる。幾つかの任意選択の実行において、特色は、当業者に決定される、異なる、または適宜同一の、設定された、または変動する、定量的または定性的パラメータを提供または利用することができる。例えばサイズ、個々の寸法（例えば、長さ、幅、高さ）、使用場所、使用の程度（例えば、難分解性などの程度）、使用期間、使用頻度、密度、濃度、強度および速度は、適宜、当業者に決定される通り、変動しても、または設定されていてもよい。
例えば特色は、スラリーの液体から固体を分離する方法；バイオマスを糖化して糖化バイオマスをフィルターデバイスの表面に塗布すること；スラリーの液体から固体を分離する方法；バイオマスを糖化して糖化バイオマスをフィルターデバイスの外部に塗布すること；ロータリードラム式フィルターデバイスを利用すること；グルコースを含む糖化バイオマスを濾過すること；キシロースを含む糖化バイオマスを濾過すること；水性溶媒を含む糖化バイオマスを濾過すること；非水性溶媒を含む糖化バイオマスを濾過すること；細胞を含む糖化バイオマスを濾過すること；酵母細胞を含む糖化バイオマスを濾過すること；細菌細胞を含む糖化バイオマスを濾過すること；真菌細胞を含む糖化バイオマスを濾過すること；タンパク質材料を含む糖化バイオマスを濾過すること；実質的に変性されたタンパク質材料を含む糖化バイオマスを濾過すること；タンパク質材料を含む糖化バイオマスを濾過すること；酵素材料を含む糖化バイオマスを濾過すること；発酵生成物を含む糖化バイオマスを濾過すること；アルコールを含む糖化バイオマスを濾過すること；エタノールを含む糖化バイオマスを濾過すること；ブタノールを含む糖化バイオマスを濾過すること；有機酸を含む糖化バイオマスを濾過すること；酪酸を含む糖化バイオマスを濾過すること；バイオマスを構成する１種以上の可溶性糖を実質的に含まない糖化バイオマスを濾過すること；グルコースを含むバイオマス組成物を利用し、グルコースを実質的に含まない場合には糖化バイオマスを濾過すること；キシロースを含むバイオマス組成物を利用し、キシロースを実質的に含まない場合には糖化バイオマスを濾過すること；１種以上の糖化剤を用いて糖化されたバイオマスを利用すること；酵素を含む糖化剤により糖化されたバイオマスを利用すること；酸を含む糖化剤により糖化されたバイオマスを利用すること；塩基を含む糖化剤により糖化されたバイオマスを利用すること；酸化剤を含む糖化剤により糖化されたバイオマスを利用すること；硫酸を含む糖化剤利用すること；セルロース分解酵素を含む糖化剤を利用すること；糖化の前に難分解性を低下させるために処理されたバイオマスを利用すること；糖化の前にバイオマスを電子ビーム照射で処理することによりバイオマスの難分解性を低下させること；糖化材料の固体を保持しながら糖化材料の液体を通過させ得るフィルター面を有する回転可能なドラムを含むフィルターデバイスを利用すること；フィルター面を有する回転可能なドラムを含むフィルターデバイスを利用し、フィルター面が外側に延在するフィルター補助材を有すること；回転可能なドラム式フィルターのフィルター面の実質的に全体を覆うフィルター補助材を利用すること；珪藻土を含むフィルター補助材を利用すること；フィルター面にセライトを利用すること；フィルター面に珪藻土を利用すること；フィルター面に軽石を利用すること；フィルター面にパーライトを利用すること；フィルター面にアルミナを利用すること；フィルター面にゼオライトを利用すること；フィルター面に砂を利用すること；フィルター面にセルロース材料を利用すること；フィルター面にリグノセルロース材料を利用すること；フィルター面から約０．５ｍｍ〜約２５０ｍｍの距離、延在するフィルター補助材；フィルター面から約１ｍｍ〜約１００ｍｍの距離、延在するフィルター補助材；フィルター面から約１ｍｍ〜約５０ｍｍの距離、延在するフィルター補助材；フィルター面から約０．５ｍｍ〜約２５０ｍｍの距離、延在するフィルター補助材；フィルター面から約２ｍｍ〜約２５ｍｍの距離、延在するフィルター補助材；内部を有する回転可能なドラムを含むフィルターデバイスであって、内部がフィルター面よりも低い圧力を維持されていること；内部を有する回転可能なドラムを含むフィルターデバイスを利用し、内部とフィルター面との圧力差が約２０〜約２５インチＨｇに維持されていること；内部を有する回転可能なドラムを含むフィルターデバイスを利用し、内部が真空ポンプと連通していること；内部を有する回転可能なドラムを含むフィルターデバイスを利用し、内部が真空供給源と連通していること；フィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；織られたフィルター布を含むフィルタデバイスを利用すること；綾織で織られたフィルター布を含むフィルタデバイスを利用すること；平織で織られたフィルター布を含むフィルタデバイスを利用すること；朱子織で織られたフィルター布を含むフィルタデバイスを利用すること；ノット織で織られたフィルター布を含むフィルタデバイスを利用すること；バスケット織で織られたフィルター布を含むフィルタデバイスを利用すること；オックスフォード織で織られたフィルター布を含むフィルタデバイスを利用すること；約１〜１００ＣＦＭ／フィート２の範囲内の有孔率を有するフィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；約１〜３ＣＦＭ／フィート２の範囲内の有孔率を有するフィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；約１〜１０ＣＦＭ／フィート２の範囲内の有孔率を有するフィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；約１０〜３０ＣＦＭ／フィート２の範囲内の有孔率を有するフィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；約１５〜２０ＣＦＭ／フィート２の範囲内の有孔率を有するフィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；約３０〜５０ＣＦＭ／フィート２の範囲内の有孔率を有するフィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；約５０〜７０ＣＦＭ／フィート２の範囲内の有孔率を有するフィルター布を含むフィルターデバイスを利用すること；フィルター面を有する回転可能なドラムと、ドラムがナイフに対して回転すると、ドラム面に滞積した固体を連続して除去するナイフと、を含むフィルターデバイスを利用すること；フィルター面を有する回転可能なドラムと、ドラムがナイフに対して回転すると、ドラム面に滞積した固体を連続して除去するナイフと、を含むフィルターデバイスを利用し、ナイフが、糖化材料の固体とフィルター補助材とを含む境界領域を連続して除去するように調整された速度で、ドラム面に向かって垂直方向に移動すること；糖化バイオマスをフィルターデバイスの外部に塗布する前および／または塗布した後に、糖化バイオマスから固体を除去するための振動スクリーナを利用すること、を含む。
本明細書に挙げられた、または添付された全ての発行物、特許出願、特許、および他の参考資料は、それらに含まれる全てに関してその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
ロータリー真空ドラム式濾過（ＲＶＤＦ）の非常に概略的な図である。 固体がドラムから剥離される、図１のＲＶＤＦシステムの一エリアの拡大図である。 幾つかのフィルター布を示す。 濾過および濃縮のための工程の例を示す流れ図である。 回転式加圧濾過デバイスの分解斜視図を示す。 濾過デバイスを利用して材料を加工する方法を示す側面線図を示す。 ベルトフィルターの側面線図を示す。 フィルターデバイスの様々なゾーンの詳細図を示す。
詳細な説明
本明細書に記載された方法を利用して、バイオマス（例えば、植物バイオマス、動物バイオマス、紙、および自治体廃棄物バイオマス）を加工して、有機酸、有機酸塩、酸無水物、有機酸エステルおよび燃料、例えば内燃機関または燃料電池用の原料などの有用な中間体および生成物を生成することができる。
本明細書に開示された方法の多くは、バイオマスを糖化して糖を生成すること、幾つかの例において、得られた糖を発酵（または他のバイオプロセシングもしくは化学変換）させて他の生成物および／または中間体を形成させることを含む。糖化および／または発酵（または他の加工）の後、多くの場合、濾過工程により固体を除去すること、および幾つかの例において濾液を濃縮することが望ましい。本開示は、一般には濃厚物質（または高度に負荷されたスラリー）で詰まらせることなく、この濾過を完遂するための技術に関係する。
図１に、ロータリー真空ドラム式濾過（ＲＶＤＦ）システム１０の例を示す。ＲＶＤＦシステム１０は、ドラム１２を含み、ドラムの低い部分は、タンク１３内に位置する。ドラムの内部は、例えば真空ポンプ３４との連通により、真空下に配置される。水分トラップまたは水空セパレータ３２が提供されて、真空ポンプ内に引き込まれる水分を減少させてもよい。幾つかの実行において、ドラムは、ドラムの表面から中央の中空軸（図示しない）まで延在する溝を含み、ドラムの外面はフィルター布（図示しない）により覆われている。ドラムが使用されている時には、フィルター布がドラム１２の外面を形成している。図１の幾つかのより詳細な議論の後、図２を参照しながら、フィルター布の一部の詳細を以下に議論する。
フィルター布の多孔性およびドラム表面の下に存在する溝により、ドラムの内側に引き込まれた真空は、フィルター布の表面の材料に適用される。タンク１３は、フィルター補助材、スラリーまたは糖化材料を供給し得る入口１４を有する。幾つかの実施形態において、フィルター補助剤と糖化材料とで、別個の入口を存在させることができる。フィルター補助材、スラリーまたは糖化材料は、スラリーコンテナおよび糖化材料のコンテナ（図示しない）から供給することができる。コンテナは、例えば、ドラム、タンク、発酵槽、または糖化槽（ｓａｃｃｈａｒｉｆｉｅｒ）であってもよく、たとえばそれは、１００〜１５０，０００ガロン容積、例えば１０，０００〜７５，０００ガロン（以下に記載）である。フィルター補助材のためのコンテナは、撹拌機、例えば液相（水）へのフィルター補助材の懸濁を支援する混合羽根を備えたミキサーを含むことができる。糖化材料用のコンテナおよびタンク１３もまた、撹拌機を含むことができる。タンク１３は、ポンプ（例えば、容積式ポンプ）により、または重力により供給される。タンクは、材料があふれた場合にタンクから出すことができるオーバーフロー出口１６も含む。
糖化材料などのバイオマス材料を濾過するための使用の場合、ドラムは、好ましくは最初にフィルター補助材の層１７でコーティングされる。ドラムの内部を真空下、例えば１０〜１５インチＨｇに設置しながら、フィルター補助材のスラリーをタンク１３に添加して、スラリーを通しながらドラム１２を一定速度で回転させることにより、ドラムがコーティングされる。水が、フィルター布を通して引き込まれ、フィルター補助材が、この布の上に均一層として滞積される。フィルター補助材の層の厚さは様々にすることができ、該当する工程（例えば、加工される糖化材料の濃度および組成に応じて）に最適化させることができる。例えば、約０．１〜３０インチ（例えば、０．５〜２０インチ、１〜２０インチ、５〜２０インチ、０．５〜１０インチ、０．５〜５インチ、１〜５インチまたは１〜３インチ）の厚さを有するフィルター補助材スラリーの層１７を用いることができる。
フィルター補助材は、濾過される材料に与えられるドラムの表面積を増加させ、ＲＶＤＦの濾過能力および容量を改善し、一般にはより多くの材料および／またはより小さな粒子を濾過されることができる。フィルター補助材は、セライトなどの珪藻土、シリカガラス、火山性の非晶質ガラス、パーライトなどのガラス、セルロースもしくはリグノセルロース材料、シリカ、アルミナ、ゼオライト、砂、またはこれらのフィルター補助材のいずれかの混合物を含むことができる。
ドラムがフィルター補助材でコーティングされたら、糖化材料１５が、タンク１３に添加される。これは、最初にフィルター補助材を水と交換し、その後、糖化材料を添加するか、または単に糖化材料を添加してそれをフィルター補助材のスラリーと混ぜ合わせ、緩やかに希釈して、液体をドラムフィルターから引き込まれたらそれと交換することにより、実施することができる。あるいはフィルター補助材を連続で添加することができ、フィルター補助材が糖化材料を低濃度に保持すれば、濾過の効率を上昇させることができるが、それは濾過のコストを増加させる傾向もある。
典型的には、糖化材料を濾過すると、引き込まれた真空が例えば２０〜３０インチＨｇ（例えば、約２０〜２５インチ、または約２５〜３０インチ）に上昇する。フィルター補助材および糖化材料を有するドラムの表面を完全に乾燥させると、フィルター補助材の中に溝が形成される可能性があり、フィルターの効率を低下させる場合があるため、完全に低下させないことが好ましい。糖化材料を濾過するために使用する際、ドラム１２は、矢印Ａの方向に連続で回転させ、糖化材料の層１８をタンク１３から取り上げる。場合によりフィルタードラムは、１つ以上のシャワーヘッドまたはバー２０の下を通されて、シャワーヘッドまたはバー２０が洗浄液（例えば、水）２２を層１８の上に噴霧する。洗浄液が、固体からの可溶性材料の抽出を支援する。
真空ポンプ３４により発生される真空は、フィルター布の孔を通して液体を層の外側に、そしておよびドラム１２の内側に引き込む。濾液受け器３０は、管により、濾液（洗浄水および液体および糖化材料からの希釈固体）を受ける密閉タンク２６に連結されている。濾液ポンプ３１は、濾液をシステムから回収タンクまで、または他の受領エリア（図示しない）まで移動させるように係合されている。別の実施形態において、濾液受け器は、ポンプ３１に直接連結されており、密閉タンク２６は、用いられていない。
真空ポンプ３４は、別の真空供給源に置き換えることができる。例えばインジェクタ（例えば、蒸気インジェクタ、エデュケータージェットポンプ（ｅｄｕｃａｔｏｒ−ｊｅｔ ｐｕｍｐ））を用いることができる。
図１Ａに示される通り、層１７と１８の間には、境界領域４０が存在する。境界領域は、糖化材料とフィルター補助材を両者とも含む。境界領域は、例えばドラム面に向かって垂直な、材料の濃度勾配を含み、実質的に糖化された材料の固体からフィルター補助材まで変移している。ナイフ２８は、ドラムの表面から固体の層を除去し、理想的動作において、糖化された材料および境界領域を除去する。境界領域が除去されなければ、この境界領域は成長して、フィルタードラムを通る流体の流れを妨害する可能性がある。この妨害は、ドラムの内側への圧力降下により発泡を生じさせるか、または濾過の完全な遮断を起こすことさえあり得る。このため、境界領域およびフィルター補助材の層が除去されなければ、濾過され得る材料の量が減少し、フィルター補助材が廃棄される。
ナイフ２８は、一定速度でドラムに向かって移動して、糖化材料および境界領域を連続的に除去している。ナイフの移動速度は、手動で調整することができ、または自動的に調整することができ、それは例えばドラムの内側で測定された真空、または層１７、１８および／もしくは４０に向けられた光学検出装置に基づいていてもよい。例えば真空測定を利用して、ナイフの移動速度を制御する場合、真空が２５インチＨｇを超えて上昇すればナイフの速度を上昇させ、真空が２０インチＨｇ未満に降下すればナイフの速度を低下させることにより、２０〜２５インチＨｇの最適な真空を維持することができる。濾過される糖化材料の溶液は、約１〜９０重量％の懸濁固体（例えば、約１〜８０重量％、約１〜７０重量％、約１〜６０重量％、約１〜５０重量％、約１〜４０重量％、約１〜３０重量％、約１〜２０重量％、約５〜８０重量％、約５〜６０重量％、約５〜４０重量％、約５〜２０重量％、約１０〜８０重量％、約１０〜６０重量％、約１０〜４０重量％、約１０〜２０重量％、約１５〜８０重量％、約１５〜６０重量％、約１５〜４０重量％、約１５〜２０重量％、約２０〜８０重量％、約２０〜６０重量％、約２０〜４０重量％、約５〜２０重量％、約３０〜８０重量％、約３０〜６０重量％、約３０〜４０重量％、約４０〜８０重量％、約４０〜６０重量％）を有することができる。
層１８は、矢印Ａに示される通り移行しているため、真空により液体を層の外およびドラムの中に引き込むため、層が次第に乾燥するようになる。ナイフ２８に到達する時間までに、層が比較的乾燥するようになり、例えば約５０％未満（例えば、約４０％未満、約３５％未満、約３０％未満、約２５％未満、さらには約２０％未満）、例えば２０〜５０％、２０〜４０％、または３０〜５０％の水分量を有するようになる。
フィルター布の選択は、適用例、例えば糖化の度合いおよびバイオマスの初期粒径に依存する。フィルター布は、多孔性（例えば、透過性）であり、真空により流体を布の表面の材料からドラムの内側に引き込むことができる。例えばフィルター布は、ワイヤスクリーン、メッシュ、織布などの形態であってもよく、金属、合成繊維（例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール）、天然繊維（例えば、綿）またはこれらおよび／もしくは他の材料の組み合わせであってもよい。約１〜１００（例えば、約１〜３、約１〜１０、約１０〜３０、約１５〜２０、約３０〜５０、約３０〜４０、約５０〜７０）ＣＦＭ／フィート２の多孔率範囲を有する布を、利用することができる。布の場合の多孔率ＣＦＭ／フィート２は、布を通る空気の流れにより決定され、０．５インチ（水柱）の低下で媒体１フィート２を通る空気のフィート３／分である。フィルター布は、例えば綾織、平織、朱子織、ノット織、バスケット織、オックスフォード織、およびこれらの組み合わせで、織ることができる。異なるフィラメントタイプ、例えば紡績、マルチフィラメント、モノフィラメント、艶出しされたマルチフィラメント（ｃａｌｅｎｄａｒｅｄ ｍｕｌｔｉｆｉｌａｍｅｎｔ）、およびこれらの組み合わせを用いることもできる。図２に、ドラム１２上で用いられ得るフィルター布の幾つかのタイプを示している。例えば２１０は、多孔率４５Ｌｍ−２秒−１（２２８．６０ＣＦＭ／フィート２）のポリエステルの平織フィルターであり、２２０は、多孔率５４Ｌｍ−２秒−１（２７４．３２ＣＦＭ／フィート２）のポリエステルの綾織であり、２３０は、多孔率２２Ｌｍ−２秒−１（１１１．７６ＣＦＭ／フィート２）のポリエステルの朱子織であり、２４０は、多孔率２２Ｌｍ−２秒−１（１１１．７６ＣＦＭ／フィート２）のポリエステルである。
原料変換工程において用いられ得る濾過および濃縮の３例を、図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに示す。３例全てにおいて、ＲＶＤＦが、蒸留残渣を固体部分と液体部分に分離するのに用いられている。蒸留残渣から固体を除去した後、濾液を更なる加工に供することができる。図に示されなかった他の例は、進歩性と認識される。例えばＲＶＤＦを用いた濾過が発酵の前に適用される工程は、本発明の任意選択の実施形態である。
図３Ａに示された工程において、ＲＶＤＦ３４０は、糖化３１０、発酵３２０、そしてその後の蒸留３３０により得られる蒸留残渣（例えば、濃縮された混合物）を濾過するのに用いられている。
図３Ｂに示された工程において、ＲＶＤＦ３４０は、糖化３１０、遠心分離機３５０での予備濾過、そしてその後の蒸留３３０により得られる混合物を濾過するのに用いられている。遠心分離機は、例えば連続スクロールデカンタ遠心分離機であってもよい。
図３Ｃに示された工程において、ＲＶＤＦ３４０は、糖化３１０、振動スクリーニングでの予備濾過３６０、そしてその後の蒸留３３０の連続の、実施される。振動スクリーナは、例えば約１０〜２００（例えば、約２０〜１００、約２０〜９０、約２０〜８０、約２０〜７０、約２０〜６０、約２０〜５０、約２０〜４０、約２０〜３０、約３０〜９０、約３０〜８０、約３０〜７０、約３０〜６０、約３０〜５０、約３０〜４０、約４０〜９０、約４０〜８０、約４０〜７０、約４０〜６０、約４０〜５０、約５０〜９０、約５０〜８０、約５０〜７０、約５０〜６０、約６０〜９０、約６０〜８０、約６０〜７０、約７０〜８０、約７０〜９０、約８０〜９０、約５０〜１５、約８０〜１８０、約５０〜１１０、６０〜１２０、約４０〜１１０、約１５０〜２００）のメッシュを有することができる。
幾つかの実施形態において、発酵の前に、固体の一部を除去して約０〜２０重量％の固体（例えば、約１〜１０重量％、約５〜１０重量％）を有する懸濁液を残留させることが好ましい。
糖化および／または発酵の後に存在し得る任意のタンパク質を変性させることも好ましくなり得る。例えばタンパク質は、ｐＨを上昇もしくは低下させること、および／または溶液を加熱することにより変性させてもよい。
各例において、ＲＶＤＦにより除去された固体は、例えばコジェネレーション工程で燃焼されてエネルギーを発生すること、本明細書で議論されたる発酵工程における媒体添加剤として用いること、および／または供給物もしくは他の生成物として用いることができる。
幾つかの実行において、遠心分離または他の濾過技術が、ＲＶＤＦの代わりに、またはＲＶＤＦに加えて用いられてもよい。例えばリグニンおよび他の固体は、例えば連続スクロールデカンタ遠心分離機を用いて、遠心分離により工程の任意の所望の段階で除去されてもよい。
例えば既に先に議論された実施形態、または他の実施形態により、用いられ得る原料を処理するための工程の幾つかの更なる詳細および反復を、以下の開示に記載する。
原料を処理するシステム
濾過システム、方法および設備（例えば、ＲＶＤＦ）を、先に記載された通り、そして本明細書のいずれの箇所にも記載された通り加工された材料に適用することができる。
例えば、先に議論された方法が用いられ得る原料を砂糖および他の製品に変換する工程は、例えばこの処理の前および／または後にサイズを減少させるために、原料を場合により物理的に前処理すること、難分解性を低下させるために原料を場合により処理すること（例えば、照射による）、および原料を糖化して糖溶液を形成すること、を含むことができる。糖化は、以下に詳細に議論される通り、液体媒体、例えば水の中の原料の分散体を酵素と混合することにより実施することができる。糖化の間または糖化の後、混合物（糖化が配送途中で部分的または完全に実施される場合）また溶液を、例えばパイプライン、鉄道車両、トラックまたはバージにより、製造プラントに輸送することができる。糖化後に、例えばＲＶＤＦを利用して、溶液を濾過することができる。プラントでは、溶液をバイオプロセシング、例えば発酵することができ、所望の生成物または中間体を生成し、その後、例えば蒸留、ＲＶＤＦによりさらに加工することができる。個々の加工ステップ、用いられた材料、ならびに形成され得る製品および中間体の例を、以下に詳細に記載する。
照射処理
原料は、照射により処理されて、難分解性を低下させるように構造を改良することができる。そのような処理は、例えば原料の平均分子量を低下させ、原料の結晶構造を変化させ、そして／または原料の表面積および／もしくは多孔性を増加させることができる。照射は、例えば電子ビーム、イオンビーム、１００ｎｍ〜２８０ｎｍの紫外（ＵＶ）線、γ線またはＸ線照射であってもよい。照射処理および処理用システムは、米国特許第８，１４２，６２０号および米国特許出願第１２／４１７，７３１号で議論されており、それらの開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
照射の各形態は、照射エネルギーにより決定される特定の相互作用を介してバイオマスをイオン化する。重荷電粒子は、主にクーロン散乱を介して物体をイオン化し、さらにこれらの相互作用が、物体をさらにイオン化し得るエネルギー電子を生成する。α粒子は、ヘリウム原子の核と同一であり、様々な放射性核種、例えばビスマス、ポロニウム、アスタチン、ラドン、フランシウム、ラジウム、複数のアクチニド系列、例えばアクチニウム、トリウム、ウラン、ネプツニウム、キュリウム、カリホルニウム、アメリシウム、およびプルトニウムの同位体のα崩壊により生じる。電子は、電子の速度変化により生じたクローン散乱および制動放射を介して相互作用する。
粒子が用いられる場合、それらは、中性（非電荷）、正電荷または負電荷であってもよい。電荷を帯びている場合、荷電粒子は、単一の正もしくは負電荷、または多重電荷、例えば１、２、３、もしくは４つ以上の電荷を帯びることができる。炭水化物含有材料の分子構造を変化させるために分子鎖切断が望ましい場合には、酸性であることを一部の理由として、正の電荷を帯びた粒子が望ましい場合がある。粒子が用いられる場合、粒子は、静止電子の質量、またはそれを超える、例えば静止電子の質量の５００、１０００、１５００、または２０００倍またはそれを超える質量を有することができる。例えば該粒子は、約１原子単位〜約１５０原子単位、例えば約１原子単位〜約５０原子単位、または約１原子単位〜約２５原子単位、例えば１、２、３、４、５、１０、１２、または１５原子単位の質量を有することができる。
γ線は、試料中の様々な材料への顕著な浸透深さという利点を有する。
照射が電磁放射線で実施される実施形態において、電磁放射線は、例えば１０２ｅＶを超える、例えば１０３ｅｖを超える、１０４、１０５、１０６、または１０７ｅＶを超える光子あたりのエネルギー（電子ボルトで）を有することができる。幾つかの実施形態において、電磁放射線は、１０４〜１０７、例えば１０５〜１０６ｅＶの光子あたりのエネルギーを有することができる。電磁放射線は、例えば１０１６Ｈｚを超える、１０１７Ｈｚを超える、１０１８Ｈｚ、１０１９Ｈｚ、１０２０Ｈｚ、または１０２１Ｈｚを超える周波数を有することができる。幾つかの実施形態において、電磁放射線は、１０１８〜１０２２Ｈｚ、例えば１０１９〜１０２１Ｈｚの周波数を有する。
電子衝撃は、１０ＭｅＶ未満、例えば７ＭｅＶ未満、５ＭｅＶ未満、または２ＭｅＶ未満、例えば約０．５〜１．５ＭｅＶ、約０．８〜１．８ＭｅＶ、または約０．７〜１ＭｅＶの公称エネルギーを有する電子ビームデバイスを用いて実施されてもよい。幾つかの実行において、公称エネルギーは、約５００〜８００ｋｅＶである。
電子ビームは、比較的高い総ビーム出力（全ての加速ヘッドのビーム出力を合せたもの、または複数の加速器が用いられる場合には、全ての加速器および全てのヘッドのビーム出力を合せたもの）、例えば少なくとも２５ｋＷ、例えば少なくとも３０、４０、５０、６０、６５、７０、８０、１００、１２５、または１５０ｋＷを有していてもよい。幾つかの例において、該出力は、５００ｋＷ、７５０ｋＷ、または１０００ｋＷ以上にも上る。幾つかの例において、電子ビームは、１２００ｋＷ以上、例えば１４００、１６００、１８００、または３０００ｋＷのビーム出力を有する。
この高い総ビーム出力は、通常、複数の加速ヘッドを用いることにより実現される。例えば電子ビームデバイスは、２、４、またはそれを超える加速ヘッドを含んでいてもよい。それぞれが比較的低いビーム出力を有するヘッドを複数使用することで、材料の過剰な温度上昇が予防され、それにより材料の燃焼が予防され、材料の層の厚さを通る線量の均一性も上昇する。
バイオマス材料のベッドが比較的均一な厚さを有することが、一般には好ましい。幾つかの実施形態において、厚さは、約１インチ未満（例えば、約０．７５インチ未満、約０．５インチ未満、約０．２５インチ未満、約０．１インチ未満、約０．１〜１インチ、０．２約〜０．３インチ）である。
可能な限り急速に材料を処理することが、望ましい。一般には、処理が０．２５Ｍｒａｄ／秒を超える線量率、例えば約０．５、０．７５、１、１．５、２、５、７、１０、１２、１５、または約２０Ｍｒａｄ／秒を超える、例えば約０．２５〜２Ｍｒａｄ／秒の線量率で実施されることが好ましい。より高い線量率により、目的の（所望の）線量を得るためのより高い処理能力が可能になる。より高い線量率は、一般に、材料の熱分解を回避するためにより高いライン速度を必要とする。１つの実行において、加速器は、３ＭｅＶ、５０ｍＡビーム電流に設定され、ライン速度は、約２０ｍｍの試料厚さ（例えば、嵩密度０．５ｇ／ｃｍ３の破砕されたトウモロコシの穂軸材料）の場合２４フィート／分である。
幾つかの実施形態において、電子衝撃は、材料が少なくとも０．１Ｍｒａｄ、０．２５Ｍｒａｄ、１Ｍｒａｄ、５Ｍｒａｄ、例えば少なくとも１０、２０、３０または少なくとも４０Ｍｒａｄの総線量を受けるまでに、実施される。幾つかの実施形態において、処理は、材料が約１０Ｍｒａｄ〜約５０Ｍｒａｄ、例えば約２０Ｍｒａｄ〜約４０Ｍｒａｄ、または約２５Ｍｒａｄ〜約３０Ｍｒａｄの線量を受けるまでに実施される。幾つかの実行において、２５〜３５Ｍｒａｄの総線量が好ましく、それが理想的には数回のパスであてられ、例えば５Ｍｒａｄ／パスで、各パスが約１秒であてられる。冷却の方法、システムおよび設備を、照射前、照射後、照射時および／または照射と照射の間に利用することができる（例えば、冷却スクリューコンベヤおよび冷却振動コンベヤ）。
先に議論された複数のヘッドを用いることにより、材料を複数のパスで、例えば１０〜２０Ｍｒａｄ／パス、例えば１２〜１８Ｍｒａｄ／パスを、数秒間冷却することで間を開けて２パス、または７〜１２Ｍｒａｄ／パス、例えば５〜２０Ｍｒａｄ／パス、１０〜４０Ｍｒａｄ／パス、９〜１１Ｍｒａｄ／パスで３パス処理することができる。本明細書に議論された通り、１回の高線量よりもむしろ複数回の比較的低い線量で材料を処理することで、材料の過熱を防ぐ傾向があり、材料の厚さを通る線量均一性が上昇する。幾つかの実行において、材料は、各パスの間または後に撹拌されるか、さもなければ混合され、その後、次のパスの前に再度、均一層に平滑化されることで、処理の均一性が高まる。
幾つかの実施形態において、電子は、例えば光速の７５％よりも大きな速度、例えば光速の８５、９０、９５、または９９％を超える速度で加速される。
幾つかの実施形態において、本明細書に記載された任意の加工は、例えば熱および／または減圧を利用して、得られた乾燥を維持した、または乾燥されたリグノセルロース材料で行われる。例えば幾つかの実施形態において、セルロース材料および／またはリグノセルロース材料は、２５℃および５０％の相対湿度で測定して約２５重量％未満（例えば、約２０重量％未満、約１５重量％未満、約１４重量％未満、約１３重量％未満、約１２重量％未満、約１０重量％未満、約９重量％未満、約８重量％未満、約７重量％未満、約６重量％未満、約５重量％未満、約４重量％未満、約３重量％未満、約２重量％未満、約１重量％未満、または約０．５重量％未満）の保留水を有する。
幾つかの実施形態において、２つ以上のイオン源、例えば２つ以上の電子源を用いることができる。例えば試料は、任意の順序で電子ビームで、続いてγ線および約１００ｎｍ〜約２８０ｎｍの波長を有するＵＶ光で処理することができる。幾つかの実施形態において、試料は、３つの電離放射線源、例えば電子ビーム、γ線、およびエネルギー性の紫外光で処理される。バイオマスは、処理ゾーンを通って運搬され、そのゾーンで電子衝撃され得る。
処理を繰り返して、バイオマスの難分解性をより徹底して低下させることおよび／またはバイオマスをさらに改良することが、有利となり得る。特に工程のパラメータを、材料の難分解性に応じて、最初の（例えば、２番目、３番目、４番目またはそれより後の）パスの後に調整することができる。幾つかの実施形態において、バイオマスが先に記載された様々な工程を通して複数回運搬される循環システムを含むコンベヤを、用いることができる。幾つかの他の実施形態において、多重処理デバイス（例えば、電子ビーム発生機）を用いて、バイオマスを複数回（例えば２、３、４回またはそれを超える回数）処理する。さらに別の実施形態において、１つの電子ビーム発生機が、バイオマスの処理に用いられ得る多重ビーム（例えば、２、３、４またはそれを超えるビーム）の供給源であってもよい。
分子／超分子構造を変化させること、および／または炭水化物含有バイオマスの難分解性を低下させることにおける有効性は、用いられる電子エネルギーおよびあてられる線量に依存するが、暴露時間は、出力および線量に依存する。幾つかの実施形態において、線量率および総線量は、バイオマス材料を破壊しない（例えば、焦がさないまたは燃やさない）ように調整される。例えば炭水化物は、例えば単量体の糖として、バイオマスから無傷で放出され得るように、加工の際に損傷させてはならない。
幾つかの実施形態において、処理（任意の電子源または電子源の組み合わせでの）は、材料が少なくとも約０．０５Ｍｒａｄ、例えば少なくとも約０．１、０．２５、０．５、０．７５、１．０、２．５、５．０、７．５、１０．０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５または２００Ｍｒａｄの線量を受けるまで実施される。幾つかの実施形態において、処理は、材料が０．１〜１００Ｍｒａｄ、１〜２００、５〜２００、１０〜２００、５〜１５０、５０〜１５０Ｍｒａｄ、５〜１００、５〜５０、５〜４０、１０〜５０、１０〜７５、１５〜５０、２０〜３５Ｍｒａｄの線量を受けるまで実施される。
幾つかの実施形態において、比較的低い線量の放射線が、例えばセルロースまたはリグノセルロース材料の分子量を増加させるために、用いられる（本明細書に記載された任意の放射線源または線源の組み合わせによる）。例えば、少なくとも約０．０５Ｍｒａｄ、例えば少なくとも約０．１Ｍｒａｄまたは少なくとも約０．２５、０．５、０．７５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０または少なくとも約５．０Ｍｒａｄの線量。幾つかの実施形態において、照射は、材料が０．１Ｍｒａｄ〜２．０Ｍｒａｄ、例えば０．５Ｍｒａｄ〜４．０Ｍｒａｄまたは１．０Ｍｒａｄ〜３．０Ｍｒａｄの線量受けるまで、実施される。
材料への放射線の所望の透過度を実現するために、複数の方向から同時に、または連続して照射されることも望ましくなり得る。例えば木材などの材料の密度および水分量、ならびに用いられる放射線源のタイプ（例えば、γ線または電子ビーム）に応じて、材料への放射線の最大透過は、わずか約０．７５インチであってもよい。そのような場合、最初に一方の側から材料を照射し、その後材料を回して他の側から照射することにより、より厚い区分（最大１．５インチ）を照射することができる。複数の方向からの照射は、γ線よりも急速に照射するが大きな浸透深さに達しない電子ビーム線では、特に有用となり得る。
放射線不透過性材料
本発明は、放射線不透過性材料を用いて構築される保管庫および／または燃料庫内で材料を加工することを含むことができる（例えば、加工ステップの幾つかのため）。幾つかの実行において、放射線不透過性材料は、多くの材料を透過し得る高エネルギーのＸ線の成分を遮蔽し得るように選択される。放射線遮蔽格納庫を設計する際の１つの重要な因子は、用いられる材料の減衰長であり、それは特定の材料、材料のブレンド、または層構造に必要となる厚さを決定する。減衰長は、放射線を入射放射線のおよそ１／ｅ（ｅ＝オイラー数）倍に減少させる透過距離である。事実上全ての材料が放射線不透過であるが、十分に厚ければ、高いＺ値（原子数）を有する元素の高組成率（例えば、密度）を含む材料は、より短い放射線減衰長を有し、つまりそのような材料がより薄く用いられれば、より軽い遮蔽が提供され得る。放射線遮蔽において用いられる高Ｚ値の材料の例が、タンタルおよび鉛である。放射線遮蔽における別の重要なパラメータが、半量距離であり、それは、γ線強度を５０％低下させる特定材料の厚さである。０．１ＭｅＶのエネルギーのＸ線照射の例として、半量厚さはコンクリートでは約１５．１ｍｍであり、鉛では約２．７ｍｍであるが、１ＭｅＶのＸ線エネルギーでは、コンクリートの半量厚さは、約４４．４５ｍｍであり、鉛では約７．９ｍｍである。放射線不透過性材料は、別の側に通過する放射線を減少させ得る限りは、厚い材料または薄い材料であってもよい。つまり、特定の格納庫が、例えば軽量にするため、またはサイズの制約のため、薄い壁厚を有することが望ましい場合、半量長さが格納庫の所望の壁厚以下になるように、選択された材料が、十分なＺ値および／または減衰長を有さなければならない。
幾つかの例において、放射線不透過性材料は、良好な遮蔽を提供するために、例えばより高Ｚ値の材料の層を有する層状材料、および他の特性（例えば、構造完全性、衝突抵抗性など）を提供するためにより低Ｚ値の材料の層を有する層状材料であってもよい。幾つかの例において、層材料は、高い原子番号の元素から連続的に低い原子番号の元素に続く勾配を作る積層体を含む、「原子番号の傾斜のある」積層体であってもよい。幾つかの例において、放射線不透過性材料は、インターロックしたブロックであってもよく、例えば鉛および／またはコンクリートのブロックは、ＮＥＬＣＯ Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ（マサチューセッツ州バーリントン所在）により供給することができ、再構成可能な保管庫を用いることができる。
放射線不透過性材料は、入射放射線に比較して、少なくとも約１０％（例えば、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９６％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、少なくとも約９９．９％、少なくとも約９９．９９％、少なくとも約９９．９９９％）の材料で形成された構造（例えば、壁、ドア、天井、格納庫、これらの連続またはこれらの組み合わせ）を通過する放射線を減少させることができる。それゆえ放射線不透過性材料で作製された格納庫は、同じ量の設備／システム／構成部分の暴露を減少させることができる。放射線不透過性材料としては、ステンレス鋼、原子番号が約２５の金属（例えば、鉛、鉄）、コンクリート、泥土、およびそれらの組合せを挙げることができる。放射線不透過性材料は、少なくとも約１ｍｍ（例えば、５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、１００ｃｍ、１ｍ、さらには約１０ｍ）の入射放射線の方向にバリアを含むことができる。
放射線源
放射線のタイプが、用いられる放射線源の種類に加え、放射線デバイスおよび関連の設備を決定する。例えば材料を放射線で処理するための、本明細書に記載された方法、システムおよび設備は、本明細書に記載された線源に加え、任意の他の有用な線源を用いることができる。
γ線源としては、コバルト、カルシウム、テクネチウム、クロム、ガリウム、インジウム、ヨウ素、鉄、クリプトン、サマリウム、セレン、ナトリウム、タリウム、およびキセノンの同位体などの放射線核種が挙げられる。
Ｘ線源としては、タングステンまたはモリブデンまたは合金などの金属ターゲットを有する得電子ビーム衝突、Ｌｙｃｅａｎから営利目的で製造されるものなどのコンパクトな光源が挙げられる。
α粒子は、ヘリウム原子の核と同一であり、様々な放射性核種、例えばビスマス、ポロニウム、アスタチン、ラドン、フランシウム、ラジウム、複数のアクチニド系列、例えばアクチニウム、トリウム、ウラン、ネプツニウム、クリウム、カリホルニウム、アメリシウム、およびプルトニウムなどのα崩壊により生成される。
紫外線の供給源としては、ジューテリウムまたはカドミウムランプが挙げられる。
赤外線の供給源としては、サファイア、亜鉛、またはセレン化物の窓を含むセラミックランプが挙げられる。
マイクロ波の供給源としては、クリストロン、Ｓｌｅｖｉｎ型ＲＦ源、または水素、酸素、もしくは窒素ガスを用いた原子ビーム供給源が挙げられる。
粒子（例えば、電子またはイオン）を加速するのに用いられる加速器は、ＤＣ（例えば、静電式ＤＣ（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ＤＣ）または電気力学的ＤＣ（ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃ ＤＣ））、ＲＦリニア、磁気誘導リニアまたは連続波であってもよい。例えば、フィールドイオン化源、静電気イオン分離器、フィールドイオン化発生装置、熱電子放出源、マイクロ波放電式イオン源、再循環または静電加速器、電気力学的直線型加速器、ファンデグラフ加速器、コッククロフトワトソン加速器（例えば、ＰＥＬＬＥＴＲＯＮ（登録商標）加速器）、ＬＩＮＡＣＳ、Ｄｙｎａｍｉｔｒｏｎｓ（例えば、 ＰＥＬＬＥＴＲＯＮ（登録商標）加速器）、（例えば、ＤＹＮＡＭＩＴＲＯＮ（登録商標）加速器）、サイクロトロン、シンクロトロン、ベータトロン、変圧器型加速器、マイクロトロン、プラズマ発生装置、カスケード加速器および折り返しタンデム型加速器をはじめとする様々な照射デバイスを、本明細書に開示された方法で用いることができる。例えばサイクロトロン型加速器は、ＲＨＯＤＯＴＲＯＮ（商標）システムなど、ベルギーのＩＢＡから入手でき、ＤＣ型加速器は、ＤＹＮＡＭＩＴＲＯＮ（登録商標）など、ＲＤＩ、現在のＩＢＡ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌから入手できる。他の適切な可塑性システムとしては、例えば日本の日新ハイボルテージから入手できる絶縁鉄心変圧器（ＩＣＴ）型システム；Ｌ３−ＰＳＤ（ＵＳＡ）、Ｌｉｎａｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ（フランス）、Ｍｅｖｅｘ（カナダ）および三菱重工業（日本）から入手できるＳ−バンドＬＩＮＡＣ；Ｉｏｔｒｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（カナダ）から入手できるＬ−バンドＬＩＮＡＣ；ならびにＢｕｄｋｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（ロシア）から入手できるＩＬＵ型加速器が挙げられる。イオンおよびイオン加速器は、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｏｒｙ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｓ． Ｋｒａｎｅ， Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ， Ｉｎｃ． （１９８８）、Ｋｒｓｔｏ Ｐｒｅｌｅｃ， ＦＩＺＩＫＡ Ｂ ６ （１９９７） ４， １７７‐２０６、Ｃｈｕ， Ｗｉｌｌｉａｍ Ｔ．， “Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ−Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｔｈｅｒａｐｙ”， Ｃｏｌｕｍｂｕｓ−Ｏｈｉｏ， ＩＣＲＵ−ＩＡＥＡ Ｍｅｅｔｉｎｇ， １８−２０ Ｍａｒｃｈ ２００６、Ｉｗａｔａ， Ｙ． ｅｔ ａｌ．， “Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ−Ｐｈａｓｅ−Ｆｏｃｕｓｅｄ ＩＨ−ＤＴＬ ｆｗｏｒ Ｈｅａｖｙ−Ｉｏｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ ２００６， Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ， Ｓｃｏｔｌａｎｄ、およびＬｅｉｔｎｅｒ， Ｃ．Ｍ． ｅｔ ａｌ．， “Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＥＣＲ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｖｅｎｕｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ ２０００， Ｖｉｅｎｎａ， Ａｕｓｔｒｉａに議論されている。幾つかの粒子加速器およびその使用は、例えばＭｅｄｏｆｆへの米国特許第７，９３１，７８４号に開示されており、その開示全てが、参照により本明細書に組み入れられる。
電子は、β崩壊を受ける放射性核種、例えばヨウ素、セリウム、テクネチウムおよびイリジウムにより生成されてもよい。あるいは電子銃を、熱イオン放出を介して電子源として用い、加速電位を通して加速することができる。電子銃は電子を発生し、その電子をその後、大きな電位（例えば、約５０００００ボルトを超える、約１００００００ボルトを超える、約２００００００ボルトを超える、約５００００００ボルトを超える、約６００００００ボルトを超える、約７００００００ボルトを超える、約８００００００ボルトを超える、約９００００００ボルトを超える、または約１０００００００ボルトを超える）を通して加速し、その後、Ｘ−Ｙ平面内で磁気的に走査し、そこで最初、電子をＺ方向に加速管の下へ加速し、窓箔を通して抽出する。電子ビームを走査することは、操作ビームを通して運搬される材料、例えばバイオマスを照射する際に、照射表面を増加させるのに有用である。電子ビームを走査することは、熱負荷も窓上で均一に分布させ、電子ビームによる部分的加熱により窓箔の破裂の低減を支援する。窓箔の破裂は、その後必要となる電子銃を修復および再始動するためのかなりの中断時間の原因となる。
フィールドイオン化源、静電気イオン分離器、フィールドイオン化発生装置、熱電子放出源、マイクロ波放電式イオン源、再循環または静電加速器、力学的直線型加速器、ファンデグラフ加速器および折り返しタンデム型加速器をはじめとする様々な他の照射デバイスを、本明細書に開示された方法で用いてもよい。そのようなデバイスは、例えばＭｅｄｏｆｆの米国特許第７，９３１，７８４号に開示されており、その開示全てが、参照により本明細書に組み入れられる。
電子ビームを、放射線源として用いることができる。電子ビームは、高線量率（例えば、１、５、または１０Ｍｒａｄ／秒）、高処理能力、少ない閉じ込め、および少ない封じ込め設備の利点を有する。電子ビームは、高い電気効率（例えば、８０％）も有することができ、他の放射線方法に比較して低いエネルギー使用が可能で、言い換えれば用いられる少量のエネルギーに対応して低い運転コストおよび低い温室ガス放出に変えることができる。電子ビームは、例えば静電発電機、カスケードジェネレータ、トランスジェネレータ、走査システムを有する低エネルギー加速器、リニアカソードを有する低エネルギー加速器、リニア型加速器、およびパルス加速器により発生させることができる。
電子は、例えば分子鎖切断機構により、炭水化物含有材料の分子構造に変化を起こす際により効率的になり得る。加えて、０．５〜１０ＭｅＶのエネルギーを有する電子は、本明細書に記載されたバイオマス材料などの低密度材料、例えば嵩密度０．５ｇ／ｃｍ３未満および深さ０．３〜１０ｃｍを有する材料を透過することができる。電離放射源としての電子は、例えば材料の比較的薄い、例えば約０．５インチ未満、例えば約０．４インチ未満、０．３インチ、０．２５インチ、または約０．１インチ未満の堆積、層またはベッドの場合に有用となり得る。幾つかの実施形態において、電子ビームの各電子のエネルギーは、約０．３ＭｅＶ〜約２．０ＭｅＶ（１００万電子ボルト）、例えば約０．５ＭｅＶ〜約１．５ＭｅＶ、または約０．７ＭｅＶ〜約１．２５ＭｅＶである。材料を照射する方法は、２０１１年１０月１８日出願の米国特許出願公開第２０１２／０１００５７７ Ａ１号に開示されており、その開示全体が、参照により本明細書に組み入れられる。
電子ビーム照射デバイスは、商業的に入手してもよく、または構築されてもよい。例えばインダクター、キャパシター、ケーシング、電源、ケーブル、配線、電圧制御システム、電流制御要素、絶縁材料、マイクコントローラー、および冷却設備などの要素または構成部分を購入して、デバイスに組み立てることができる。場合により市販のデバイスを、改良および／または適合させてもよい。例えばデバイスおよび構成部分は、Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ （Ｌｏｕｖａｉｎ−ｌａ−Ｎｅｕｖｅ、ベルギー所在）、Ｗａｓｉｋ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ Ｉｎｃ． （マサチューセッツ州ドレーカット）、ＮＨＶコーポレーション（日本）、ｔｈｅ Ｔｉｔａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（カリフォルニア州サンディエゴ所在）、Ｖｉｖｉｒａｄ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｒｐ（マサチューセッツ州ビレリカ所在）、および／またはＢｕｄｋｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（ロシア）をはじめとする本明細書に記載された市販の供給業者のいずれかから購入することができる。典型的な電子エネルギーは、０．５ＭｅＶ、１ＭｅＶ、２ＭｅＶ、４．５ＭｅＶ、７．５ＭｅＶ、または１０ＭｅＶであってもよい。典型的な電子ビーム照射デバイスの電力は、１ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ、２０ｋＷ、５０ｋＷ、６０ｋＷ、７０ｋＷ、８０ｋＷ、９０ｋＷ、１００ｋＷ、１２５ｋＷ、１５０ｋＷ、１７５ｋＷ、２００ｋＷ、２５０ｋＷ、３００ｋＷ、３５０ｋＷ、４００ｋＷ、４５０ｋＷ、５００ｋＷ、６００ｋＷ、７００ｋＷ、８００ｋＷ、９００ｋＷまたは１０００ｋＷであってもよい。用いられ得る加速器としては、ＮＨＶ照射装置の中エネルギーシリーズＥＰＳ−５００（例えば、５００ｋＶ加速電圧および６５、１００または１５０ｍＡビーム電流）、ＥＰＳ−８００（例えば、８００ｋＶ加速電圧および６５または１００ｍＡビーム電流）、またはＥＰＳ−１０００（例えば、１０００ｋＶ加速電圧および６５または１００ｍＡビーム電流）が挙げられる。同じくＮＨＶの高エネルギーシリーズの加速器、例えばＥＰＳ−１５００（例えば、１５００ｋＶ加速電圧および６５ｍＡビーム電流）、ＥＰＳ−２０００（例えば、２０００ｋＶ加速電圧および５０ｍＡビーム電流）、ＥＰＳ−３０００（例えば、３０００ｋＶ加速電圧および５０ｍＡビーム電流）およびＥＰＳ−５０００（例えば、５０００ｋＶ加速電圧および３０ｍＡビーム電流）を用いることができる。
電子ビーム照射デバイスの電力仕様を考慮する上でのトレードオフとしては、運転コスト、資本コスト、減価償却、およびデバイスの設置面積が挙げられる。電子ビーム照射の暴露線量レベルを考慮する上でのトレードオフは、エネルギーコスト、ならびに環境、安全、および健康（ＥＳＨ）の問題であろう。典型的には発生機は、特にこの工程で発生されるＸ線からの生成では、例えば鉛またはコンクリートの、保管庫に収容されている。電子エネルギーを考慮する上でのトレードオフとしては、エネルギーコストを包含する。
電子ビーム照射デバイスは、固定ビームまたは走査ビームのいずれかを生成することができる。走査ビームは、大きな固定ビーム幅を効果的に交換するため、長い走査・掃引および高い走査速度が有利となり得る。さらに０．５ｍ、１ｍ、２ｍまたはそれを超える、入手可能な掃引幅が、利用可能である。走査ビームは、より大きな走査幅であること、ならびに部分的加熱および窓が不能になる可能性が低いことから、本明細書に記載されたほとんどの実施形態において好ましい。
電子銃 − 窓
電子加速器の抽出システムは、２つの窓箔を含むことができる。２つの窓箔抽出システムの冷却ガスは、パージガスまたは混合物、例えば空気、または純粋な気体であってもよい。一実施形態において、ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウムおよび／または二酸化炭素などの不活性ガスである。電子ビームへのエネルギー損失が最小限に抑えられることから、液体よりもむしろ気体を用いることが好ましい。窓上または窓の間の空間に衝突する前にラインで予備混合または混合されたパージガスの混合物を用いることもできる。例えば熱交換システム（例えば、冷凍装置）を使用すること、および／または凝縮ガス（例えば、液体窒素、液体ヘリウム）からのボイルオフを使用することにより、冷却ガスを冷却することができる。窓箔は、２０１３年１０月１０日出願のＰＣＴ／ＵＳ２０１３／６４３３２号に記載されており、それらの開示全体が、参照により本明細書に組み入れられる。
放射線処理の間の加熱および処理能力
電子ビームからの電子が非弾性衝突のものと相互作用する場合、複数の工程が、バイオマス中で起こる可能性がある。例えば材料のイオン化、材料中のポリマーの分子鎖切断、材料中のポリマーの架橋、材料の酸化、Ｘ線（ブレムスシュトラールンク）の発生および分子の振動励起（例えば、フォノン発生）。特定の機構に束縛されるものではないが、難分解性の低下は、これらの非弾性衝突効果の幾つか、例えばイオン化、ポリマーの分子鎖切断、酸化およびフォノン発生によるものである。その作用の幾つか（例えば、特にＸ線発生）は、遮蔽およびバリアの工作、例えばコンクリート（または他の放射線不透過性材料）の保管庫に照射工程を封入することを必要とする。照射の別の作用である振動励起は、試料を温めることに等しい。以下に説明される通り、照射による試料の加熱は、難分解性低下を支援し得るが、過剰な加熱は、材料を破壊する可能性がある。
電離放射線の吸着による断熱温度上昇（ΔＴ）は、式：ΔＴ＝Ｄ／Ｃｐ（式中、Ｄは、ｋＧｙでの平均線量であり、Ｃｐは、Ｊ／ｇ℃での熱容量であり；ΔＴは、℃での温度変化である）により示される。典型的な乾燥バイオマス材料は、２に近い熱容量を有する。水の熱容量は、非常に高い（４．１９Ｊ／ｇ℃）ため、湿性バイオマスは、水の量に存してより高い熱容量を有する。金属は、かなり低い熱容量を有し、例えばステンレス鋼は、０．５Ｊ／ｇ℃の熱容量を有する。放射線の様々な線量に関するバイオマスおよびステンレス鋼の一定した放射線吸着による温度変化を、表１に示す。高温での計算による温度からの逸脱は、バイオマスの分解によるものと推測される。
Figure 0006590701
高温は、バイオマス中のバイオポリマーを破壊および／または変性して、ポリマー（例えば、セルロース）が、更なる加工に適さなくなる。高温に供されたバイオマスは、暗色および粘着性を帯びるようになり、臭気を発して、分解を示す可能性がある。粘着性により材料の運搬が困難になる可能性もある。臭気は、不快に感じる場合があり、安全性の問題を生じ得る。事実、バイオマスを約２００℃未満（例えば、約１９０℃未満、約１８０℃未満、約１７０℃未満、約１６０℃未満、約１５０℃未満、約１４０℃未満、約１３０℃未満、約１２０℃未満、約１１０℃未満、約６０℃〜約１８０℃、約６０℃〜約１６０℃、約６０℃〜約１５０℃、約６０℃〜約１４０℃、約６０℃〜約１３０℃、約６０℃〜約１２０℃、約８０℃〜約１８０℃、約１００℃〜約１８０℃、約１２０℃〜約１８０℃、約１４０℃〜約１８０℃、約１６０℃〜約１８０℃、約１００℃〜約１４０℃、約８０℃〜約１２０℃）に保持することが、本明細書に記載された工程において有益であることが見出されている。
約１０Ｍｒａｄを超える照射が本明細書に記載された工程に望ましいことが、見出されている（例えば、難分解性の低下）。高い処理能力もまた、照射がバイオマスを加工する上でのボトルネックにならないために望ましい。処理は、線量率の式：Ｍ＝ＦＰ／Ｄ・時間（式中、Ｍは、照射される材料の質量（ｋｇ）であり、Ｆは、吸着される電力の比率（単位なし）であり、Ｐは、発せられる電力（ｋＷ＝ＭｅＶでの電圧×ｍＡでの電流）であり、時間は、処理時間（秒）であり、Ｄは、吸着された線量（ｋＧｙ）である）により左右される。吸着される電力の比率が固定されている模範的工程において、発せられる電力は、一定であり、設定された放射線量が望ましく、処理能力（例えば、Ｍ、加工されるバイオマス）は、照射時間を増加させることにより増加し得る。しかし材料を冷却させずに放射時間を増加させると、先に示された計算により示される通り、材料を過度に加熱する可能性がある。バイオマスは、低い熱伝導率（約０．１Ｗｍ−１Ｋ−１未満）を有するため、例えばエネルギーが伝達されるヒートシンクが存在する限り、エネルギーを急速に放出し得る金属（約１０Ｗｍ−１Ｋ−１を超える）とは異なり、放熱が緩やかである
電子銃 − ビームストップ
幾つかの実施形態において、該システムおよび方法は、ビームストップ（例えば、シャッター）を含む。例えばビームストップを用いて、電子ビームデバイスの出力を下げずに、材料の照射を急速に停止または減少させることができる。あるいはビームストップは、電子ビームの出力を上昇させながら用いることができ、ビームストップは、所望のレベルのビーム電流に達するまで、電子ビームを停止させることができる。ビームストップは、第一の窓箔と第二の窓箔の間に配置させることができる。例えばビームストップは、可動性であるように、即ちビームパスの内外へ移動できるように、搭載することができる。例えば照射線量を制御するために、ビームの部分的な被覆を用いることもできる。ビームストップは、床に、バイオマスのコンベヤに、壁に、放射線デバイスに（例えば、スキャンホーンの）、または任意の構造支持体に搭載することができる。好ましくは、ビームがビームストップにより効果的に制御され得るように、ビームストップがスキャンホーンに関して固定されている。ビームストップは、ヒンジ、レール、ホイール、スロット、または他の手段を組み込むことができ、ビーム内外へ移動する操作を可能にする。ビームストップは、電子の少なくとも５％、例えば電子の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、少なくとも８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または約１００％を停止させる任意の材料で作製することができる。
ビームストップは、非限定的に、ステンレス鋼、鉛、鉄、モリブデン、銀、金、チタン、アルミニウム、スズ、またはこれらの合金、またはそのような金属で作製された（例えば、金属コートセラミック、金属コートポリマー、金属コート複合体、多層金属材料）積層体（層化材料）をはじめとする金属で作製することができる。
ビームストップは、例えば水溶液またはガスなどの冷却流動体で、冷却することができる。ビームストップは、例えば空洞を有し、部分的または完全に中空であってもよい。ビームストップの内部空間は、流体およびガスを冷却するのに用いることができる。ビームストップは、平面、曲線、円形、楕円形、正方形、長方形、面取りのある形状およびくさび形など、任意の形状であってもよい。
ビームストップは、幾つかの電子を通すような穿孔を有することができ、それにより窓の全エリアまたは窓の特定の領域を通る放射線レベルを制御（例えば、低下）することができる。ビームストップは、例えば繊維またはワイヤから形成された、メッシュであってもよい。複数のビームストップを一緒に、または独立に使用して、照射を制御することができる。ビームストップは、ビームを所定の場所の内外に移動させるために、例えばモーターへの無線信号またはハードウエアにより、遠隔制御することができる。
ビームダンプ
本明細書に開示された実施形態は、放射線処理を活用する際に、ビームダンプを含むこともできる。ビームダンプの目的は、荷電粒子のビームを安全に吸収することである。ビームダンプは、ビームストップと同様に、荷電粒子のビームを遮断するのに用いることができる。しかしビームダンプは、ビームストップよりもかなり強固で、長期間にわたりフルパワーの電子ビームを遮断することを目的とする。それらは多くの場合、加速器の出力を増加させながら、ビームを遮断するのに用いられる。
ビームダンプは、そのようなビームにより発生した熱に順応するようにも設計されており、通常、銅、アルミニウム、炭素、ベリリウム、タングステン、または水銀などの材料で作製されている。例えばビームダンプと熱接触し得る冷却流体を利用して、ビームダンプを冷却することができる。
バイオマス材料
本明細書に記載された方法および設備において用いられ得るようなリグノセルロース材料としては、例えば木材、パーティクルボード、林業廃棄物（例えば、おがくず、アスペン材、木材チップ）、牧草（例えば、スイッチグラス、ススキ、コードグラス、クサヨシ）、穀物残渣（例えば、籾殻、オーツ麦の殻、小麦殻、大麦殻）、農業廃棄物（例えば、サイレージ、菜種のわら、小麦わら、大麦わら、オーツ麦わら、米わら、ジュート、麻、亜麻、竹、サイザル、マニラ麻、トウモロコシの穂軸、トウモロコシの葉茎、大豆の葉茎、トウモロコシ繊維、アルファルファ、干し草、ココナッツの毛）、糖加工残渣（例えば、バガス、ビートパルプ、リュウゼンツランバガス）、藻類、海藻、肥やし、下水汚物、およびこれらのいずれかの混合物が挙げられる。
幾つかの例において、リグノセルロース材料としては、トウモロコシの穂軸が挙げられる。粉砕またはハンマーミルされたトウモロコシの穂軸は、照射のために比較的均一な厚さの層に広げることができ、照射の後、更なる加工のために媒体中に分散することが容易である。収穫および回収を容易にするために、幾つかの例において、トウモロコシの茎、トウモロコシの穀粒などとうもろこしの植物全体が用いられ、そして幾つかの例において、該植物の根系さえも用いられる。
有利には更なる栄養素（窒素供給源以外、例えば尿素またはアンモニア以外）が、トウモロコシの穂軸、または顕著な量のトウモロコシの穂軸を含むセルロースもしくはリグノセルロース材料の発酵の際に必要となる。
破砕の前後のトウモロコシの穂軸は、運搬および分散も容易であり、干し草および牧草などの他のセルロースまたはリグノセルロース材料よりも空気中で爆発性混合物を形成する傾向が小さい。
セルロース材料としては、例えば紙、紙製品、紙廃棄物、紙パルプ、着色紙、積載紙（ｌｏａｄｅｄ ｐａｐｅｒ）、塗工紙、充填紙、雑誌、印刷物（例えば、本、カタログ、使用説明書、ラベル、カレンダー、グリーティングカード、パンフレット、目論見書、新聞紙）、印刷用紙、ポリコート紙、カードストック、厚紙、ボール紙、高α−セルロース量を有する材料、例えば綿、およびこれらのいずれかの混合物が挙げられる。例えば開示全体が、参照により本明細書に組み入れられる、米国特許出願第１３／３９６，３６５号（Ｍｅｄｏｆｆらによる２０１２年２月１４日出願の“Ｍａｇａｚｉｎｅ Ｆｅｅｄｓｔｏｃｋｓ”）に記載された紙製品である。
セルロース材料は、部分的または完全に脱木質化されたリグノセルロース材料も含むことができる。
幾つかの例において、他のバイオマス材料、例えばデンプン質材料を用いることができる。デンプン質材料としては、デンプンそのもの、例えばコーンスターチ、小麦デンプン、ジャガイモデンプンもしくは米デンプン、デンプン誘導体、または食用の食品もしくは作物などのデンプンを含む材料が挙げられる。例えばデンプン質材料は、アラカチャ、蕎麦、バナナ、大麦、キャッサバ、クズ、オクラ、サゴ、モロコシ、通常の家庭用のジャガイモ、サツマイモ、タロイモ、ヤマノイモ、または１種以上の豆、例えば空豆、レンズ豆、エンドウ豆であってもよい。任意の１種以上のデンプン質材料のブレンドもまた、デンプン質材料である。デンプン質材料とセルロースまたはリグノセルロース材料との混合物を用いることもできる。例えばバイオマスは、植物全体、植物の一部または植物の異なる部分、例えば小麦の苗、綿の苗、トウモロコシの苗、米の苗または樹木であってもよい。デンプン質材料は、本明細書に記載された方法のいずれかにより処理することができる。
原料として用いられ得る微生物材料としては、非限定的に、炭水化物（例えば、セルロース）、例えば原生生物、例えば動物の原生生物（例えば、鞭毛藻類、アメーバ、繊毛虫、および胞子虫などの原虫）および植物の原生生物（例えば、アルベオラータ、クロララクニオン藻、クリプトモナド、ユーグレナ藻、灰色藻、ハプト藻、紅藻、ストラメノパイル、および緑色植物亜界）の供給源を含む、または供給源を提供することが可能な任意の天然由来または遺伝子組換え微生物体または生物体を挙げることができる。他の例としては、海藻、プランクトン（例えば、マクロプランクトン、メソプランクトン、ミクロプランクトン、ナノプランクトン、ピコプランクトン、およびフェムトプランクトン）、植物プランクトン、細菌（例えば、グラム陽性菌、グラム陰性菌、および好極限性細菌）、酵母および／またはこれらの混合物が挙げられる。幾つかの例において、微生物バイオマスは、天然供給源、例えば海洋、湖、水体、例えば塩水もしくは淡水、または陸上から得ることができる。代わりまたは追加として、微生物バイオマスは、培養系、例えば大規模乾式および湿式培養、ならびに発酵系から得ることができる。
別の実施形態において、バイオマス材料、例えばセルロース、デンプン質およびリグのセルロース原料は、野生型の変種に関して修飾されたトランスジェニックの微生物および植物から得ることができる。そのような修飾は、例えば選択および育種の反復ステップにより植物中の所望の素質を得てもよい。その上、植物は、野生型の変種に関して除去、修飾、発現抑制および／または付加されていてもよい。例えば遺伝子修飾植物は、組換えＤＮＡ法により生成することができ、その場合の遺伝子修飾は、親種からの特異的遺伝子を導入もしくは修飾すること、または例えば異なる種の植物および／または細菌から植物に特異的遺伝子（複数可）が導入されるトランスジェニック育種を利用すること、を含む。遺伝子変種を作出する別の方法は、新しい対立遺伝子を内在遺伝子から人工的に作出する突然変異育種による。その人工遺伝子は、例えば化学的突然変異原（例えば、アルキル化剤、エポキシド、アルカロイド、過酸化物、ホルムアルデヒドの使用による）、照射（例えば、Ｘ線、γ線、中性子、β粒子、α粒子、陽子、重陽子、ＵＶ線）および温度ショックまたは他の外部ストレス負荷により植物または種子を処理すること、それに続く選択技術をはじめとし、様々な方法により作出することができる。修飾遺伝子を提供する他の方法は、エラープローンＰＣＲおよびＤＮＡシャッフルの後、所望の修飾ＤＮＡを所望の植物または種子に挿入することによる。所望の遺伝子変異を主旨または植物に導入する方法としては、例えば細菌保有者、微粒子銃、リン酸カルシウム沈殿法、電気穿孔、遺伝子スプライシング、遺伝子サイレンシング、リポフェクション、ミクロインジェクション、およびウイルス保有者の使用が挙げられる。更なる遺伝子修飾材料は、２０１２年２月１４日出願の米国特許出願第１３／３９６，３６９号に記載されており、その開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
本明細書に記載された方法のいずれかは、本明細書に記載された任意のバイオマス材料の混合物で実践することができる
他の材料
本明細書に記載された方法、設備およびシステムを使用して、他の材料（例えば、天然または合成材料）、例えばポリマーを、処理および／または作製することができる。例えばポリエチレン（例えば、直鎖状低密度エチレンおよび高密度ポリエチレン）、ポリスチレン、スルホン化ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリエステル（例えば、ナイロン、ＤＡＣＲＯＮ（商標）、ＫＯＤＥＬ（商標））、ポリアルキレンエステル、ポリビニルエステル、ポリアミド（例えば、ＫＥＶＬＡＲ（商標））、ポリエチレンテレフタラート、酢酸セルロース、アセタール、ポリアクリロニトリル、ポリカルボナート（例えば、ＬＥＸＡＮ（商標））、アクリル系［例えば、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリアクリロニトリル］、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリアクリロニトリル、ポリクロロプレン（例えば、ネオプレン）、ポリ（シス−１，４−イソプレン）［例えば、天然ゴム］、ポリ（トランス−１，４−イソプレン）［例えば、グッタペルカ］、フェノールホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、エポキシド、ポリエステル、ポリアミン、ポリカルボン酸、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリ酸無水物、ポリフルオロカーボン（例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標））、ケイ素類（例えば、シリコーンゴム）、ポリシラン、ポリエーテル（例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド）、ワックス、オイル、およびこれらの混合物。プラスチック、ゴム、エラストマー、繊維、ワックス、ゲル、オイル、接着剤、熱可塑性物質、熱硬化性物質、生分解性ポリマー、これらのポリマーから生成された樹脂、他のポリマー、他の材料およびこれらの組み合わせも含まれる。カチオン重合、アニオン重合、ラジカル重合、メタセシス重合、開環重合、グラフト重合、付加重合をはじめとする任意の有用な方法により生成することができる。幾つかの例において、本明細書に開示された処理は、例えばラジカルで開始されるグラフト重合および架橋に用いることができる。ポリマーと、例えばガラス、金属、バイオマス（例えば、繊維、粒子）、セラミックとの複合体を、処理および／または作製することもできる。
本明細書に開示された方法、システムおよび設備を用いることにより処理され得る他の材料は、セラミック、無機質、金属、無機化合物である。例えばケイ素とゲルマニウムの結晶、窒化ケイ素、金属酸化物、半導体、絶縁体、セメントおよび／または導体。
追加として、製造された複数部品の、または成形された材料（例えば、鋳造された、押出された、溶接された、リベットで留められた、層状の、またはいずれかの方法の組み合わせ）、例えばケーブル、パイプ、板、格納庫、集積半導体チップ、開路板、ワイヤ、タイヤ、窓、積層材料、ギア、ベルト、機械、これらの組み合わせを処理することができる。例えば本明細書に記載された方法により材料を処理して、表面を修飾し、例えば更なる官能基化、結合（例えば、溶接）および／または処理を受け易くすることで、材料を架橋することができる。
バイオマス材料の調製 − 機械的処理
バイオマスは、例えば約３５％未満の水分量（例えば、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満または約１％未満）の、乾燥形態であってもよい。バイオマスは、湿潤状態、例えば固体が少なくとも約１０重量％（例えば、少なくとも約２０重量％、少なくとも約３０重量％、少なくとも約４０重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約７０重量％）の湿性固体、スラリー、または懸濁物として送達することもできる。
本明細書に開示された工程は、低嵩密度の材料、例えば約０．７５ｇ／ｃｍ３未満、例えば約０．７ｇ／ｃｍ３未満、０．６５、０．６０、０．５０、０．３５、０．２５、０．２０、０．１５、０．１０、０．０５ｇ／ｃｍ３またはそれ未満、例えば０．０２５ｇ／ｃｍ３未満の嵩密度を有するように物理的に前処理されたセルロースまたはリグノセルロース原料を活用することができる。嵩密度は、ＡＳＴＭ Ｄ１８９５Ｂを利用して決定することができる。概要を述べると、該方法は、既知の容積のメスシリンダに試料を充填すること、および試料の重量を得ること、を含む。嵩密度は、試料のグラム重量をシリンダーの既知の容積の立方センチメートルで割ることにより計算される。所望なら、低密度材料を、例えば開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１１年７月５日公開の米国特許第７，９７１，８０９号に記載された方法により、高密度化することができる。
幾つかの例において、処理前加工は、バイオマス材料のふるい分けを含む。ふるい分けは、所望の開口サイズ、例えば約６．３５ｍｍ（１／４インチ、０．２５インチ）未満、（例えば、約３．１８ｍｍ（１／８インチ、０．１２５インチ）未満、約１．５９ｍｍ（１／１６インチ、０．０６２５インチ）未満、約０．７９ｍｍ（１／３２インチ、０．０３１２５インチ）未満、例えば約０．５１ｍｍ（１／５０インチ、０．０２０００インチ）未満、約０．４０ｍｍ（１／６４インチ、０．０１５６２５インチ）未満、約０．２３ｍｍ（０．００９インチ）未満、約０．２０ｍｍ（１／１２８インチ、０．００７８１２５インチ）未満、約０．１８ｍｍ（０．００７インチ未満）、約０．１３ｍｍ（０．００５インチ）未満、または約０．１０ｍｍ（１／２５６インチ、０．００３９０６２５インチ）未満）を有するメッシュまたは穿孔板を通して行うことができる。１つの構成において、所望のバイオマスは、その穿孔またはふるいを通り抜け、つまりその穿孔またはふるいよりも大きなバイオマスは、照射されない。これらの大きな材料は、例えば破砕により、再加工され、またはそれらは単に加工から取り除くことができる。別の構成において、穿孔よりも大きな材料は、照射され、より小さな材料は、ふるい分け工程により除去されるか、または再循環される。この種の構成において、振動コンベヤなどのコンベヤそのもの（例えば、コンベヤの一部）を、穿孔することができ、またはメッシュを含んで作製することができる。例えば１つの特定の実施形態において、バイオマス材料は、湿潤性であってもよく、穿孔またはメッシュによって照射の前に水をバイオマスから流出させてもよい。
材料のふるい分けは、手動での方法、例えば望ましくない材料を除去するオペレータまたはメカノイド（例えば、色、反射性または他のセンサーを備えたロボット）により行うことができる。ふるい分けは、磁石が運搬される材料の付近に配設されていて磁気材料が磁石により除去される、磁気ふるいによって行うこともできる。
任意選択の処理前加工が、材料の加熱を含むことができる。例えばバイオマスまたは他の材料を運搬するコンベヤの一部を、加熱されたゾーンに送出することができる。加熱されたゾーンは、例えばＩＲ線、マイクロ波、燃焼（例えば、ガス、石炭、オイル、バイオマス）、抵抗加熱および／または誘導コイルにより作製することができる。熱は、少なくとも一方の側または１つ以上の側からあてること、連続的または周期的にてること、そして材料の一部だけまたは材料全てにあてることができる。例えば、コンベヤトラフの一部を、加熱ジャケットの使用により加熱することができる。加熱は、例えば材料の乾燥を目的とするものであってもよい。材料を乾燥する場合、加熱により、または加熱せずに、運搬されている時にガス（例えば、空気、酸素、窒素、Ｈｅ、ＣＯ２、アルゴン）をバイオマスの上部および／またはバイオマスの中に移動させることにより、乾燥を容易にすることもできる。
場合により処理前加工は、材料を冷却することを含むことができる。材料の冷却は、開示が参照により本明細書に組み入れられる、２０１１年３月８日公開の米国特許第７，９００，８５７号に記載される。例えば冷却は、冷却流体、例えば水（例えば、グリセロールを含む）、または窒素（例えば、液体窒素）をコンベヤトラフの底に供給することによって行うことができる。あるいは冷却ガス、例えば凍結窒素を、バイオマスの上部、または運搬システムの下に吹き付けることができる。
別の任意選択の処理前加工法は、材料をバイオマスまたは他の原料に添加することを含むことができる。更なる材料は、例えばバイオマスが運搬されている時に材料をバイオマスの上に浴びせること、振りかけること、および／または注入することにより、添加することができる。添加され得る材料としては、例えば開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、米国特許出願公開第２０１０／０１０５１１９ Ａ１（２００９年１０月２６日出願）および米国特許出願公開第２０１０／０１５９５６９ Ａ１（２００９年１２月１６日出願）に記載された金属、セラミックおよび／またはイオンが挙げられる。添加され得る任意選択の材料としては、酸および塩基が挙げられる。添加され得る他の材料は、酸化剤（例えば、過酸化物、塩素酸塩）、ポリマー、重合性モノマー（例えば、不飽和結合を含むもの）、水、触媒、酵素および／または生物体である。材料は、純粋な形態で、例えば溶媒（例えば、水または有機溶媒）中の溶液として、そして／または溶液として、添加することができる。幾つかの例において、溶媒は、揮発性であり、例えばこれまで記載された通りガスの加熱および／または吹き出しにより、蒸発するように作製することができる。添加される材料は、バイオマス上に均一なコーティングを形成することができ、または異なる成分（例えば、バイオマスおよび更なる材料）の均質混合物であってもよい。添加される材料は、照射の効率を上昇させること、照射を弱めること、または照射の作用を変化させること（例えば、電子ビームからＸ線または加熱へ）により、次の照射ステップを変調することができる。該方法は、照射への影響を有していなくてもよいが、さらに下流の加工に有用であってもよい。添加材料は、例えば粉塵のレベルを低下させることにより、材料の運搬を支援してもよい。
バイオマスは、ベルトコンベヤ、空気式コンベヤ、スクリューコンベヤ、ホッパー、パイプ、手動で、またはこれらの組み合わせによりコンベヤ（例えば、本明細書に記載された保管庫内で用いられる振動コンベヤ）に送達することができる。バイオマスは、例えばこれらの方法のいずれかによりコンベヤ上に滴下、注入および／または配置させることができる。幾つかの実施形態において、材料は、封入された材料の分配システムを用いてコンベヤに送達されて、低酸素大気の維持ならびに／または粉塵および微粉の制御を支援する。舞い上がる、または空気に浮遊させたバイオマスの微粉および粉塵は、爆発災害を形成する、または電子銃の窓箔を損傷する可能性があるため（そのようなデバイスが、材料を処理するのに用いられる場合）、望ましくない。
材料をならして、約０．０３１２〜５インチ（例えば、約０．０６２５〜２．０００インチ、約０．１２５〜１インチ、約０．１２５〜０．５インチ、約０．３〜０．９インチ、約０．２〜０．５インチ、約０．２５〜１．０インチ、約０．２５〜０．５インチ、０．１００＋／−０．０２５インチ、０．１５０＋／−０．０２５インチ、０．２００＋／−０．０２５インチ、０．２５０＋／−０．０２５インチ、０．３００＋／−０．０２５インチ、０．３５０＋／−０．０２５インチ、０．４００＋／−０．０２５インチ、０．４５０＋／−０．０２５インチ、０．５００＋／−０．０２５インチ、０．５５０＋／−０．０２５インチ、０．６００＋／−０．０２５インチ、０．７００＋／−０．０２５インチ、０．７５０＋／−０．０２５インチ、０．８００＋／−０．０２５インチ、０．８５０＋／−０．０２５インチ、０．９００＋／−０．０２５インチ、０．９００＋／−０．０２５インチの均一な厚さを形成することができる。
一般に、電子ビームを通して可能な限り急速に材料を運搬して、処理能力を最大にすることが好ましい。例えば材料は、少なくとも１フィート／分、例えば少なくとも２フィート／分、少なくとも３フィート／分、少なくとも４フィート／分、少なくとも５フィート／分、少なくとも１０フィート／分、少なくとも１５フィート／分、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０フィート／分の速度で運搬することができる。運搬速度は、例えばバイオマスの厚さ１／４インチでのビーム電流に関し、１００ｍＡでのコンベヤは、約２０フィート／分で移動して有用な照射線量を提供することができ、５０ｍＡでのコンベヤは、約１０フィート／分で移動して、ほぼ同じ照射線量を提供することができる。
バイオマス材料が、放射線ゾーンを通って運搬された後、任意選択の処理後加工を実施することができる。任意選択の処理後加工は、例えば照射前加工に関して記載された工程であってもよい。例えばバイオマスを、ふるい分けても、加熱しても、冷却しても、そして／または添加剤と混和してもよい。照射後に特有なこととして、ラジカルのクエンチング、例えば流体もしくは気体（例えば、酸素、亜酸化窒素、アンモニア、液体）の添加、圧力、熱の利用、および／またはラジカルスカベンジャーの添加によるラジカルのクエンチングを行うことができる。例えばバイオマスを、囲い込まれたコンベヤの外部で運搬して、ガス（例えば、酸素）に暴露し、そこでクエンチしてカルボキシル化された基を形成することができる。一実施形態において、バイオマスは、反応性ガスまたは流体への照射の間に暴露される。照射されたバイオマスのクエンチングは、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１１年１２月２７日公開の米国特許第８，０８３，９０６号に記載される。
所望なら、照射に加えて１つ以上の機械的処理を利用して、炭水化物含有材料の難分解性をさらに低下させることができる。これらの工程は、照射の前、照射の間および／または照射後に適用することができる。
幾つかの例において、機械的処理としては、受け取り時の原料の初期調製、例えば破砕、例えば切断、粉砕、せん断、微粉砕または打ち切りなどによる材料のサイズ減少を挙げることができる。例えば幾つかの例において、まとまりのない原料（例えば、リサイクル紙、デンプン質材料、またはスイッチグラス）は、せん断または細断により調製される。機械的処理は、炭水化物含有材料の嵩密度を低下させ、炭水化物含有材料の表面積を増加させ、そして／または炭水化物含有材料の１つ以上の寸法を減少させることができる。
代わりまたは追加として、原料を、別の処理、例えば酸（ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４）、塩基（例えば、ＫＯＨおよびＮａＯＨ）、化学的酸化剤（例えば、過酸化物、塩素酸塩、オゾン）、照射、水蒸気爆発、熱分解、音波処理、酸化、化学的処理などの化学的処理で処理することができる。処理は、どのような順序でも、どのような連続でも、そしてそれらを組み合わせていてもよい。例えば原料は最初、１つ以上の処理方法、例えば酸加水分解（例えば、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４の使用）を含みそれらと組み合わせた化学的処理、放射線、音波処理、酸化、熱分解または水蒸気爆発により物理的に処理し、その後、機械的に処理することができる。この連続は、他の処理、例えば照射または熱分解の１つ以上により処理される材料がより脆性の傾向があり、それゆえ機械的処理により材料の構造をさらに変化させることが容易となり得るため、有利となろう。別の例として、原料は、本明細書に記載されたコンベヤを用いて電離放射線を通って運搬され、その後、機械的に処理することができる。化学的処理は、リグニンの一部または全てを除去することができ（例えば、化学パルプ化）、材料を部分的または完全に加水分解することができる。該方法は、予め加水分解された材料で使用することもできる。該方法は、予め加水分解されていない材料で用いることもできる。該方法は、加水分解材料と、非加水分解材料、例えば約５０％以上の非加水分解材料、約６０％以上の非加水分解材料、約７０％以上の非加水分解材料、約８０％以上の非加水分解材料、または約９０％以上の非加水分解材料との混合物で用いることができる。
加工の最初および／または後に実行され得るサイズ減少に加えて、機械的処理は、炭水化物含有材料を「切り開く」、「応力を加える」、破壊する、または破断して、物理的処理の間に材料のセルロースに分子鎖切断および／または結晶構造の崩壊を受け易くさせるのにも有利となり得る。
炭水化物含有材料を機械的に処理する方法としては、例えば、ミリングまたは粉砕が挙げられる。ミリングは、例えばハンマーミル、ボールミル、コロイドミル、コニカルもしくはコーンミル、ディスクミル、エッジミル、ウィリーミル、グリストミルまたは他のミルが挙げられる。粉砕は、例えば切断／衝撃型グラインダーを用いて実施されてもよい。幾つかの模範的グラインダーとしては、石材用グラインダー、ピングラインダー、コーヒーグラインダーおよびバーグラインダーが挙げられる。粉砕またはミリングは、例えば、ピンミルの場合のように、往復運動ピンまたは他の要素により、提供されてもよい。他の機械的処理方法としては、機械的切り裂きまたは引き裂き、繊維に圧力を加える他の方法、および空気摩耗ミリングが挙げられる。適切な機械的処理は、これまで加工処理ステップにより開始された材料の内部構造の崩壊を継続する任意の他の技法をさらに含む。
機械的供給調製系は、例えば、特定最大サイズ、特定の長さ対幅、または特定の表面積比などの特定の性質を有する流れを生じるよう構成することができる。物理的調製は、反応速度を上昇させ、コンベヤ上の材料の動きを改善し、材料の照射プロファイルを改善し、材料の放射線均一性を改善し、または材料を切開して、それらを工程および／もしくは試薬、例えば溶液中の試薬に接近し易くすることによって必要とされる加工時間を減少させることができる。
原料の嵩密度は、制御（例えば、増大）することができる。幾つかの状況では、例えば材料を高密度化し（例えば高密度化は、別の場所に運搬するのを容易にかつ低コストにし得る）、その後、材料をより低い嵩密度状態に戻す（例えば、運搬後）ことにより、低嵩密度材料を調製することが望ましい。該材料は、例えば、約０．２ｇ／ｃｃ未満から約０．９ｇ／ｃｃを超えるまで（例えば、約０．３未満〜約０．５を超えるまで、約０．３未満〜約０．９ｇ／ｃｃを超えるまで、約０．５未満〜約０．９を超えるまで、約０．３未満〜約０．８ｇ／ｃｃを超えるまで、約０．２未満〜約０．５ｇ／ｃｃを超えるまで）に高密度化することができる。例えば材料は、開示全体が、参照により本明細書に組み入れられる、米国特許第７，９３２，０６５号（Ｍｅｄｏｆｆ）および国際公開ＷＯ ２００８／０７３１８６号（２００７年１０月２６日出願；英語で公開；米国を指定）に開示された方法および設備により高密度化され得る。高密度化材料は、本明細書に記載された方法のいずれかにより加工することができ、または本明細書に記載された方法のいずれかにより加工された任意の材料は、次に、高密度化することができる。
幾つかの実施形態において、加工される材料は、繊維源をせん断することにより提供される繊維を含む繊維性材料の形態である。例えば、剪断は、回転式ナイフカッターで実施することができる。
例えば、難分解性であるか、または難分解性レベルが低減された繊維源は、例えば回転式ナイフカッターで剪断されて、最初の繊維性材料を提供し得る。最初の繊維性材料は、例えば１．５９ｍｍ以下（１／１６インチ、０．０６２５インチ）の平均開口サイズを有する、第一のふるいに通されて、第二の繊維性材料を提供する。所望なら、繊維源は、例えばシュレッダーで、剪断前に切断することができる。例えば、紙が繊維源として用いられる場合、紙は最初、シュレッダー、例えばＭｕｎｓｏｎ（ニューヨーク州ユーティカ所在）製造のものなどの卓上回転式スクリューシュレッダーを用いて、例えば、１／４〜１／２インチ幅の細片に切断することができる。細断に代わるものとして、ギロチンカッターを用いて、所の望サイズに切断することにより、紙はサイズを減少することができる。例えば、ギロチンカッターは、紙を、例えば幅１０インチ、長さ１２インチの、シートに切断するために用いることができる。
幾つかの実施形態において、繊維源の剪断、およびその結果生じる第一の繊維性材料の第一のふるいへの通過は、同時に実施される。剪断および通過は、バッチ式工程でも実施することができる。
例えば、回転式ナイフカッターを用いて、同時に、繊維源を剪断して第一の繊維性材料をふるい分けすることができる。回転式ナイフカッターは、繊維源を細断することにより調製される細断繊維源を積載され得るホッパーを含む。
幾つかの実行において、原料は、糖化および／または発酵の前に物理的に処理される。物理的処理工程は、本明細書中に記載された工程、例えば機械的処理、化学的処理、照射、音波処理、酸化、熱分解または水蒸気爆発のいずれかのうちの１つ以上を含むことができる。処理方法は、これらの技法のうちの２、３、４、または全ての組み合わせ（任意の順序）で用いることができる。１つより多い処理方法が用いられる場合、該方法は、同時に、または異なる時点で適用することができる。バイオマス原料の分子構造を変化させる他の工程も、単独で、または本明細書に開示された工程と組み合わせて用いることができる。
用いられ得る機械的処理、ならびに機械的処理される炭水化物含有材料の性質は、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１１年１０月１８日出願の米国特許出願公開第２０１２／０１００５７７ Ａ１号にさらに詳細に記載される。
音波処理、熱分解、酸化、水蒸気爆発
所望により、炭水化物含有材料の難分解性を低下させる、またはさらに低下させるために、照射の代わりまたは追加として、１つ以上の音波処理、熱分解、酸化または水蒸気爆発工程を用いることができる。例えばこれらの工程は、照射の前、照射の間および／または照射後に適用することができる。これらの工程は、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、Ｍｅｄｏｆｆの米国特許第７，９３２，０６５号に詳細に記載される。
中間体および生成物
本明細書中に記載される工程を用いて、バイオマス材料を、１種以上の製品、例えばエネルギー、燃料、食物および材料に変換することができる。例えば、有機酸、有機酸の塩、酸無水物、有機酸のエステルおよび燃料、例えば内燃機関のための燃料または燃料電池のための原料などの中間体および生成物を、製造することができる。即座に入手可能であるが、多くの場合、加工するのが困難になり得るセルロースおよび／またはリグノセルロース材料、例えば自治体廃棄物流れおよび廃棄紙流れ、例えば新聞、クラフト紙、段ボール紙またはこれらの混合物を含む流れを原料として用い得るシステムおよび工程が、本明細書に記載される。
生成物の具体的例としては、水素、糖（例えば、グルコース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、二糖、オリゴ糖および多糖）、アルコール（例えば、一価アルコールまたは二価アルコール、例えばエタノール、ｎ−プロパノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールまたはｎ−ブタノール）、水和または水性アルコール（例えば、１０％を超える、２０％、３０％、または４０を超える水を含有）、バイオディーゼル、有機酸、炭化水素（例えば、メタン、エタン、プロパン、イソブテン、ペンタン、ｎ−ヘキサン、バイオディーゼル、バイオガソリンおよびそれらの混合物）、共生成物（例えば、セルロース分解タンパク質（酵素）または単細胞タンパク質などのタンパク質）、ならびに任意の組み合わせまたは相対濃度での、ならびに場合により任意の添加剤（例えば、燃料添加剤）と組み合わせたこれらのいずれかの混合物が挙げられるが、これらに限らない。他の例としては、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸とカルボン酸塩とカルボン酸エステルとの混合物（例えば、メチル、エチルおよびｎ−プロピルエステル）、ケトン（例えば、アセトン）、アルデヒド（例えば、アセトアルデヒド）、αおよびβ不飽和酸（例えば、アクリル酸）およびオレフィン（例えば、エチレン）が挙げられる。その他のアルコールおよびアルコール誘導体としては、プロパノール、プロピレングリコール、１，４‐ブタンジオール、１，３‐プロパンジオール、糖アルコール （例えば、エリトリトール、グリコール、グリセロール、ソルビトール、トレイトール、アラビトール、リビトール、マンニトール、ダルシトール、フシトール、イジトール、イソマルト、マルチトール、ラクチトール、キシリトールおよびポリオール）、ならびにこれらのアルコールのいずれかのメチルまたはエチルエステルが挙げられる。その他の生成物としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、Ｄ−乳酸、Ｌ−乳酸、ピルビン酸、ポリ乳酸、クエン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、吉草酸、カプロン酸、３‐ヒドロキシプロピオン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、オレイン酸、リノール酸、グリコール酸、γ−ヒドロキシ酪酸、およびそれらの混合物、これらの酸のいずれかの塩、これらの酸およびその各塩のいずれかの混合物が挙げられる。
上記生成物と互いとの任意の組み合わせ、および／または上記生成物と本明細書中に記載される工程もしくは他の方法で製造され得る他の生成物との任意の組み合わせは、一緒に包装され、製品として販売され得る。該生成物は、混和され、例えば混合、ブレンド、もしくは共溶解されてもよく、または単に一緒に包装もしくは販売され得る。
本明細書中に記載された生成物または生成物の組合せのいずれかは、製品販売の前に、例えば精製もしくは単離後、または包装後でも、生成物（複数可）中に存在し得る１つ以上の潜在的に望ましくない混入物を中和するために、衛生化または滅菌され得る。そのような衛生化は、電子衝撃で、例えば約２０Ｍｒａｄ未満、例えば約０．１〜１５Ｍｒａｄ、約０．５〜７Ｍｒａｄ、または約１〜３Ｍｒａｄの線量で実行することができる。
本明細書中に記載された工程は、プラントの他の部分で用いられる、または公開市場で販売される水蒸気と電気を生成する（コジェネレーション）に有用となる様々な副産物流れを生成することができる。例えば、燃焼副産物流れから生成された水蒸気は、蒸留工程に用いることができる。別の例として、燃焼副産物流れから生成された電気は、前処理に用いられる電子ビーム発生機を作動するために用いることができる。
水蒸気および電気を生成するために用いられる副産物は、工程全体を通して複数の供給源から得られる。例えば廃水の嫌気性消化は、メタンが高濃度のバイオガスと、少量の廃棄物バイオマス（スラッジ）を生じ得る。別の例として、糖化後および／または蒸留後固体（例えば、前処理および一次工程後に残存する未変換のリグニン、セルロースおよびヘミセルロース）が用いること、例えば燃料として燃焼することができる。
食品および医薬品をはじめとする他の中間体および生成物は、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１０年５月２０日公開のＭｅｄｏｆｆへの米国特許出願公開第２０１０／０１２４５８３ Ａ１号に記載される。
リグニン由来生成物
記載された方法によるリグノセルロース加工からの使用済みバイオマス（例えば、使用済みリグノセルロース材料）は、高いリグニン量を有することが期待され、コジェネレーションプラントでの燃焼を通したエネルギー生成に有用であることに加え、他の貴重な生成物としての用途を有し得る。例えばリグニンは、プラスチックとして入手されたまま使用することができ、または合成により他のプラスチックに格上げすることもできる。幾つかの例において、それは結合剤、分散剤、乳化剤もしくは金属イオン封鎖剤として用いられ得るリグのスルホナートに変換することができる。
結合剤として用いられる場合、リグニンまたはリグノスルホナートは、例えば練炭中で、セラミック中で、カーボンブラックを結合させるために、肥料と除草剤を結合させるため、粉塵抑制剤として、合板およびパーティクルボードを作製する際、動物飼料を結合させるため、ファイバーガラスの結合剤として、リノリウムペースト中の結合剤として、そして土壌安定化剤として、用いることができる。
分散剤として用いられる場合、リグニンまたはリグのスルホナートは、例えばコンクリートミックス、粘土およびセラミック、染料および顔料、革のなめしおよび石膏ボードで用いることができる。
乳化剤として用いられる場合、リグニンまたはリグノスルホナートは、例えばアスファルト、顔料および染料、殺虫剤、ならびにワックスエマルジョン中で用いることができる。
金属イオン封鎖剤として用いられる場合、リグニンまたはリグノスルホナートは、例えば微量栄養素系、洗浄化合物および水処理システム中で、例えばボイラおよび冷却システムに用いることができる。
エネルギー生成の場合、リグニンは一般に、ホモセルロース（セルロールおよびヘミセルロース）よりも多くの炭素を含むため、ホロセルロースよりも高いエネルギー量を有する。例えば乾性リグニンは、ホロセルロースの７，０００、８，０００ＢＴＵ／ポンドに比較して、約１１，０００〜１２，５００ＢＴＵ／ポンドのエネルギー量を有することができる。そのためリグニンは、高密度化して燃焼用のブリケットおよびペレットに変換することができる。例えばリグニンは、本明細書に記載された任意の方法によりペレットに変換することができる。より緩やかに燃焼するペレットまたはブリケットの場合、約０．５Ｍｒａｄ〜５Ｍｒａｄの放射線量をあてるなどで、リグニンを架橋させることができる。架橋は、緩やかな燃焼のフォームファクターを作ることができる。ペレットまたはブリケットなどのフォームファクターは、例えば４００〜９５０℃で、空気の存在下で熱分解することにより「合成の炭」または木炭に変換することができる。熱分解の前に、リグニンを架橋して、構造完全性を維持することが望ましくなり得る。
糖化
これまで記載された通り、原料を即座に加工され得る形態に変換するために、原料中のグルカン−またはキシラン−含有セルロースを、糖化剤、例えば酵素または酸により、低分子量炭水化物、例えば糖に加水分解することができる（糖化と称される工程）。その後、低分子量炭水化物を、例えば既存の製造プラントにおいて、例えば単細胞タンパク質プラント、酵素製造プラント、または燃料プラント、例えばエタノール製造施設において、用いることができる。
これまで開示された通り、原料は、酵素を用いて、例えば溶媒中で、例えば水溶液中で、材料および酵素を混和することにより、加水分解することができる。
あるいは、バイオマス、例えばバイオマスのセルロースおよび／またはリグニン部分を分解し、様々なセルロース分解酵素（セルラーゼ）、リグニナーゼまたは様々な小分子バイオマス分解代謝産物を含有または製造する生物体により供給することができる。これらの酵素は、結晶セルロースまたはバイオマスのリグニン部分を分解するために相乗的に作用する酵素の複合体であり得る。セルロース分解酵素の例としては、エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼおよびセロビアーゼ（β−グルコシダーゼ）が挙げられる。
糖化の間に、セルロース基質は最初、任意の位置でエンドグルカナーゼにより加水分解されて、オリゴマー中間体を生成し得る。これらの中間体は、その場合、セルロースポリマーの末端からセロビオースを生成するためのセロビオヒドロラーゼのような外分割グルカナーゼのための基質である。セロビオースは、グルコースの水溶性１，４−結合二量体である。最後に、セロビアーゼは、セロビオースを切断して、グルコースを生成する。この工程の効率（例えば、加水分解するための時間および／または加水分解の完全性）は、セルロース材料の難分解性に依存する。
それゆえ処理されたバイオマス材料は、該材料およびセルラーゼ酵素を流動媒体、例えば水溶液中で混和することにより、糖化することができる。幾つかの例において、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１２年４月２６日公開のＭｅｄｏｆｆおよびＭａｓｔｅｒｍａｎへの米国特許出願公開第２０１２／０１００５７７ Ａ１号に記載される通り、材料は、糖化の前に高温水中で沸騰、浸漬、または蒸解される。
糖化工程は、製造プラントにおいてタンク（例えば、少なくとも４０００、４０，０００または５００，０００Ｌの容積を有するタンク）中で部分的もしくは完全に実施することができ、そして／または輸送中に、例えば鉄道車輛、タンカートラック、スーパータンカーもしくは船の船倉において、部分的もしくは完全に実施することができる。完全糖化に要する時間は、工程条件、ならびに用いられる炭水化物含有材料および酵素に依存する。糖化が、制御された条件下で製造プラントにおいて実施される場合、セルロースは、約１２〜９６時間で、実質的に完全に、糖、例えばグルコースに変換され得る。糖化が、輸送中に部分的または完全に実施される場合、糖化は、より長い時間を要し得る。
例えば開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、ＷＯ ２０１０／１３５３８０号として英語で公開され米国を指定した、２０１０年５月１８日出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３５３３１号に記載されたようなジェットミキシングを用いて、糖化中にタンク内容物が混合されるのが、一般的に好ましい。
界面活性剤の添加により、糖化の速度を増強することができる。界面活性剤の例としては、非イオン性界面活性剤、例えばＴｗｅｅｎ（登録商標）２０またはＴｗｅｅｎ（登録商標）８０ポリエチレングリコール界面活性剤、イオン性界面活性剤、または両性イオン性界面活性剤が挙げられる。
糖化により生じる糖溶液の濃度が相対的に高いこと、例えば４０重量％を超える、または５０重量％を超える、６０重量％、７０重量％、８０重量％、９０重量％または９５重量％を超えることが、一般的に好ましい。水は、例えば蒸発により除去されて、糖溶液の濃度を増大し得る。これは、出荷される容量を減少させ、溶液中での微生物増殖も阻害する。
あるいは低濃度の糖溶液が用いられてもよく、この場合、抗菌性添加剤、例えば広域抗生物質を、低濃度で、例えば５０〜１５０ｐｐｍで添加することが望ましくなり得る。他の適切な抗生物質としては、アンフォテリシンＢ、アンピシリン、クロラムフェニコール、シプロフロキサシン、ゲンタマイシン、ヒグロマイシンＢ、カナマイシン、ネオマイシン、ペニシリン、プロマイシン、ストレプトマイシンが挙げられる。抗生物質は、運搬および貯蔵中の微生物の増殖を阻害し、適切な濃度で、例えば１５〜１０００重量ｐｐｍ、例えば２５〜５００ｐｐｍ、または５０〜１５０ｐｐｍで用いることができる。糖濃度が相対的に高い場合でも、所望なら、抗生物質を含ませることができる。あるいは、防腐特性を有する抗菌性の他の添加物が、用いられてもよい。好ましくは、抗菌性添加剤（複数可）は、食品等級である。
酵素を有する炭水化物含有材料に添加される水の量を限定することにより、相対的に高濃度の溶液が得られる。例えば糖化が起こる程度を制御することにより、濃度を制御することができる。例えば、濃度は、溶液により多くの炭水化物含有材料を添加することにより、増大され得る。溶液中で生成されている糖を保持するために、界面活性剤、例えば先に議論された界面活性剤の１種を添加することができる。溶液の温度を上昇させることにより、溶解度も増大することができる。例えば、溶液は、４０〜５０℃、６０〜８０℃、またはそれを超える温度を保持することができる。
糖化剤
適切なセルロース分解酵素としては、バシラス属、ヒトヨタケ属、ミセリオフィトラ属、セファロスポリウム属、シタリジウム属、ペニシリウム属、アスペルギルス属、シュードモナス属、フミコラ属、フザリウム属、チエラビア属、アクレモニウム属、クリソスポリウム属およびトリコデルマ属の菌株由来のセルラーゼが挙げられ、特にアスペルギルス種（例えば、欧州特許公開第０４５８１６２号参照）、フミコラ・インソレンス（シタリジウム・テルモフィルムとして再分類；例えば、米国特許第４，４３５，３０７号参照）、コプリヌス・シエレウス、フザリウム・オキシスポルム、ミセリオフィトラ・テルモフィラ、メリピルス・ギガンテウス、チエラビア・テレストリス、アクレモニウム種（例えば非限定的に、Ａ．ペルシシヌム、Ａ．アクレモニウム、Ａ．ブラキペニウム、Ａ．ジクロモスポルム、Ａ．オブクラバツム、Ａ．ピンケルトニエ、Ａ．ロゼオグリセウム、Ａ．インコロラツムおよびＡ．フラツムなど）の種から選択される菌株により産生されるものが挙げられる。好ましい菌株としては、フミコラ・インソレンス ＤＳＭ１８００、フザリウム・オキシスポルム ＤＳＭ２６７２、ミセリオフィトラ・テルモフィラ ＣＢＳ１１７．６５、セファロスポリウム種 ＲＹＭ−２０２、アクレモニウム種 ＣＢＳ４７８．９４、アクレモニウム種 ＣＢＳ２６５．９５、アクレモニウム・ペルシシヌム ＣＢＳ１６９．６５、アクレモニウム・アクレモニウム ＡＨＵ９５１９、セファロスポリウム種 ＣＢＳ５３５．７１、アクレモニウム・ブラキペニウム ＣＢＳ８６６．７３、アクレモニウム・ジクロモスポルム ＣＢＳ６８３．７３、アクレモニウム・オブクラバツム ＣＢＳ３１１．７４、アクレモニウム・ピンケルトニエ ＣＢＳ１５７．７０、アクレモニウム・ロゼオグリセウム ＣＢＳ１３４．５６、アクレモニウム・インコロラツム ＣＢＳ１４６．６２、およびアクレモニウム・フラツム ＣＢＳ２９９．７０Ｈが挙げられる。セルロース分解酵素は、クリソスポリウム属、好ましくはクリソスポリウム・ルクノウエンスの菌株から得ることもできる。用いられ得る更なる菌株としては、トリコデルマ属（特に、Ｔ．ビリデ、Ｔ．リーセイおよびＴ．コニンギー）、好アルカリ性バシラス属（例えば米国特許第３，８４４，８９０号および欧州特許公開第０４５８１６２号参照）、およびストレプトミセス属（例えば、欧州特許公開第０４５８１６２号参照）が挙げられるが、これらに限らない。
酵素に加えて、またはそれと併せて、酸、塩基および他の化学物質（例えば、酸化剤）を、リグノセルロース材料およびセルロース材料を糖化するのに用いることができる。これらは、任意の組み合わせまたは順番（例えば、酵素の添加前、添加後および／または添加中）で用いることができる。例えば強い鉱酸（例えば、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４）および強塩基（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ）を用いることができる。
糖
本明細書に記載された工程において、例えば糖化後に、糖（例えば、グルコースおよびキシロース）を単離および／または精製することができる。例えば糖は、沈降、結晶化、クロマトグラフィー（例えば、擬似移動床クロマトグラフィー、高圧クロマトグラフィー）、電気透析、遠心分離、抽出、当該技術分野で公知の任意の他の単離方法、およびそれらの組み合わせにより単離および／または精製することができる。
水素添加および他の化学転換
本明細書に記載された工程は、水素添加を含み得る。例えば、グルコースおよびキシロースは、それぞれソルビトールおよびキシリトールに水素添加され得る。水素添加は、高圧（例えば、１０〜１２０００ｐｓｉ）下で、Ｈ２と併用で触媒（例えば、Ｐｔ／γ−Ａｌ２Ｏ３、Ｒｕ／Ｃ、ラネーニッケル、または当該技術分野で公知の他の触媒）の使用により遂行され得る。本明細書に記載された工程から得られた生成物の化学転換の他のタイプ、例えば有機糖由来生成物（例えば、フルフラルおよびフルフラル由来生成物）の生成を、利用することができる。糖由来生成物の化学転換は、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１２年７月３日出願の米国特許出願第１３／９３４，７０４号に記載される。
発酵
例えば酵母およびザイモモナス菌は、糖（複数可）からアルコール（複数可）への発酵または変換に用いることができる。他の微生物は、以下に議論される。発酵の至適ｐＨは、約ｐＨ４〜７である。例えば、酵母の至適ｐＨは、約ｐＨ４〜５であるが、ザイモモナス属の至適ｐＨは、約５〜６である。典型的な発酵時間は、約２４〜１６８時間（例えば２４〜９６時間）で、温度は２０℃〜４０℃（例えば、２６℃〜４０℃）の範囲内であるが、好熱性微生物では、より高温が好ましい。
幾つかの実施形態において、例えば嫌気性生物が、用いられる場合、発酵の少なくとも一部は、酸素の非存在下、例えばＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ２またはそれらの混合物などの不活性ガスで覆われて、実行される。加えて混合物は、発酵の一部または全ての間、タンクを通して流れる不活性ガスの一定したパージを有し得る。幾つかの例において、嫌気性条件が、発酵中の二酸化炭素生成により達成または保持され、更なる不活性ガスは必要とならない。
幾つかの実施形態において、発酵工程の全てまたは一部を、低分子量の糖が完全に生成物（例えば、エタノール）に変換される前に、遮断することができる。中間発酵生成物としては、高濃度の糖および炭水化物が挙げられる。糖および炭水化物は、当該技術分野で公知の任意手段により単離され得る。これらの中間発酵生成物は、ヒトまたは動物消費のための食物の調製に用いることができる。追加または代わりとして、中間発酵生成物は、ステンレス鋼の実験用ミルで微粒子径に粉砕されて、小麦粉様物質を生成することができる。ジェットミキシングを、発酵中に用いることができ、幾つかの例において、糖化および発酵は、同一タンク中で実施される。
微生物のための栄養素は、糖化および／または発酵中に添加され、例えば食物ベースの栄養素パッケージは、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１１年７月１５日出願の米国特許出願公開第２０１２／００５２５３６号に記載される。
「発酵」は、内容が全体として参照により本明細書に組み入れられる、２０１３年６月２７日公開のＰＣＴ／ＵＳ２０１２／７１０９３号、２０１２年６月２７日公開のＰＣＴ／ＵＳ２０１２／７１９０７号、および２０１２年６月２７日公開のＰＣＴ／ＵＳ２０１２／７１０８３号に開示される。
内容が全体として参照により本明細書に組み入れられる、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７４０２８号（２００７年７月２０日出願；ＷＯ２００８／０１１５９８として英語で公開され、米国を指定）に記載されているように、可動性発酵槽を利用することができる。同様に、糖化設備は、可動性であってもよい。さらに、糖化および／または発酵は、輸送中に、一部または完全に実施されてもよい。
発酵剤
発酵に用いられる微生物（複数可）は、天然由来微生物および／または遺伝子操作された微生物であってもよい。例えば微生物は、細菌（例えば非限定的に、セルロース分解性細菌など）、真菌（例えば非限定的に、酵母など）、植物、原生生物、例えば原生動物または真菌様原生生物（例えば非限定的に、粘菌など）、または藻類であってもよい。生物体が適合性である場合、生物体の混合物を利用することができる。
適切な発酵微生物は、炭水化物、例えばグルコース、フルクトース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトース、オリゴ糖または多糖を発酵生成物に変換する能力を有する。発酵微生物としては、サッカロミセス種（例えば非限定的に、Ｓ．セレビシエ（パン酵母）、Ｓ．ディスタチクス、Ｓ．ウバルムなど）、クルイベロミセス属（例えば非限定的に、Ｋ．マルキシアヌス、Ｋ．フラギリスなど）、カンジダ属（例えば非限定的に、Ｃ．シュードトロピカリスおよびＣ．ブラッシケ）、ピキア・スチピチス（カンジダ・シェハテの共通系統）、クラビスポラ属（例えば非限定的に、Ｃ．ルシタニエおよびＣ．オプンチエなど）、パチソレン属（例えば非限定的に、Ｐ．タンノフィルスなど）、ブレタンノミセス属（例えば非限定的に、Ｂ．クラウセニイ（Ｐｈｉｌｉｐｐｉｄｉｓ， Ｇ． Ｐ．， １９９６， Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｉｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｎ Ｂｉｏｅｔｈａｎｏｌ： Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｗｙｍａｎ， Ｃ．Ｅ．， ｅｄ．， Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ， Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ， ＤＣ， １７９‐２１２）など）の菌株が挙げられる。その他の適切な微生物としては、例えば、ザイモモナス・モビリス、クロストリジウム種（例えば非限定的に、Ｃ．テルモセルム（Ｐｈｉｌｉｐｐｉｄｉｓ， １９９６，上記）、Ｃ．サッカロブチラセトニクム、Ｃ．チロブチリクム、Ｃ．サッカロブチリクム、Ｃ．プニセウム、Ｃ．ベイジェルンキイおよびＣ．アセトブチリクム）、モニリエラ種（例えば非限定的に、Ｍ．ポリニス、Ｍ．トメントサ、Ｍ．マディダ、Ｍ．ニグレッセンス、Ｍ．エドセファリ（Ｍ．ｏｅｄｏｃｅｐｈａｌｉ）、Ｍ．メガチリエンシス）、ヤロウィア・リポリチカ、アウレオバシジウム種、トリコスポロノイデス種、トリゴノプシス・バリアビリス、トリコスポロン種、モニリエラアセトアブタンス種、チフラ・バリアビリス、カンジダ・マグノリエ、ウスチラギノミセテス種、シュードザイマ・ツクバエンシス、ジゴサッカロミセス属の酵母種、デバリオマイセス属、ハンセヌラ属およびピチカ属、ならびにトルラ属の黒色真菌（例えば、Ｔ．コラリナ）などが挙げられる。
更なる微生物としては、ラクトバチルスの群が挙げられる。例としては、ラクトバチルス・カゼイ、ラクトバチルス・ラムノサス、ラクトバチルス・デルブルエキイ、ラクトバチルス・プランタルム、ラクトバチルス・コリニフォルミス、例えばラクトバチルス・コリニフォルミス亜種トルケンス、ラクトバチルス・ペントサス、ラクトバチルス・ブレビスが挙げられる。他の微生物としては、ペディオコッカス・ペントサセウス（Ｐｅｄｉｏｃｏｃｕｓ ｐｅｎｏｓａｃｅｕｓ）、リゾプス・オリゼが挙げられる。
複数の生物体、例えば細菌、酵母および真菌を用いて、糖およびアルコールなどのバイオマス由来生成物をコハク酸および類似の生成物に発酵することができる。例えば生物体は、アクチノバシルス・スクシノゲネス、アナエロビオスピリルム・スクシニシプロデュセンス、マンヘイミア・スクシニシプロデュセンス、ルミノコッカス・フラベファシエンス、ルミノコッカス・アルブス、フィブロバクター・スクシノゲネス、バクテロイデス・フラギリス、バクテロイデス・ルミニコラ、バクテロイデス・アミロフィルス、バクテリオデス・スクシノゲネス、マンヘイミア・スクシニシプロデュセンス、コリネバクテリウム・グルタミカム、アスペルギルス・ニゲル、アスペルギルス・フミガーツス、ビソクラミス・ニベア、レンチヌス・デジェネ、ペシロマイセス・バリオチ、ペニシリウム・ビニフェラム、サッカロマイセス・セレビシエ、エンテロコッカス・フェカリ、プレボテラ・ルミニコラ、デバリオマイセス・ハンセニイ、カンジダ・カテヌラタＶＫＭ Ｙ−５、Ｃ．ミコデルマＶＫＭ Ｙ−２４０、Ｃ．ルゴサＶＫＭ Ｙ−６７、Ｃ．パルジゲナ（ｐａｌｕｄｉｇｅｎａ）ＶＫＭ Ｙ−２４４３、Ｃ．ウティリスＶＫＭ Ｙ−７４、Ｃ．ウティリス７６６、Ｃ．ゼイラノイデスＶＫＭ Ｙ−６、Ｃ．ゼイラノデスＶＫＭ Ｙ−１４、Ｃ．ゼイラノデスＶＫＭ Ｙ−２３２４、Ｃ．ゼイラノデスＶＫＭ Ｙ−１５４３、Ｃ．ゼイラノデスＶＫＭ Ｙ−２５９５、Ｃ．バリダＶＫＭ Ｙ−９３４、クルイベロマイセス・ウィッカーハミイＶＫＭ Ｙ−５８９、ピキア・アノマラＶＫＭ Ｙ−１１８、Ｐ．ベッセイイＶＫＭ Ｙ−２０８４、Ｐ．メディアＶＫＭ Ｙ−１３８１、Ｐ．ギリエルモンディＨ−Ｐ−４、Ｐ．ギリエルモンディ９１６、Ｐ．イノシトボラＶＫＭ Ｙ−２４９４、サッカロマイセス・セレビシエＶＫＭ Ｙ−３８１、トルロプシス・カンジダ１２７、Ｔ．カンジダ４２０、ヤロウイア・リポリティカ１２ａ、Ｙ．リポリティカＶＫＭ Ｙ−４７、Ｙ．リポリティカ６９、Ｙ．リポリティカＶＫＭ Ｙ−５７、Ｙ．リポリティカ２１２、Ｙ．リポリティカ３７４／４、Ｙ．リポリティカ５８５、Ｙ．リポリティカ６９５、Ｙ．リポリティカ７０４、およびこれらの生物体の混合物から選択することができる。
多くのそのような微生物菌株は、商業的に、または寄託機関、幾つか挙げるとＡＴＣＣ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｙｐｅ Ｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ、 米国バージニア州マナサス所在）、ＮＲＲＬ（Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｖｉｃｅ Ｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ， Ｐｅｏｒｉａ、米国イリノイ州ピオリア所在）またはＤＳＭＺ（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｓａｍｍｌｕｎｇ ｖｏｎ Ｍｉｋｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｅｎ ｕｎｄ Ｚｅｌｌｋｕｌｔｕｒｅｎ ＧｍｂＨ、ドイツ ブラウンシュバイク所在）などを通して、公的に入手可能である。
市販の酵母としては、例えばＲｅｄ Ｓｔａｒ（登録商標）／Ｌｅｓａｆｆｒｅ Ｅｔｈａｎｏｌ Ｒｅｄ（米国のＲｅｄ Ｓｔａｒ／ＬｅｓａｆｆｒｅＡから入手可能）、ＦＡＬＩ（登録商標）（米国のＢｕｒｎｓ Ｐｈｉｌｉｐ Ｆｏｏｄ Ｉｎｃ．，のＦｌｅｉｓｃｈｍａｎｎ’ｓ Ｙｅａｓｔ， ａ ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能）、ＳＵＰＥＲＳＴＡＲＴ（登録商標）（Ａｌｌｔｅｃｈ、現在のＬａｌｅｍａｎｄから入手可能）、ＧＥＲＴ ＳＴＲＡＮＤ（登録商標）（スウェーデンのＧｅｒｔ Ｓｔｒａｎｄ ＡＢから入手可能）およびＦＥＲＭＯＬ（登録商標）（ＤＳＭ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能）が挙げられる。
蒸留
こでまで記載された通り、発酵後、得られた流体は、例えば「ビールカラム」を用いて蒸留されて、大部分の水および残留固体からエタノールおよび他のアルコールを分離し得る。ビールカラムを出る蒸気は、例えば３５重量％エタノールであり、精留塔に供給することができる。精留塔からのほぼ共沸混合性（９２．５％）のエタノールおよび水の混合物は、蒸気相分子ふるいを用いて、純（９９．５％）エタノールに精製することができる。ビールカラム底は、三重効用蒸発器の第一効用に送出することができる。精留塔還流冷却器は、この第一効用のために熱を提供することができる。第一効用後、固体は、遠心分離器を用いて分離して、回転式乾燥機で乾燥することができる。遠心分離流出液の一部（２５％）は、発酵に再循環され、残りは第二および第三蒸発器効用に送出することができる。蒸発器凝縮物のほとんどが、かなり透明な凝縮物として該工程に戻され、小部分が、廃水処理に分けられて、低沸点化合物の蓄積を防止することができる。
炭化水素含有材料
本明細書に記載された方法およびシステムを使用する他の実施形態において、例えばバイオマスと混合された、炭化水素含有材料を加工することができる。本明細書に記載された任意の工程は、本明細書に記載された任意の炭化水素含有材料を処理するのに用いることができる。本明細書で用いられる「炭化水素含有材料」は、油砂、油頁岩、タールサンド、粉炭、石炭スラリー、ビチューメン、様々なタイプの石炭、ならびに炭化水素成分および固形分の両方を含む他の天然由来および合成材料を含むことを意味する。固形分としては、岩、砂、粘土、石、沈泥、掘削スラリー、または他の固体有機物および／もしくは無機物を挙げることができる。その用語は、掘削廃棄物および副産物などの廃棄生成物、精錬された廃棄物および副産物、または炭化水素成分を含む他の廃棄生成物、例えばアスファルトシングルおよび被覆、アスファルト舗装なども包含し得る。
運搬システム
様々な運搬システムを用いて、バイオマス材料を、例えば議論された通り保管庫へ、そして保管庫内の電子ビームの下に運搬することができる。模範的コンベヤは、ベルトコンベヤ、空気式コンベヤ、スクリューコンベヤ、カート、列車、線路上の列車またはカート、エレベータ、フロントローダ、バックホー、クレーン、様々なスクレーパおよびショベル、トラック、ならびに投入デバイスを用いることができる。例えば振動コンベヤは、本明細書に記載された様々な工程で用いることができる。振動コンベヤは、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１３年１０月１０日出願のＰＣＴ／ＵＳ２０１３／６４２８９号に記載される。
振動コンベヤは、材料を広げて、コンベヤトラフの表面で均一な層を生成するのに、特に有用である。例えば最初の原料は、少なくとも４フィートの高さ（例えば、少なくとも約３フィート、少なくとも約２フィート、少なくとも約１フィート、少なくとも約６インチ、少なくとも約５インチ、少なくとも約４インチ、少なくとも約３インチ、少なくとも約２インチ、少なくとも約１インチ、少なくとも約１／２インチ）およびコンベヤの幅よりも小さい全長（例えば、約１０％未満、約２０％未満、約３０％未満、約４０％未満、約５０％未満、約６０％未満、約７０％未満、約８０％未満、約９０％未満、約９５％未満、約９９％未満）になり得る材料の堆積を形成することができる。振動コンベヤは、材料を、好ましくは先に議論された通り、コンベヤトラフの幅全体にかけ、均一な厚さを有するように、広げることができる。幾つかの例において、更なる展延方法が、有用になり得る。例えば散布スプレッダ、滴下スプレッダ（例えば、ＣＨＲＩＳＴＹ ＳＰＲＥＡＤＥＲ（商標））またはそれらの組み合わせなどのスプレッダを用いて、広い面積に原料を滴下すること（例えば、配置すること、注入すること、ばらまくこと、および／または振りかけること）ができる。場合によりスプレッダは、振動コンベヤ上に広いシャワーまたはカーテンとしてバイオマスを送達することができる。さらに、第一のコンベヤ（例えば、第一のコンベヤは原料の照射において用いられる）から上流の第二のコンベヤが、第一のコンベヤ上にバイオマスを滴下することができ、そこで第二のコンベヤが、第一のコンベヤよりも小さい、運搬方向に対して横方向の幅を有し得る。特に第二のコンベヤが、振動コンベヤである場合、原料は、第二のコンベヤおよび第一のコンベヤの活動により広げられる。幾つかの任意選択の実施形態において、第二のコンベヤは、斜め方向に切断された端部から吐出されるようになっており（例えば、４：１比で斜めに切断）、材料が広いカーテンとして（例えば、第二のコンベヤの幅よりも広い）第一のコンベヤに滴下することができる。スプレッダ（例えば、散布スプレッダ、滴下スプレッダ、コンベヤ、またはクロスカット振動コンベヤ）によるバイオマスの最初の滴下エリアは、第一の振動コンベヤの幅全体に広がり得るか、またはこの幅の一部に広がり得る。材料は、コンベヤに滴下されると、コンベヤの振動により、さらに均一に広げられて、好ましくはコンベヤの幅全体が、バイオマスの均一層で覆われるようになる。幾つかの実施形態において、スプレッダの組み合わせを使用することができる。原料を広げる幾つかの方法は、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２００２年７月２３日に出願され２００６年１２月２６日に公開された米国特許第７，１５３，５３３号に記載される。
一般に、電子ビームを通って可能な限り急速に材料を運搬し、処理能力を最大にすることが好ましい。例えば材料は、少なくとも１フィート／分、例えば少なくとも２フィート／分、少なくとも３フィート／分、少なくとも４フィート／分、少なくとも５フィート／分、少なくとも１０フィート／分、少なくとも１５フィート／分、少なくとも２０フィート／分、少なくとも２５フィート／分、少なくとも３０フィート／分、少なくとも４０フィート／分、少なくとも５０フィート／分、少なくとも６０フィート／分、少なくとも７０フィート／分、少なくとも８０フィート／分、少なくとも９０フィート／分の速度で運搬することができる。運搬の速度は、ビーム電流および目的となる照射線量に関係し、例えば、５．５フィート幅のコンベヤに１／４インチ厚のバイオマスを１００ｍＡで広げる場合、コンベヤは、約２０フィート／分で移動して、有用な照射線量を提供することができ（例えば、１パスで約１０Ｍｒａｄ）、５０ｍＡでは、コンベヤは、約１０フィート／分で移動して、ほぼ同じ照射線量を提供することができる。
材料を運搬し得る速度は、運搬される材料の形状および重量、ならびに所望の処理に依存する。材料、例えば粒子材料を流す場合、振動コンベヤでの運搬には特に実行し易い。運搬速度は、例えば少なくとも１００ポンド／時間（例えば、少なくとも５００ポンド／時間、少なくとも１０００ポンド／時間、少なくとも２０００ポンド／時間、少なくとも３０００ポンド／時間、少なくとも４０００ポンド／時間、少なくとも５０００ポンド／時間、少なくとも１００００ポンド／時間、少なくとも１５０００ポンド／時間、または少なくとも２５０００ポンド／時間）になり得る。幾つかの典型的な運搬速度は、約１０００〜１０，０００ポンド／時間（例えば、約１０００〜８，０００ポンド／時間、約２０００〜７，０００ポンド／時間、約２０００〜６，０００ポンド／時間、約２０００〜５，０００ポンド／時間、約２０００〜４，５００ポンド／時間、約１５００〜５，０００ポンド／時間、約３０００〜７，０００ポンド／時間、約３０００〜６，０００ポンド／時間、約４０００〜６，０００ポンド／時間および約４０００〜５，０００ポンド／時間）になり得る。典型的な運搬速度は、材料の密度に依存する。例えば密度約３５ポンド／フィート３および運搬速度約５０００ポンド／時間のバイオマスの場合、材料は、約１４３フィート３／時間の速度で運搬され、材料が１／４インチ厚で、５．５フィート幅のトラフに入れられる場合、材料は約１２５０フィート／時間（約２１フィート／分）の速度で運搬される。それゆえ材料を運搬する速度は、大きく変動し得る。好ましくは例えば１／４インチ厚のバイオマスは、約５〜１００フィート／分（例えば、約５〜１００フィート／分、約６〜１００フィート／分、約７〜１００フィート／分、約８〜１００フィート／分、約９〜１００フィート／分、約１０〜１００フィート／分、約１１〜１００フィート／分、約１２〜１００フィート／分、約１３〜１００フィート／分、約１４〜１００フィート／分、約１５〜１００フィート／分、約２０〜１００フィート／分、約３０〜１００フィート／分、約４０〜１００フィート／分、約２〜６０フィート／分、約３〜６０フィート／分、約５〜６０フィート／分、約６〜６０フィート／分、約７〜６０フィート／分、約８〜６０フィート／分、約９〜６０フィート／分、約１０〜６０フィート／分、約１５〜６０フィート／分、約２０〜６０フィート／分、約３０〜６０フィート／分、約４０〜６０フィート／分、約２〜５０フィート／分、約３〜５０フィート／分、約５〜５０フィート／分、約６〜５０フィート／分、約７〜５０フィート／分、約８〜５０フィート／分、約９〜５０フィート／分、約１０〜５０フィート／分、約１５〜５０フィート／分、約２０〜５０フィート／分、約３０〜５０フィート／分、約４０〜５０フィート／分）の速度で運搬される。例えば電子ビーム（例えば、シャワー、照射野）の下を通過する時に材料の一定した照射の維持を支援するために、材料が一定速度で運搬されることが好ましい。
記載された振動コンベヤは、材料をふるい分けて選別するためのふるいを含むことができる。トラフの側面または底部の開口部を、例えばサイズまたは形状により、特定材料を選別、選択または除去するために用いることができる。幾つかのコンベヤは、支持構造への動的力を低減するために、釣合い重りを有する。幾つかの振動コンベヤは、螺旋エレベータとして構成され、表面のあたりで湾曲するように設計され、そして／または１つのコンベヤから他方のコンベヤに材料を滴下するように（例えば、段階的、カスケードまたは一連の段もしくは階段として）設計されている。材料を運搬することに加えて、コンベヤは、ふるい分け、分離、選別、分類、分配、サイズわけ、検閲、抜き取り、金属除去、凍結、ブレンド、混合、配列、加熱、蒸解、乾燥、脱水、浄化、洗浄、濾過、クエンチング、コーティング、除塵、および／または供給のために単独で、または他の設備もしくはシステムと連結させて、使用することができる。コンベヤは、カバー（例えば、防塵カバー）、側部吐出ゲート、底部吐出ゲート、特別なライナー（例えば、抗粘着性、ステンレス鋼、ゴム、特注のスチール、および／または溝付き）、分離したトラフ、クエンチプール、ふるい、穿孔プレート、検出器（例えば、金属検出器）、高温設計、食品等級の設計、ヒータ、乾燥機および／または冷却器を含むこともできる。加えてトラフは、様々な形状、例えば平坦な底部、Ｖ字形の底部、最上部のフランジ、湾曲した底部、いずれかの方向に隆起のある平板、管状、半円形、覆い付き、またはこれらのいずれかの組み合わせであってもよい。特に該コンベヤは、照射システムおよび／または設備と連結することができる。
コンベヤ（例えば、振動コンベヤ）は、耐腐食性材料で作製することができる。コンベヤは、ステンレス鋼（例えば、３０４、３１６ステンレス鋼、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）合金およびＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）合金）を含む構造材料を使用することができる。例えばＨｙｎｅｓ（米国インディアナ州コーコモー所在）のＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）耐腐食性合金、例えばＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｂ−３（登録商標）合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）ＨＹＢＲＩＤ−ＢＣ１（登録商標）合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｃ−４合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｃ−２２（登録商標）合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｃ−２２ＨＳ（登録商標）合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｃ−２７６合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｃ−２０００（登録商標）合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｇ−３０（登録商標）合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｇ−３５（登録商標）合金、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｎ合金およびＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）ＵＬＴＩＭＥＴ（登録商標）合金。
振動コンベヤは、非粘着性の剥離コーティング、例えばＴＵＦＦＬＯＮ（商標）（Ｄｕｐｏｎｔ、米国デラウエア所在）を含むことができる。振動コンベヤは、耐腐食性コーティングを含むこともできる。例えば、Ｍｅｔａｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｃｏｒｐ（米国テキサス州ヒューストン所在）から供給され得るコーティングなど、例えばフルオロポリマーＸＹＬＡＮ（登録商標）、二硫化モリブデン、エポキシフェノール、リン酸第一鉄金属コーティング、エポキシ用のポリウレタン高光沢トップコート 、無機亜鉛、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＰＳ／ＲＹＴＯＮ（登録商標）、フッ素化エチレンプロピレン、ＰＶＤＦ／ＤＹＫＯＲ（登録商標）、ＥＣＴＦＥ／ＨＡＬＡＲ（登録商標）およびセラミックエポキシコーティング。コーティングは、プロセスガス（例えば、オゾン）、化学腐食、点食、焼き付き腐食および酸化への耐性を改善することができる。
場合により、本明細書に記載された運搬システムに加えて、１つ以上の他の運搬システムが取り囲まれていてもよい。囲みを利用する場合、取り囲まれた運搬システムは、酸素レベルの低い大気中に保持されるように、不活性ガスでパージさせることもできる。酸素レベルを低く保つことで、幾つかの例において反応性および毒性により望ましくない、オゾンの形成が回避される。例えば酸素は、約２０％未満（例えば、約１０％未満、約１％未満、約０．１％未満、約０．０１％未満または約０．００１％未満の酸素）になり得る。パージは、非限定的に窒素、アルゴン、ヘリウムまたは二酸化炭素などの不活性ガスを用いて実施することができる。これは、液体供給源（例えば、液体窒素またはヘリウム）の蒸発により供給すること、そのものの位置で空気から発生もしくは分離すること、またはタンクから供給することができる。不活性ガスは、再循環することができ、任意の残留酸素を、銅触媒床などの触媒を用いて除去することができる。あるいはパージと、再循環と、酸素除去の組み合わせを、酸素レベルを低く保つために実施することができる。
取り囲まれたコンベヤは、バイオマスと反応し得る反応性ガスでパージすることもできる。これは、照射工程の前、照射工程中または照射工程後に実施することができる。反応性ガスは、亜酸化窒素、アンモニア、酸素、オゾン、炭化水素、芳香族化合物、アミド、過酸化物、アジド、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、リン化物、ホスフィン、アルシン、スルフィド、チオール、ボラン、および／または水素化物であってもよいが、これらに限らない。反応性ガスは、例えば照射（例えば、電子ビーム、ＵＶ照射、マイクロ波照射、加熱、ＩＲ線）により、囲みの中で活性化させて、反応性ガスをバイオマスと反応させることができる。バイオマスそのものは、例えば照射により、活性化することができる。好ましくはバイオマスは、電子ビームにより活性化されてラジカルを生成し、その後、例えばラジカルカップリングまたはクエンチングにより、活性化または不活性化反応性ガスと反応させる。
取り囲まれたコンベヤに供給されたパージガスは、例えば約２５℃未満、約０℃未満、約−４０℃未満、約−８０℃未満、約−１２０℃未満に冷却することもできる。例えばガスは、液体窒素などの圧縮ガスから蒸発させること、または固体二酸化炭素から昇華させることができる。別の例として、ガスは冷凍機により冷却することができ、またはコンベヤの一部もしくは全体を冷却することができる。
他の実施形態
本明細書で議論された任意の材料、加工または加工された材料を用いて、複合体、充填剤、結合剤、可塑性添加剤、吸着剤および制御放出剤などの生成物および／または中間体を作製することができる。該方法は、例えば圧力および熱を材料に加えることによる、高密度化を含むことができる。例えば複合体は、繊維性材料を樹脂またはポリマーと混和することにより作製することができる。例えば放射線架橋性樹脂、例えば熱可塑性樹脂を繊維性材料と混和して、繊維性材料／架橋性樹脂の混和物を提供することができる。そのような材料は、例えば建築材料、保護シート、コンテナおよび他の構造材料（例えば、鋳造および／または押出生成物）として有用になり得る。吸収剤は、例えばペレット、チップ、繊維および／またはシートの形態であってもよい。吸着剤を、例えばペット用寝床材、梱包材として、または汚染制御システムにおいて用いることができる。制御放出性マトリックスは、例えばペレット、チップ、繊維および／またはシートの形態であってもよい。制御放出性マトリックスは、例えば薬物、殺生物剤、芳香剤を放出するために用いることができる。例えば複合体、吸収剤および制御放出剤、ならびにそれらの使用は、開示全体が参照により本明細書に組み入れられる、２００６年３月２３日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１０６４８号および２０１１年１１月２２日出願の米国特許第８，０７４，９１０号に記載される。
幾つかの例において、バイオマス材料は、例えば加速された電子を用いて、第一のレベルで処理されて難分解性を低下させ、１種以上の糖（例えば、キシロース）を選択的に放出する。バイオマスは、その後、第二のレベルに処理されて、１種以上の他の糖（例えば、グルコース）を放出することができる。場合によりバイオマスは、処理間で乾燥させることができる。処理は、化学処理および生化学処理を施して、糖を放出することができる。例えばバイオマス材料は、約２０Ｍｒａｄ未満（例えば、約１５Ｍｒａｄ未満、約１０Ｍｒａｄ未満、約５Ｍｒａｄ未満、約２Ｍｒａｄ未満）のレベルに処理され、その後、１０％未満（例えば、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満、約０．７５％未満、約０．５０％未満、約０．２５％未満）の硫酸を含む硫酸溶液で処理されて、キシロースを放出することができる。例えば溶液に放出されるキシロースを固体から分離し、場合により固体を溶媒／溶液（例えば、水および／または酸性化水）で洗浄することができる。場合により固体を、例えば空気中、および／または真空下で場合により加熱しながら（例えば、約１５０℃未満、約１２０℃未満）で水分量約２５重量％未満（約２０重量％未満、約１５重量％未満、約１０重量％未満、約５重量％未満、）に乾燥させることができる。その後、固体を約３０Ｍｒａｄ未満（例えば、約２５Ｍｒａｄ未満、約２０Ｍｒａｄ未満、約１５Ｍｒａｄ未満、約１０Ｍｒａｄ未満、約５Ｍｒａｄ未満、約１Ｍｒａｄ未満または全くない）のレベルで処理し、その後、酵素（例えば、セルラーゼ）で処理して、グルコースを放出することができる。グルコース（例えば、溶液中グルコース）を、残留固体から分離することができる。その後、固体をさらに加工して、例えばエネルギーまたは他の生成物（例えば、リグニン由来生成物）を生成するのに用いることができる。
本明細書に記載された材料を濾過するための任意選択の実施形態は、回転式加圧フィルターおよび／または真空ベルトフィルターを利用することを含む。糖化材料は、この設備を用いて濾過され、一般には生成物の糖が、固体から分離される。その設備は、濾過された固体の保持された糖を洗浄する手段を提供する。濾過ケークがエネルギーのために用いること、リグニン由来生成物などの貴重な成分のために利用すること、または更なるバイオプロセシングのために再循環することができる。
図４Ａに、回転式加圧フィルター４００の分解斜視図を示す。フィルタードラム４１０は、加圧密閉されたハウジング４２０において、無限に変動可能な速度で、例えば湾曲した破線の矢印に示された方向に、連続して回転する。ドラムは、例えばロータリー真空ドラム式濾過装置に関してこれまでに記載された通り、フィルター布で覆われている。原料（例えば、糖化バイオマス）が、ドラムハウジングの底部に配設された口（図４Ｂから４Ｅに示す）からドラムの内側に入る。ドラムとハウジングの間の環状の空間は、パッキン箱により側面に密閉され、分離要素により耐圧性の分室に分割されている。ドラムの表面は、制御ヘッド４５０を通して排液パイプ４４０に流体連通しているフィルターセル４３０からなる。原料は、フィルターセルを通して排液パイプに付勢され、濾過された液体生成物として、矢印Ｂに示された通り口４１４を出る（例えばその矢印は、糖化材料から得られた濾過糖溶液の流れを示す）。矢印Ａは、矢印Ａに示された通り、口４１２を通って進入する乾燥ガス（例えば、空気、窒素、過熱蒸気をはじめとする蒸気）を示す（例えばその矢印は、フィルターセル４３０を通して液体を付勢しながら、ドラムの表面で固体を乾燥させるガスの流れを示す）。濾過ケークは、ドラム表面から除去されて、吐出口４１６から出る。
加圧フィルターを通した加工方法の詳細を、側面の部分断面図４Ｂ、４Ｃ、４Ｄおよび４Ｅにより詳細に示す。図４Ｂは、原料を投入し、フィルターデバイスを利用して濾過するステップを示す。直線の矢印Ｃに示される通り、原料（例えば、糖化材料）は、口５１０から連続的に供給される。材料が、連続的に、ドラムの下からフィルターに加わる圧力の下で供給される。フィルターセルの中では、濾過ケーク５２０が、フィルター要素の表面に形成し、ドラムの回転（例えば、湾曲した矢印に示される回転方向）により流動分室に運搬される。濾液は、セルを出てパイプ４４０を含むパイプシステムから制御ヘッドに排出される。図４Ｃに、濾過ケークを洗浄するステップを示している。場合により、例えば適用例に応じて、洗浄、抽出または蒸発を、１つ以上の段階で実施することができる。各分室は、口５２２の先で回転するため、洗浄流体は、黒い矢印Ｄに示される通り、ケークを通してパイプシステムに付勢される。例えば洗浄流体は、水であってもよく、場合により消泡剤、キレート化剤、粘度調整剤、界面活性剤および／またはｐＨ調整剤（例えば、酸、塩基、緩衝剤）などの添加剤を含み得る。洗浄流体は、加熱または冷却されることで、場合により抽出工程を支援することができ、例えば蒸気を利用することができる。洗浄流体は、パイプシステムから制御ヘッドに排出される。可能な限り多くの可溶性成分（例えば、糖）を抽出することが望ましくなり得るが、成分の希釈は考慮されなければならず、例えば、成分の過剰な希釈は、実用的でない場合がある。図４Ｄに、ケーク乾燥ステップを示す。これまで議論された通り、圧縮空気、窒素または蒸気などのガスは、配管システム内にそして制御ヘッドに流体を付勢しながら濾過ケークを乾燥させるように、口４１２を流れるように生成することができる。図４Ｅに、ドラム表面からケークを吐出するステップを示す。濾過ケークの吐出は、加圧されていない吐出ゾーンで行われる。吐出ゾーンは、必要に応じて、気密フードを含むことができる。ケークは、例えば逆流により、そして場合により可動性スクレーパにより、吐出される。その後、フィルター布を、洗浄することができる。フィルター布５５０は、口４１６から除去される。ケークを連続で、または要求に応じて浄化するための、例えば洗浄流体で洗浄するためのデバイスを含めることもでき、その流体組成物は、これまで記載された通りである。
本明細書に記載された材料を濾過するための別の任意選択の実施形態は、インデクシングベルトフィルター（例えば、真空ベルトフィルター）を利用することを含む。図５Ａに、インデクシングベルトフィルター６００の正面図を示す。この濾過システムは、エンドレスフィルターベルト６０２を含む（例えば、テンションローラにより輪状になっている）。フィルターベルトは、フィルター布を含むか、またはフィルター布である（例えば、ロータリー真空ドラム式濾過に関してこれまで記載された通り）。原料は、ベルトに連続的に、または段階的に供給することができる。ベルトは、矢印により示された方向に段階的に移動する。真空トレー６１４は、適正な位置で、装置の構成部分（例えば、ローラ、ドライブモータ、トレーおよびフィルターベルト）を支持するフレームに固定されている。原料を伴うフィルターベルトは、トレーの上を段階的に移動する。ベルトが停止する各時間に、濾液が下方に吸い込まれる。次に真空が停止して、フィルターベルトが開放されて、再度前進することができる（例えば、反復的（ｉｎｄｅｘｅｄ）または段階的に）。濾過ケークがベルトの最上部に形成され、洗浄（同時または向流）、再スラリー化、蒸煮、抽出、真空乾燥および加圧による更なる処理を受けることができる。洗浄ろ液（例えば、糖水）は、各真空トレーから個別に回収され、再度加工することができる。図示され、一部記載された通り、フィルターシステムは、異なる工程を行うゾーンまたは相に区分することができる。相６１０では、原料は、フィルターベルトに適用され、相６４０は、洗浄を含み、相６６０は、乾燥ステップを含み、相６８０は、ケーク吐出ステップである。各ステップの詳細を、図５Ｂ、５Ｃ、５Ｄおよび５Ｅを参照して記載する。
フィルタートレー６１４は、フレームに固定されており、ベルトと共に移動しない。トレーは、供給エリア６１０からケーク吐出エリア６８０の前までの全長の上でフィルターベルトの下に設置される。トレーは、ベルトを支持しているが、液体を通過させることができる。例えばベルトと接触している表面は、液体を通過させるための支持グリッド６１９を含むことができる。支持グリッドの下に配置されているのは、濾液回収溝６１５である。
図５Ｂに、原料６１２（例えば、糖化バイオマス）がベルトフィルター６０２の表面に添加されるステップおよびゾーンを示す。ベルトは各トレーにより支持されているため、重力、そして場合によりベルトの下に加えられた真空の作用により、濾過が行われる。液体は、トレーから離れたグリッド表面６１９を通り、例えば白抜きの矢印により示される通り流れ、回収することができる。最初の排出ステップが完了すると、濾過ケーク６１７が、フィルターベルト上に層を形成し、黒い矢印により示される通りの方向に前方に漸次、運搬される。
図５Ｃに、洗浄ステップまたはゾーンを示している。この相では、固体と共に残留する濾過ケーク中の可溶性成分を、洗い流すことができる。例えば糖は、水溶液を適用することにより抽出することができる。該溶液は、水または水と添加剤であってもよい。例えば、消泡剤、キレート化剤、粘度調整剤、界面活性剤および／またはｐＨ調整剤（例えば、酸、塩基、緩衝剤）などこれまでに記載された添加剤。洗浄流体は、場合により抽出工程を支援するために加熱または冷却することができ、例えば蒸気さえも用いることができる。該流体は、６４２に描かれた通り濾過ケーク上に注ぐことができ、または６４４に描かれた通り噴霧することができる（例えば、液滴、ミスト、さらには蒸気として）。可能な限り多くの可溶性成分を抽出することが望ましくなり得るが、実践を考慮すると、回収された成分を過剰に希釈することを含まなくてもよい。洗浄は、これまでの相と同様に、真空によりトレーを通して誘導することができる。洗浄物は、白抜きの矢印により示される方向に流れ、更なる加工のために回収される（例えば、第一の相から得られた第一の糖水と混和される、再循環される、そして／または濃縮される）。幾つかの任意選択の実施形態において、第二の相から得られた洗浄液は、抽出された成分の特定の濃度に達するまで（例えば、少なくとも１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％の糖）再使用される。
図５Ｄに、これまで記載された通りベルトの下側に真空を加えることにより乾燥が実施され得るステップおよびゾーンを示している。場合により高温空気または蒸煮フード６６２を、用いることができる。例えば高温の蒸気を、アプリケータ６６４を通して注入することができる。場合により機械的な乾燥手段を利用することができる。例えば加圧デバイス６６６を利用することができる。場合により加圧デバイスは、例えば濾過ケークと接触している加圧デバイス表面が加熱される、熱加圧デバイスであってもよい。液体または流体（例えば、蒸気などのガス）を、白抜きの矢印により示される通り流れるように生成して、これまで議論された通り更なる加工または再循環のために回収することができる。
図５Ｅに、ケーク吐出およびベルト浄化区分を示す。濾過ケークは、吐出ローラ６８２と６８４の間に吐出される。ローラ６８６のベルトに依然として付着している任意のケーク残渣６８８を剥離するスクレーパを設置することができる。濾過ケーク６１７および残渣６８８は、回収して、さらに加工することができる。洗浄ステーション６９０で、ベルトが第一のゾーン６１０に戻る前に、フィルターベルトを洗浄および／または調整することができる。
回転式加圧フィルターおよびインデクシングベルトフィルターは、ＢＨＳ−Ｓｏｎｔｈｏｆｅｎ Ｉｎｃ．（ノースカロライナ州シャーロット所在）から購入することができ、設計または改良して用いることができる。これらそれぞれの１つ以上を、記載された濾過法において用いることができる。例えば濾過補助材を、用いることができる。例えばこれらそれぞれの１つ以上を用いて、図３Ａ、３Ｂまたは３Ｃに記載された濾過要素のいずれかと置き換えることができる。例えばＲＶＤＦ３４０、遠心分離機３５０、スクリーナ３６０を、回転式加圧フィルターおよび／またはインデクシングベルトフィルターと置き換えることができる。場合により、または追加として、１つ以上の回転式加圧フィルターおよび／または１つ以上のインデクシングベルトフィルターを、議論された濾過要素に加えて使用することができる。例えばインデクシングベルトフィルターを、図３Ｃに記載されたスクリーナ３６０と蒸留３３０の間に挿入することができ、または回転式加圧フィルターを、図３Ｂに記載された蒸留３３０の後、およびＲＶＤＦの前に挿入することができる。
香味剤、芳香剤および着色剤
例えば本明細書に記載された工程、システムおよび／または設備により生成される、本明細書に記載された生成物および／または中間体のいずれかを、香味剤、芳香剤、着色剤および／またはこれらの混合物と混和することができる。例えば、糖、有機酸、燃料、ポリオール、例えば糖アルコール、バイオマス、繊維および複合体（場合により香味剤、芳香剤および／または着色剤と共に）の任意の１種以上を、混和（例えば、製剤、混合または反応）することができ、または他の生成物を作製するのに用いることができる。例えば１種以上のそのような生成物を用いて、石鹸、洗剤、キャンディー、飲料（例えば、コーラ、ワイン、ビール、リキュール、例えばジンまたはウォッカ、スポーツ飲料、コーヒー、紅茶）、シロップ医薬品、接着剤、シート（例えば、織物、不織布、フィルター、ティッシュ）および／または複合体（例えば、板）を作製することができる。例えば１種以上のそのような生成物を、ハーブ、花、花びら、スパイス、ビタミン、ポプリ、または蝋燭と混和することができる。例えば製剤、混合または反応させた混和物は、グレープフルーツ、オレンジ、アップル、ラズベリー、バナナ、レタス、セロリ、シナモン、チョコレート、バニラ、ペパーミント、ミント、玉ねぎ、にんにく、胡椒、サフラン、生姜、ミルク、ワイン、ビール、紅茶、赤身の牛肉、魚、二枚貝、オリーブオイル、ココナッツ脂肪、豚脂、バター脂肪、ビーフブイヨン、マメ科植物、ジャガイモ、マーマレード、ハム、コーヒーおよびチーズの香味剤／芳香剤を有することができる。
香味剤、芳香剤および着色剤は、任意の量、例えば約０．００１重量％〜約３０重量％、例えば約０．０１重量％〜約２０重量％、約０．０５重量％〜約１０重量％、または約０．１重量％〜約５重量％添加することができる。これらは、任意の手段および任意の順序または連続で（例えば、撹拌、混合、乳化、ゲル化、注入、加熱、音波処理、および／または懸濁）製剤、混合および／または反応させることができる（例えば、本明細書に記載される任意の１種以上の生成物または中間体と）。充填剤、結合剤、乳化剤、抗酸化剤、例えばタンパク質のゲル、デンプンおよびシリカを、用いることもできる。
一実施形態において、照射により生成された反応部位が香味剤、芳香剤および着色剤の反応適合性部位と反応し得るようにバイオマスを照射した直後に、香味剤、芳香剤および着色剤をバイオマスに添加することができる。
香味剤、芳香剤および着色剤は、天然および／または合成材料であってもよい。これらの材料は、化合物、組成物またはこれらの混合物のうちの１つ以上であってもよい（例えば、複数の化合物の製剤または天然組成物）。場合により香味剤、芳香剤、抗酸化剤および着色剤は、例えば発酵工程（例えば、本明細書に記載された糖化材料の発酵）から、生物学的に誘導することができる。代わりまたは追加として、これらの香味剤、芳香剤および着色剤は、生物体の全体（例えば、植物、真菌、動物、細菌または酵母）または生物体の一部から採取することができる。生物体は、回収および／または抽出されて、本明細書に記載された方法、システムおよび設備を用いること、高温抽出、超臨界流体抽出、化学的抽出（例えば、酸および塩基を含む溶媒または反応性抽出）、機械的抽出（例えば、圧迫、破砕、濾過）、酵素の使用、出発原料を破壊するような細菌の使用、ならびにこれらの方法の組み合わせなど任意の手段により、色、香味剤、芳香剤および／または抗酸化剤を提供することができる。該化合物は、化学反応、例えば糖（例えば、本明細書に記載された通り生成される）とアミノ酸との混和（メイラード反応）により誘導することができる。香味剤、芳香剤、酸化剤および／または着色剤は、本明細書に記載された方法、設備またはシステムにより生成される中間体および／または生成物、例えばエステルおよびリグニン由来生成物であってもよい。
香味剤、芳香剤または着色剤の幾つかの例が、ポリフェノールである。ポリフェノールは、多くの果物、野菜、穀粒および花の赤色、紫色および青色着色剤を担う顔料である。ポリフェノールは、抗酸化性も有することができ、多くの場合、苦味を有する。抗酸化性は、これらを重要な防腐剤にする。ポリフェノールの分類に、フラボノイド、例えばアントシアニジン、フラバノノール、フラバン−３−オール、フラバノンおよびフラバノノールである。用いられ得る他のフェノール性化合物としては、フェノール酸およびそのエステル、例えばクロロゲン酸および高分子タンニンが挙げられる。
着色剤のうち、無機化合物、無機質または有機化合物、例えば二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、カドミウムイエロー（例えば、ＣｄＳ）、カドミウムオレンジ（例えば、若干のＳｅを含むＣｄＳ）、アリザリンクリムゾン（例えば、合成または非合成ローズマダー）、ウルトラマリン（例えば、合成ウルトラマリン、天然ウルトラマリン、合成ウルトラマリンバイオレット）、コバルトブルー、コバルトイエロー、コバルトグリーン、ビリジアン（例えば、酸化クロム（ＩＩＩ）水和物）、黄銅鉱、コニカルコ石、コルヌビア石、コーンウォール石およびリロコナイトを用いることができる。カーボンブラックおよび自己分散型ブラックなどの黒色顔料を用いてもよい。
用いられ得る幾つかの香味剤および芳香剤としては、アカレアＴＢＨＱ、アセットＣ−６、アリルアミルグリコラート、α−テルピネオール、アンブレットリド、アンブリノール９５、アンドラン、アフェルメート、アップルライド（ＡＰＰＬＥＬＩＤＥ）、ＢＡＣＤＡＮＯＬ（登録商標）、ベルガマル、β−イオノンエポキシド、β−ナフチルイソブチルエーテル、ビシクロノナラクトン、ＢＯＲＮＡＦＩＸ（登録商標）、カントキサール、ＣＡＳＨＭＥＲＡＮ（登録商標）、ＣＡＳＨＭＥＲＡＮ（登録商標）ＶＥＬＶＥＴ、ＣＡＳＳＩＦＦＩＸ（登録商標）、セドラフィックス、ＣＥＤＲＡＭＢＥＲ（登録商標）、セドリルアセタート、セレストリド、シンナマルバ、シトラルジメチルアセタート、ＣＩＴＲＯＬＡＴＥ（商標）、シトロネロール７００、シトロネロール９５０、シトロネロールクール、シトロネリルアセタート、シトロネリルアセタートピュア、シトロネリルアセタートピュア、シトロネリルホルマート、クラリセット、クロナール、コニフェラン、コニフェランピュア、コルテクスアルデヒド５０％ペオモサ、シクラブテ、ＣＹＣＬＡＣＥＴ（登録商標）、ＣＹＣＬＡＰＲＯＰ（登録商標）、 ＣＹＣＬＥＭＡＸ（商標）、シクロヘキシルエチルアセタート、ダマスコル、δダマスコン、ジヒドロシクラセット、ジヒドロミルセノール、ジヒドロテルピネオール、ジヒドロテルピニルアセタート、ジメチルシクロルモール、ジメチルオクタノールＰＱ、ジミルセトール、ジオラ、ジペンテン、ＤＵＬＣＩＮＹＬ（登録商標） ＲＥＣＲＹＳＴＡＬＬＩＺＥＤ、エチル−３−フェニルグリシダート、フレーラモン、フレーラニル、フローラルスーパー、フロラロゾン、フロリフォール、フレイストン（ＦＲＡＩＳＴＯＮＥ）、フルクトン、ＧＡＬＡＸＯＬＩＤＥ（登録商標）５０、ＧＡＬＡＸＯＬＩＤＥ（登録商標）５０ ＢＢ、ＧＡＬＡＸＯＬＩＤＥ（登録商標）５０ ＩＰＭ、ＧＡＬＡＸＯＬＩＤＥ（登録商標） ＵＮＤＩＬＵＴＥＤ、ＧＡＬＢＡＳＣＯＮＥ、ゲラルデヒド、ゲラニオール５０２０、ゲラニオール６００タイプ、ゲラニオノール９５０、ゲラニオール９８０（ピュア）、ゲラニオールＣＦＴクール、ゲラニオールクール、ゲラニルアセタートクール、ゲラニルアセタートピュア、ゲラニルホルマート、グリサルバ、グアイルアセタート、ＨＥＬＩＯＮＡＬ（商標）、ヘルバック、ＨＥＲＢＡＬＩＭＥ（商標）、ヘキサデカノリド、ヘキサロン、ヘキセニルサリチラートシス−３，ヒヤシンスボディ、ヒヤシンスボディＮｏ．３、ハイドラトロピックアルデヒドＤＭＡ、ヒドロキシオール、ハイポーレム、インドラローム、イントレレベンアルデヒド、イントレレベンアルデヒドスペシャル、イオノンアルファ、イオノンベータ、イソシクロシトラル、イソシクロゲラニオール、ＩＳＯ Ｅ ＳＵＰＥＲ（登録商標）、イソブチルキノリン、ジャスマル、ＪＥＳＳＥＭＡＬ（登録商標）、ＫＨＡＲＩＳＭＡＬ（登録商標）、ＫＨＡＲＩＳＭＡＬ（登録商標）ＳＵＰＥＲ、クフシニル、ＫＯＡＶＯＮＥ（登録商標）、ＫＯＨＩＮＯＯＬ（登録商標）、ＬＩＦＦＡＲＯＭＥ（商標）、リモキサール、ＬＩＮＤＥＮＯＬ（商標）、ＬＹＲＡＬ（登録商標）、リレイムスーパー、マンダリンアルド１０％トリエチル、ＣＩＴＲ、マリティマ、ＭＣＫチャイニーズ、ＭＥＩＪＩＦＦ（商標）、メラフレール、メロゾン、メチルアントラニラート、メチルイオノンアルファエキストラ、メチルイオノンガンマＡ、メチルイオノンガンマクール、メチルイオノンガンマピュア、メチルラベンダーケトン、ＭＯＮＴＡＶＥＲＤＩ（登録商標）、ミュゲシア、ミュゲアルデヒド５０、ムスクＺ４、ミラックアルデヒド、ミルセニルアセタート、ＮＥＣＴＡＲＡＴＥ（商標）、ネロール９００、ネリルアセタート、オシメン、オクタセタール、オレンジフラワーエーテル、オリボン、ＯＲＲＩＮＩＦＦ２５％、オキサスピラン、オゾフレール、ＰＡＭＰＬＥＦＬＥＵＲ（登録商標）、ペオモサ、ＰＨＥＮＯＸＡＮＯＬ（登録商標）、ピコニア、プレシクレモンＢ、プレニルアセタート、プリスマントール、レセダボディ、ロザルバ、ロザムスク、サンジノール、ＳＡＮＴＡＬＩＦＦ（商標）、シベルタール、テルピネオール、テルピノレン２０、テルピノレン９０ＰＱ、テルピノレンレクト（ＴＥＲＰＹＮＯＬＥＮＥ ＲＥＣＴ．）、テルピニルアセタート、テルピニルアセタートＪＡＸ、ＴＥＴＲＡＨＹＤＲＯ ＭＵＧＵＯＬ（登録商標）、テトラヒドロミルセノール、テトラメラン、ＴＩＭＢＥＲＳＩＬＫ（商標）、トバカロール、ＴＲＩＭＯＦＩＸ（登録商標）Ｏ ＴＴ、ＴＲＩＰＬＡＬ（登録商標）、ＴＲＩＳＡＭＢＥＲ（登録商標）、バノリス、ＶＥＲＤＯＸ（商標）、ＶＥＲＤＯＸ（商標）ＨＣ、ＶＥＲＴＥＮＥＸ（登録商標）、ＶＥＲＴＥＮＥＸ（登録商標）ＨＣ、ＶＥＲＴＯＦＩＸ（登録商標）ＣＯＥＵＲ、ベルトリフ、ベルトリフイソ、ビオリフ、ビバルディエ、ゼノリド、ＡＢＳ インディア ７５ ＰＣＴ ミグリオール、ＡＢＳ モロッコ ５０ ＰＣＴ ＤＰＧ、ＡＢＳ モロッコ ５０ ＰＣＴ ＴＥＣ、アブソルートフレンチ、アブソルートインディア、アブソルートＭＤ ５０ ＰＣＴ ＢＢ、アブソルートモロッコ、コンセントレート ＰＧ、ティンクチャー２０ ＰＣＴ、アンバーグリス、アンブレットアブソルート、アンブレットシードオイル、アルモワーズオイル７０ ＰＣＴ ツヨン、バジルアブソルートグランベール、バジルグランベールＡＢＳ ＭＤ、バジルオイルグランベール、バジルオイルバーベナ、バジルオイルベトナム、ベイオイルテルペンレス、ビーズワックスＡＢＳ Ｎ Ｇ、ビーズワックスアブソルート、ベンゾインレジノイドシアム、ベンゾインレジノイドシアム５０ ＰＣＴ ＤＰＧ、ベンゾインレジノイドシアム ５０ ＰＣＴ ＰＧ，ベンゾインレジノイドシアム ７０．５ ＰＣＴ ＴＥＣ、ブラックカラントブッド ＡＢＳ ６５ ＰＣＴ ＰＧ、ブラックカラントブッド ＡＢＳ ＭＤ ３７ ＰＣＴ ＴＥＣ、ブラックカラントブッド ＡＢＳ ミグリオール、ブラックカラントブッドアブソルートバーガンディ、ボアドローズオイル、ブランアブソルート、ブランレジノイド、ブルームアブソルートイタリー、カルダモングアテマラＣＯ２エキストラクト、カルダモンオイルグアテマラ、カルダモノイルインディア、キャロットハート、キャシーアブソルートエジプト、キャシーアブソルート ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＩＰＭ、キャストレウム ＡＢＳ ９０ ＰＣＴ ＴＥＣ、キャストレウム ＡＢＳ Ｃ ５０ ＰＣＴ ミグリオール、キャストレウム アブソルート、キャストレウムレジノイド、キャストレウムレジノイド ５０ ＰＣＴ ＤＰＧ、セドロールセドレン、セドラスアトランティカオイルレジスト、カモミールオイルロマン、カモミールオイルワイルド、カモミールオイルワイルドロウリモネン（ＣＨＡＭＯＭＩＬＥ ＯＩＬ ＷＩＬＤ ＬＯＷ ＬＩＭＯＮＥＮＥ）、シナモンバークオイルセイロン、シストアブソルート、シストアブソルートカラーレス、シトロネラオイルアジアアイロンフリー、シベット ＡＢＳ ７５ ＰＣＴ ＰＧ、シベットアブソルート、シベットティンクチュア １０ ＰＣＴ、クラリセージ ＡＢＳ フレンチ デコル（ＤＥＣＯＬ）、クラリセージアブソルートフレンチ、クラリセージ シーレス（Ｃ’ＬＥＳＳ）５０ ＰＣＴ ＰＧ、クラリセージオイルフレンチ、コパイババルサム、コパイババルサムオイル、コリアンダーシードオイル、シプレスオイル、シプレスオイルオーガニック、ダバナオイル、ガルバノール、ガルバナムアブソルートカラーレス、ガルバナムオイル、ガルバナムレジノイド、ガルバナムレジノイド ５０ ＰＣＴ ＤＰＧ、ガルバナムレジノイドヘルコリンＢＨＴ、ガルバナムレジノイドＴＥＣ ＢＨＴ、ゲンチアン（ＧＥＮＥＴＩＡＮＥ）アブソルート ＭＤ ２０ ＰＣＴ ＢＢ、ゲンチアンコンクリート、ゲラニウム ＡＢＳ エジプト ＭＤ、ゲラニウムアブソルートエジプト、ゲラニウムオイルチャイナ、ゲラニウムオイルエジプト、ジンジャーオイル６２４、ジンジャーオイル 精留可溶性（ＲＥＣＴＩＦＩＥＤ ＳＯＬＵＢＬＥ）、グアヤクウッドハート、ヘイ ＡＢＳ ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＢＢ、ヘイアブソルート、ヘイアブソルート ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＴＥＣ、ヒーリングウッド、ヒソップオイルオーガニック、イモーテル ＡＢＳ ユーゴ ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＴＥＣ、イモーテルアブソルートスペイン、イモーテルアブソルートユーゴ、ジャスミンＡＢＳインディアＭＤ、ジャスミンアブソルートエジプト、ジャスミンアブソルートインディア、ジャスミン（ＡＳＭＩＮ）アブソルートモロッコ、ジャスミンアブソルートサンバック、ジョンキルＡＢＳ ＭＤ ２０ ＰＣＴ ＢＢ、ジョンキルアブソルートフランス、ジュニパーベリーオイルＦＬＧ、ジュニパーベリーオイル 精留可溶性、ラブダニウムレジノイド ５０ ＰＣＴ ＴＥＣ、ラブダニウムレジノイド ＢＢ、ラブダニウムレジノイド ＭＤ、ラブダニウムレジノイド ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＢＢ、ラバンジンアブソルート Ｈ、ラバンジンアブソルート ＭＤ、ラバンジンオイル、アブリアルオーガニック、ラバンジンオイルグロッソオーガニック、ラバンジンオイルスーパー、ラベンダーアブソルート Ｈ、ラベンダーアブソルート ＭＤ、ラベンダーオイルクマリンフリー、ラベンダーオイルクマリンフリーオーガニック、ラベンダーオイルメイレットオーガニック、ラベンダーオイルＭＴ、メイスアブソルート ＢＢ、モクレン花オイルローメチルオイゲノール、モクレン花オイル、モクレン花オイル ＭＤ、モクレン葉オイル、マンダリンオイル ＭＤ、マンダリンオイル ＢＨＴ、マテアブソルート ＢＢ、モスツリー（ＭＯＳＳ ＴＲＥＥ）アブソルート ＭＤ ＴＥＸ ＩＦＲＡ ４３、モスオーク ＡＢＳ ＭＤ ＴＥＣ ＩＦＲＡ ４３、モスオークアブソルート ＩＦＲＡ ４３、モスオークアブソルート ＭＤ ＩＰＭ ＩＦＲＡ ４３、ミルラレジノイド ＢＢ、ミルラレジノイド ＭＤ、ミルラレジノイドＴＥＣ、マートルオイルアイロンフリー、マートルオイルチュニジア精留、ナルシスＡＢＳ ＭＤ ２０ ＰＣＴ ＢＢ、ナルシスアブソルートフレンチ、ネロリオイルチュニジア、ナツメグオイルテルペンレス、カーネーションアブソルート、オリバナムアブソルート、オリバナムレジノイド、オリバナムレジノイド ＢＢ、オリバナムレジノイド ＤＰＧ、オリバナムレジノイドエキストラ ５０ ＰＣＴ ＤＰＧ、オリバナムレジノイド ＭＤ、オリバナムレジノイド ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＤＰＧ、オリバナムレジノイドＴＥＣ、オポポナックスレジノイド ＴＥＣ、オレンジビガラーデオイル ＭＤ ＢＨＴ、オレンジビガラーデオイル ＭＤ ＳＣＦＣ、オレンジフラワーアブソルートチュニジア、オレンジフラワーウォーターアブソルートチュニジア、オレンジリーフアブソルート、オレンジリーフウォーターアブソルートチュニジア、オリスアブソルートイタリー、オリスコンクリート １５ ＰＣＴ イロン（ＩＲＯＮＥ）、オリスコンクリート ８ ＰＣＴ イロン、オリスナチュラル １５ ＰＣＴ イロン ４０９５Ｃ、オリスナチュラル ８ ＰＣＴ イロン ２９４２Ｃ、オリスレジノイド、オスマンサスアブソルート、オスマンサスアブソルート ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＢＢ、パチョリハートＮｏ３、パチョリオイルインドネシア、パチョリオイルインドネシアアイロンフリー、パチョリオイルインドネシア ＭＤ、パチョリオイルレジスト、ペニーロイヤルハート、ペパーミントアブソルート ＭＤ、プチグレインビガラードオイルチュニジア、プチグレインシトロニエオイル、プチグレインオイルパラグアイテルペンレス、プチグレインオイルテルペンレスＳＴＡＢ、ピメントベリーオイル、ピメントリーフオイル、ロジノールＥＸゲラニウムチャイナ、ローズＡＢＳブルガリアンローメチルオイゲノール、ローズＡＢＳモロッコローメチルオイゲノール、ローズＡＢＳターキッシュローメチルオイゲノール、ローズアブソルート、ローズアブソルートブルガリアン、ローズアブソルートダマスケナ、ローズアブ
ソルートＭＤ、ローズアブソルートモロッコ、ローズアブソルートターキッシュ、ローズオイルブルガリアン、ローズオイルダマスケナ低メチルオイゲノール、ローズオイルターキッシュ、ローズマリーオイルカンファーオーガニック、ローズマリーオイルチュニジア、ビャクダンオイルインディア、ビャクダンオイルインディア精留、サンタロール、シヌスモーレオイル、ＳＴジョンブレッドティンクチュア １０ ＰＣＴ、スチラックスレジノイド、タジェットオイル、ティーツリーハート、トンカ豆 ＡＢＳ ５０ ＰＣＴ ソルベント、トンカ豆アブソルート、チュベローズアブソルートインディア、ベチバーハートエキストラ、ベチバーオイルハイチ、ベチバーオイルハイチ ＭＤ、ベチバーイルジャワ、ベチバーオイルジャワＭＤ、バイオレットリーフアブソルートエジプト、バイオレットリーフアブソルートエジプトデコル、バイオレットリーフアブソルートフレンチ、バイオレットリーフアブソルート ＭＤ ５０ ＰＣＴ ＢＢ、ニガヨモギオイルテルペンレス、イランエキストラオイル、イランＩＩＩオイルおよびこれらの組み合わせが挙げられる。
着色剤は、英国染料染色学会によるカラーインデックスに列挙されたものであってもよい。着色剤は、染料および顔料を含み、織物、ペイント、インクおよびインクジェット用インクを着色するために一般に用いられるものを含む。用いられ得る幾つかの着色剤としては、カロテノイド、アリーリドイエロー、ジアリーリドイエロー、β−ナフトール、ナフトール、ベンゾイミダゾロン、ジスアゾ濃縮顔料、ピラゾロン、ニッケルアゾイエロー、フタロシアニン、キナクリドン、ペリレンおよびペリノン、イソインドリノンおよびイソインドリン顔料、トリアリールカルボニウム顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴイドが挙げられる。カロテノイドとしては、例えば、α−カロテン、β−カロテン、γ−カロテン、リコペン、ルテインおよびアスタキサンチンアナットーエキス、脱水ビート（ビート粉末）、カンタキサンチン、カラメル、β−アポ−８’−カロテナール、コチニールエキス、カーミン、銅クロロフィリンナトリウム、焼成し部分的に脱脂し蒸解した綿実粉（ｔｏａｓｔｅｄ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｄｅｆａｔｔｅｄ ｃｏｏｋｅｄ ｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄ ｆｌｏｕｒ）、グルコン酸第一鉄、乳酸第一鉄、ブドウ色エキス、ブドウ果皮エキス（エノシアニナ）、ニンジンオイル、パプリカ、パプリカオレオレジン、雲母系パールエッセンス顔料、リボフラビン、サフラン、二酸化チタン、トマトリコペンエキス、トマトリコペン濃縮物、ターメリック、ターメリックオレオレジン、ＦＤ＆Ｃ青色１号、ＦＤ＆Ｃ青色２号、ＦＤ＆Ｃ緑色３号、オレンジＢ、シトラスレッド２号、ＦＤ＆Ｃ赤色３号、ＦＤ＆Ｃ赤色４０号、ＦＤ＆Ｃ黄色５号、ＦＤ＆Ｃ黄色６号、アルミナ（乾燥水酸化アルミニウム）、炭酸カルシウム、銅クロロフィリンカリウムナトリウム（クロロフィリン−銅錯体）、ジヒドロキシアセトン、オキシ塩化ビスマス、フェロシアン化第二鉄アンモニウム、フェロシアン化第二鉄、水酸化クロムグリーン、酸化クロムグリーン、グアニン、パイロフィライト、タルク、アルミニウム粉末、ブロンズ粉末、銅粉末、酸化亜鉛、Ｄ＆Ｃ青色４号、Ｄ＆Ｃ緑色５号、Ｄ＆Ｃ緑色６号、Ｄ＆Ｃ緑色８号、Ｄ＆Ｃ橙色４号、Ｄ＆Ｃ橙色５号、Ｄ＆Ｃ橙色１０号、Ｄ＆Ｃ橙色１１号、ＦＤ＆Ｃ赤色４号、Ｄ＆Ｃ赤色６号、Ｄ＆Ｃ赤色７号、Ｄ＆Ｃ赤色１７号、Ｄ＆Ｃ赤色２１号、Ｄ＆Ｃ赤色２２号、Ｄ＆Ｃ赤色２７号、Ｄ＆Ｃ赤色２８号、Ｄ＆Ｃ赤色３０号、Ｄ＆Ｃ赤色３１号、Ｄ＆Ｃ赤色３３号、Ｄ＆Ｃ赤色３４号、Ｄ＆Ｃ赤色３６号、Ｄ＆Ｃ赤色３９号、Ｄ＆Ｃ紫色２号、Ｄ＆Ｃ黄色７号、Ｄ＆Ｃ黄色７号エキス、Ｄ＆Ｃ黄色８号、Ｄ＆Ｃ黄色１０号、Ｄ＆Ｃ黄色１１号、Ｄ＆Ｃ黒色２号、Ｄ＆Ｃ黒色３（３）号、Ｄ＆Ｃ茶色１号、Ｄ＆Ｃクロム−コバルト−酸化アルミニウムエキス、クエン酸鉄アンモニウム、ピロガロール、ログウッドエキス、１，４−ビス［（２−ヒドロキシ−エチル）アミノ］−９，１０−アントラセンジオンビス（２−プロパノイック）エステルコポリマー、１，４−ビス［（２−メチルフェニル）アミノ］−９，１０−アントラセンジオン、１，４−ビス［４−（２−メタクリルオキシエチル）フェニルアミノ］アントラキノンコポリマー、カルバゾールバイオレット、クロロフィリン−銅錯体、クロム−コバルト−酸化アルミニウム、Ｃ．Ｉ．バットオレンジ １、２−［［２，５−ジエトキシ−４−［（４−メチルフェニル）チオール］フェニル］アゾ］−１，３，５−ベンゼントリオール、１６，２３−ジヒドロジナフト［２，３−ａ：２’，３’−ｉ］ナフト［２’，３’：６，７］インドロ［２，３−ｃ］カルバゾール−５，１０，１５，１７，２２，２４−ヘキソン、Ｎ，Ｎ’−（９，１０−ジヒドロ−９，１０−ジオキソ−１，５−アントラセンジイル）ビスベンズアミド、７，１６−ジヒドロ−６，１５−ジヒドロ−５，９，１４，１８−アントラジンテトロン、１６，１７−ジメトキシジナフト（１，２，３−ｃｄ：３’，２’，１’−ｌｍ）ペリレン−５，１０−ジオン、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリラート）−ダイコポリマー（３）、リアクティブブラック５、リアクティブブルー２１、リアクティブオレンジ７８、リアクティブイエロー１５、リアクティブブルー １９、リアクティブブルー４、Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド１１、Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー８６、Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー１６３、Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド１８０、４−［（２，４−ジメチルフェニル）アゾ］−２，４−ジヒドロ−５−メチル−２−フェニル− ３Ｈ−ピラゾ−３−オン（ソルベントイエロー１８）、６−エトキシ−２−（６−エトキシ−３−オキソベンゾ［ｂ］チエン−２（３Ｈ）−イリデン）ベンゾ［ｂ］チオフェン−３（２Ｈ）−オン、フタロシアニングリーン、ビニルアルコール／メタクリル酸メチル−ダイ反応生成物、Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド１８０、Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック５、Ｃ．Ｉ．リアクティブオレンジ７８、Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー１５、Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー２１、１−アミノ−４−［［４−［（２−ブロモ−１−オキソアリル）アミノ］−２−スルホナトフェニル］アミノ］−９，１０−ジヒドロ−９，１０−ジオキソアントラセン−２−スルホン酸二ナトリウム（リアクティブブルー６９）、Ｄ＆Ｃ青色９号、［フタロシアニナト（２−）］銅およびこれらの混合物が挙げられる。
実施例
糖化
糖化されたバッチを、本明細書に記載された通り生成し、以下の実施例１および２において使用した。
直径３２インチ、高さ６４インチでＡＳＭＥ皿形ヘッド（塔頂および塔底）を備えた円筒型タンクを、糖化に用いた。タンクは、１６インチ幅のハイドロホイール混合羽根も備えていた。タンクを包囲する半円形ジャケット内に高温水を流すことにより、熱を提供した。
タンクに水２００ｋｇ、バイオマス８０ｋｇ、およびＤＥＵＴ（商標）セルラーゼ酵素１８ｋｇを充填した。バイオマスは、ハンマーミルされて４０〜１０メッシュのサイズにふるい分けされたトウモロコシの穂軸であった。バイオマスに電子ビームを総線量３５Ｍｒａｄまで照射した。混合物のｐＨは、糖化全体を通してＣａ（ＯＨ）２を用いて４．８に自動的に調整および維持した。この組み合わせを５３℃に加熱し、１８０ｒｐｍ（４６０Ｖで１．８Ａｍｐ）で約２４時間撹拌し、その後、糖化が完了したと判断した。
実施例１．遠心分離と、その後のロータリー真空ドラム式濾過
１２フィート長のドラムを有する連続スクロールデカンタ遠心分離機を利用して、固体を糖化バッチから分離した。遠心分離は、６０℃未満での糖化完了の直後に実施した。遠心分離の速度は、３０ガロン／分で、固形物負荷量１５重量％であった。固体は、通常含む液体（ｓｔａｎｄｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ）を含まず、乾量基準で５０重量％（水）以下で検査した。その液体を酵母での発酵に用い、エタノールを生成させた。蒸留を利用して、エタノールを他の生成物から分離した。発酵に送られた液体は、約５重量％の固体を含んでいた。
ロータリー真空ドラム式フィルター（ＲＶＤＦ）を、蒸留後に固体残渣を濾過するのに用いた。２フィート幅×２フィート直径のドラム（およそ６フィート２のフィルター布を有する）を、２インチのフィルター補助材でプレコーティングした。蒸留残渣の供給流れは、２時間で６００リットル（５重量％固体）であり、プレコーティングから得られたフィルター補助材の１／１０未満を用いた。それゆえ平均ナイフ前進速度は、０．１インチ／時間未満であった。濾液が、０．１重量％未満の固体（総懸濁固体量、ＴＳＳ）を含んでいた。約０．５μｍ（平均粒径）以上の粒子を、除去した。濁度も非常に低く、約５ＮＴＵ未満と推定された。
実施例２．振動スクリーナと、その後のロータリー真空ドラム
６０メッシュスクリーンの振動スクリーナを用いて、糖化材料から固体を除去した。この方法では、少量の微粒子が流れに残留する。固体は、このステップの後、約５重量％であった。ふるい分けされた材料を発酵し、その後、蒸留した。蒸留残渣を、先に概要されたものと同じ動作条件下でＲＶＤＦにより濾過して、濾過生成物を先に示されたものと類似の固体および濁度にした。
本明細書の実施例以外で、または他に明記されなければ、本明細書の以下の部分および添付の特許請求の範囲における材料、元素、量、反応時間および温度、量の比などの数値範囲、量、値およびパーセント値の全ては、用語「約」が値、量、または範囲と共に明確に表れ得ないとしても、言語「約」によって始まると読み取ることができる。したがって反することが示されない限り、以下の明細書および特許請求の範囲に示された数値パラメータは、本発明により得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。最低限でも、そして特許請求の範囲と同様の原則の適用を限定する試みではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数を考慮して、通常の端数処理法を利用することにより、解釈されなければならない。
本発明の広範囲に示された数値範囲およびパラメータは近似であるが、具体的実施例に示された数値は、可能な限り正確に報告されている。しかしな がら、いずれの数値も、基礎をなす各検査測定に見出された標準偏差から必然的に生じた誤差を本質的に含有する。さらに数値範囲が、本明細書に示されている場合、これらの範囲は、引用された範囲の終了点を含む（例えば、終了点が用いられてもよい）。重量パーセントが、本明細書に用いられている場合、報告された数値は、全重量に対するものである。
同じく、本明細書に引用された任意の数値範囲はそこに包含される部分範囲の全てを含むことが理解されなければならない。例えば「１〜１０」の範囲は、引用された最小値１と引用された最大値１０の間の（そしてそれらを含み）部分範囲全てを含み、即ち１と等しいまたは１よりも大きな最小値と、１０と等しいまたは１０よりも小さい最大値を有するものとする。本明細書で用いられる用語「ｏｎｅ」、「ａ」、または「ａｎ」は、他に断りがなければ、「少なくとも１」、または「１以上」を含むものとする。
本明細書で参照により組み入れられると述べられた任意の特許、特許公開、または他の開示材料の全体または一部は、組み入れられた材料が既存の定義、表明、また本開示に示された他の開示材料と矛盾しない程度にのみ、本明細書に組み入れられる。そのため必要な程度にまで、本明細書に明白に示された開示は、参照により本明細書に組み入れられた任意の矛盾材料にとって代わる。参照により本明細書に組み入れられると述べられていながら、本明細書に示された既存の定義、表面、または他の開示材料と矛盾する任意の材料またはその一部は、組み入れられた材料と既存の開示材料の間で矛盾が生じない程度のみ組み入れられる。
本発明は、好ましい実施形態を参照して具体的に図示および記載されたが、添付の特許請求の範囲に包含される発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更を施し得ることは、当業者に理解されよう。

Claims (31)

  1. スラリーの液体から固体を分離する方法であって、前記方法が、
    バイオマスを電離放射線で処理してその難分解性を低減することと、
    照射されたバイオマスを糖化して、グルコースおよびキシロースを含む糖化されたバイオマスを形成することと、
    前記糖化されたバイオマス中のグルコースを選択的に発酵して発酵糖スラリー組成物を生成することであって、前記発酵糖スラリー組成物は、発酵生成物およびキシロースを含むことと、
    前記発酵糖スラリー組成物をフィルターデバイスの表面に塗布することであって、前記フィルターデバイスは、真空ベルトフィルターであり、前記真空ベルトフィルターは、エンドレスフィルターベルトおよび回転可能なドラムを含むロータリードラム式フィルターデバイスのうちの１つであり、前記エンドレスフィルターベルトおよび前記ロータリードラム式フィルターデバイスの回転可能なドラムのそれぞれは、フィルター面の上にある前記発酵糖スラリー組成物の固体を保持しながら、前記発酵糖スラリー組成物の液体が通過することができる前記フィルター面を有し、前記エンドレスフィルターベルトのフィルター面、および前記ロータリードラム式フィルターデバイスの回転可能なドラムのフィルター面は、一定の厚さで前記フィルター面から外側に延在するフィルター補助材を有し、前記フィルター補助材は、前記エンドレスフィルターベルトのフィルター面、および前記ロータリードラム式フィルターデバイスの回転可能なドラムのフィルター面の全体を覆うことと、
    前記ロータリードラム式フィルターデバイスの回転可能なドラムのフィルター面がナイフに対して回転する際に、前記ナイフを用いて前記ロータリードラム式フィルターデバイスの回転可能なドラムのフィルター面上に滞積された固体を除去するか、またはスクレーパを用いて前記エンドレスフィルターベルトのフィルター面上に滞積された固体を除去することと、
    前記発酵糖スラリー組成物を前記フィルターデバイスの表面に塗布する前に、前記発酵糖スラリー組成物から固体を除去することと、
    を含む、方法。
  2. 前記糖化されたバイオマスが、水性溶媒を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記糖化されたバイオマスが、非水性溶媒を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記糖化されたバイオマスが、細胞を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記糖化されたバイオマスが、酵母細胞、細菌細胞、真菌細胞およびそれらの混合物からなる群から選択される細胞を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記糖化されたバイオマスが、タンパク質材料を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記タンパク質材料が、変性されたタンパク質材料である、請求項６に記載の方法。
  8. 前記タンパク質材料が、酵素材料を含む、請求項６または７に記載の方法。
  9. 前記発酵糖スラリー組成物が、アルコールを含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記アルコールが、エタノールまたはブタノールである、請求項９に記載の方法。
  11. 前記発酵糖スラリー組成物が、有機酸を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
  12. 前記発酵糖スラリー組成物が、酪酸を含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記バイオマスが、１種以上の糖化剤を用いて糖化されている、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 前記糖化剤が、酵素、酸、塩基、酸化剤およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記糖化剤が、硫酸および酵素を含む、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記糖化剤が、セルロース分解酵素である、請求項１３に記載の方法。
  17. 前記難分解性が、前記バイオマスへの電子ビーム照射の適用により低下されている、請求項１に記載の方法。
  18. 前記フィルター補助材が、珪藻土、セライト、シリカ、軽石、パーライト、アルミナ、ゼオライト、砂、セルロース材料、リグノセルロース材料、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
  19. 前記フィルター補助材が、前記フィルター面から０．５ｍｍから２５０ｍｍまでの距離だけ延在する、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 前記フィルター補助材が、前記フィルター面から１ｍｍから１００ｍｍまでの距離だけ延在する、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
  21. 前記フィルター補助材が、前記フィルター面から１ｍｍから５０ｍｍまでの距離だけ延在する、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
  22. 前記フィルター補助材が、前記フィルター面から２ｍｍから２５ｍｍまでの距離だけ延在する、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
  23. 前記真空ベルトフィルターが、内部を含み、前記内部が、前記フィルター面よりも低い圧力を維持される、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
  24. 前記内部と前記フィルター面との間の圧力差が、２０インチＨｇと２５インチＨｇとの間に維持される、請求項２３に記載の方法。
  25. 前記内部が、真空ポンプおよび／または真空供給源と連通している、請求項２３または２４に記載の方法。
  26. 前記フィルター面が、フィルター布を含む、請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の方法。
  27. 前記フィルター布が、織られた布である、請求項２６の方法。
  28. 前記織られた布が、綾織、平織、朱子織、ノット織、バスケット織、オックスフォード織、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される織を有する、請求項２７に記載の方法。
  29. 前記フィルター布が、１ＣＦＭ／フィート２から１００ＣＦＭ／フィート２までの有孔率範囲を有する、請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の方法。
  30. 前記発酵糖スラリー組成物を前記フィルターデバイスの表面に塗布した後に、前記発酵糖スラリー組成物から固体を除去するべく振動スクリーナを利用することをさらに含む、請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の方法。
  31. 前記発酵糖スラリー組成物を前記フィルターデバイスの表面に塗布する前に、前記発酵糖スラリー組成物から固体を除去するべく振動スクリーナを利用することをさらに含む、請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の方法。
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