KR20100091217A - Method for producing lipid - Google Patents

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KR20100091217A
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lipids
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오씨 파스티넨
시모 라아크소
산나 호크카넨
미이아 무주넨
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알토 유니버시티 파운데이션
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Abstract

본 발명은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 전분, 비-전분 다당류, 이의 임의의 혼합물 또는 이의 분해 생성물을 포함하는 유기 소스 물질로부터 지질 또는 지질 혼합물을 형성시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 따라, 상기 소스 물질은 1회 이상 물, 산 또는 알칼리 수용액으로 처리되고, 침전물 및 여과액으로 분리된다. 상술한 처리로부터 획득된 침전물은 기계적 또는 열-기계적 분쇄를 거칠 수 있거나, 상기 침전물은 강산으로 처리될 수 있거나, 상기 침전물이 산성화되고 기계적으로 또는 열-기계적으로 분쇄될 수 있다. 이 처리 후, 침전물 및 여과액으로 분리된다. 지질-생산 미생물은 상기 소스 물질 또는 획득된 여과액과 배양 배지 내에서 접촉하고, 상기 미생물 세포는 지질을 생산하기 시작하며, 이 지질은 회수된다.The present invention relates to a method for forming a lipid or lipid mixture from an organic source material comprising cellulose, hemicellulose, starch, non-starch polysaccharides, any mixtures thereof or degradation products thereof. According to the method, the source material is treated one or more times with an aqueous solution of water, acid or alkali and separated into precipitates and filtrates. The precipitate obtained from the treatment described above may be subjected to mechanical or thermo-mechanical grinding, or the precipitate may be treated with a strong acid, or the precipitate may be acidified and mechanically or thermo-mechanically ground. After this treatment, it is separated into a precipitate and a filtrate. Lipid-producing microorganisms are contacted in the culture medium with the source material or the filtrate obtained, and the microbial cells begin to produce lipids, which lipids are recovered.

Description

지질 생산 방법{METHOD FOR PRODUCING LIPID}Lipid Production Method {METHOD FOR PRODUCING LIPID}

본 발명은 청구항 1의 전문에 따른 유기 원료(organic raw materials)로부터 지질 또는 지질 혼합물을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 17에 따른 바이오연료로서 상기 방법에 의해 생산된 지질 또는 지질 혼합물의 용도를 비롯하여 청구항 18에 따른 바이오 연료에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 19에 따른 도시 하수 정화 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing a lipid or lipid mixture from organic raw materials according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a biofuel according to claim 18, including the use of a lipid or lipid mixture produced by the process as a biofuel according to claim 17. The invention also relates to a municipal sewage purification method according to claim 19.

화석 원료로부터 제조된 교통 연료의 이용은 극도로 대규모이고, 소비도 계속적으로 증가하고 있음이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 화석 에너지 자원에 관한 지속 가능한 개발의 양태, 환경적 영향 및 타당성이 매우 정당하게 필수적인 세계적 과제로서 떠오르고 있다. 이 참조 프레임에서, 교통 연료의 재생가능한 대체 원료는 증가하는 관심의 대상으로서 떠오르고 있다.It is generally known that the use of traffic fuels made from fossil raw materials is extremely large and consumption continues to increase. Thus, aspects of sustainable development, environmental impacts and justifications for fossil energy resources have emerged as a legitimate global task. In this reference frame, renewable alternative raw materials for traffic fuels are emerging as a growing concern.

재생가능한 천연 자원에 기초한 연료 생산에 대한 첫번째 단계로, 화석 원료를 유기 원료로, 적어도 부분적으로, 대체하도록 시도하는 것이다. 이 접근법과 동일하게, 당업자는 매우 해결하기 어려운 문제를 상상할 수 있다. 화석 원료의 단지 일부가 대체된다 하더라도, 화석 원료의 현재 소비와 비례하여, 요구되는 유기 원료의 양은 상당히 많다. 몇 가지 이와 관련하여, 유기 천연 자원의 일방적이고 대규모적인 소비 또는 이 목적을 위한 재배하에서 개간되는 영역은 자연의 생물 다양성 및 식품의 1차 생산의 균형에 해결하기 어려운 결과를 유발할 것임이 이미 관찰되었다. 유기 물질을 에너지-효율적 방법으로 교통 연료의 생산에 사용될 수 있는 형태로 변환하는 것 또한 기술적 과제를 제시하고 있다.The first step in fuel production based on renewable natural resources is to attempt to replace, at least in part, fossil raw materials with organic raw materials. Like this approach, one skilled in the art can imagine a problem that is very difficult to solve. Although only part of the fossil raw material is replaced, the amount of organic raw material required is quite large, in proportion to the current consumption of the fossil raw material. In some respects, it has already been observed that unilateral and large-scale consumption of organic natural resources or areas cleared under cultivation for this purpose will cause intractable consequences in the balance of natural biodiversity and primary production of food. . The conversion of organic materials into forms that can be used for the production of traffic fuels in an energy-efficient manner also presents technical challenges.

교통 연료에 대한 특히 유리한 원료 소스는 유기 지방, 특히 트리아실 글리세롤일 것인바, 이는 이들의 에너지 함량이 예를 들어, 상응하는 탄수화물 또는 알코올의 에너지 함량보다 상당히 더 높기 때문이다. 게다가, 이들은 가장 잘 알려져있고, 상대적으로 효과적인 화학 공정을 통해, 디젤 연료, 바이오디젤 또는 재생가능한 디젤과 같은 교통 연료의 성분으로 변환될 수 있다. 그러나, 천연 지방 원료의 보유량의 부족은 제안 인자를 제시한다. 기껏해야, 현재 지방 자원에 기초하여, 단지 바이오연료의 미미한 산업적 생산이 실현가능할 뿐이다. 따라서 지방 보유량의 증가는 지방 식물의 재배의 매우 상당한 증가를 필요로 한다. 이와 같은 지방 식물에 대한 재배 생산 분야의 대변화는, 차례로 세계 시장의 식품 경제의 균형에 강력한 영향을 미친다. 여전히 추측에 근거한 수준에서의 이 필요성은 이미 음식 및 사료(forage)의 원재료 가격의 큰 증가로서 그 자체로 나타나고 있다.Particularly advantageous source sources for traffic fuels will be organic fats, in particular triacyl glycerol, since their energy content is considerably higher than, for example, the corresponding carbohydrate or alcohol content. In addition, they can be converted into components of traffic fuels such as diesel fuel, biodiesel or renewable diesel through the most well known and relatively effective chemical processes. However, the lack of reserves of natural fat raw materials presents a suggested factor. At best, on the basis of current local resources, only minor industrial production of biofuels is feasible. Thus, the increase in fat reserve requires a very significant increase in the cultivation of fatty plants. Such a big change in the field of cultivation and production of local plants, in turn, has a strong impact on the balance of the food economy of the world market. This necessity, still at the speculative level, is already manifesting itself as a large increase in the price of raw materials for food and forage.

자연적으로 재생가능한 유기체(organic mass)의 총량은 매우 많다; 탄소의 양으로서 계산되었고, 이는 교통 연료로서의 화석 탄소의 연간 사용량보다 상당히 크다. 그러나, 이 재생가능 덩어리의 주요 부분, 약 60%는 상당량의 산소를 여전히 포함하고 있는 물질로 이루어져 있고, 따라서 이 연료의 가치는 상당히 낮다.The total amount of naturally renewable organic mass is very large; Calculated as the amount of carbon, this is significantly greater than the annual usage of fossil carbon as a transportation fuel. However, the main part of this renewable mass, about 60%, consists of a material that still contains a significant amount of oxygen, so the value of this fuel is quite low.

종래의 공지기술에 기초하여, 비교적 낮은 에너지 함량의 탄수화물을 더욱 환원된 탄화수소 쇄를 포함하는 고-에너지 화합물로 이용하는 것은 이미 이론상으로, 특히 공지된 화학적 적용, 예컨대, 가스화 기술(gasification technique), 극도의 에너지-집약적 방법으로서 존재한다는 사실이 공지되어 있고(R. Agrawal, N. R. Singh, F. H. Ribeiro and W. N. Delgass 2007. "Sustainable fuel for the transportation sector", PNAS 104: 4828 - 4833, 및 WO 2006/117317호), 여기서 공급과 생산 사이의 총 효율성은 여전히 낮다. 상응하는 기본 문제는 탄수화물 내의 육탄당을 더 고-에너지 화합물로 변환시키는데 사용되는, 공지된 기술에 따른 생물학적 방법과 또한 연관이 있다. 이의 일예는, 그중에서도, US 2002/0185447호, US 5637502호, 및 WO 03/038067호의 명세서에 기재된, 알코올, 특히 에탄올의 생산이다. Based on the known art, the use of relatively low energy carbohydrates as high-energy compounds comprising further reduced hydrocarbon chains is already theoretically possible, in particular in known chemical applications such as gasification techniques, extreme It is known to exist as an energy-intensive method of (R. Agrawal, NR Singh, FH Ribeiro and WN Delgass 2007. "Sustainable fuel for the transportation sector", PNAS 104: 4828-4833, and WO 2006/117317) ), Where the total efficiency between supply and production is still low. The corresponding underlying problem also relates to biological methods according to the known art, which are used to convert hexose sugars in carbohydrates into higher-energy compounds. One example thereof is the production of alcohols, in particular ethanol, as described in the specifications of US 2002/0185447, US 5637502, and WO 03/038067, among others.

특허 명세서 US 2004/0231661호는 또한 물과 산성 추출물에 의한 및 가수분해에 의한 리그노셀룰로오스를 포함하는 물질의 처리를 기재하고 있고, 이에 따라 자일로스 및 글루코스가 형성되고, 이는 에탄올의 제조에 이용될 수 있다. 특허 명세서 US 5,221,357호는 산성 가수분해에 의한 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 포함하는 물질의 처리, 및 고체상의 기계적인 처리 및 오탄당 및 육탄당과 같은 단당류를 생산하기 위한 산성 가수분해에 의한 처리를 기재하고 있으며, 이는 에탄올의 제조에 이용될 수 있다. 특허 명세서 US 4,752,579호는 산성 및/또는 알칼리, 및 효소 가수분해에 의해 단당류를 분리하기 위한 옥수수 종자 껍질의 처리를 기재하고 있다.Patent specification US 2004/0231661 also describes the treatment of materials comprising lignocellulosic by water and acidic extracts and by hydrolysis, whereby xylose and glucose are formed, which are used for the production of ethanol. Can be. Patent specification US 5,221,357 describes the treatment of materials comprising cellulose and hemicellulose by acidic hydrolysis, and the treatment by acidic hydrolysis to produce monosaccharides such as pentose and hexose, as well as mechanical treatment of solid phases, It can be used to prepare ethanol. Patent specification US 4,752,579 describes the treatment of corn seed husks for separating monosaccharides by acid and / or alkali and enzymatic hydrolysis.

몇몇 명세서는 상이한 유기 물질로부터 미생물 발효에 의한 지질의 생산을 기재하고 있다. 특허 명세서 US 4,368,056호는 산업 폐기물, 부탄올 발효 중 낮은 함량으로 존재하는 탄수화물의 이용 및 바이오디젤의 생산 중, 발효중에 생성되는, 미생물 글리세리드의 이용을 제안하고 있다. 다이(Dai)등의 문헌[Dai, C. Tao, J., Xie, F., Dai, Y. 및 Zhao, M. Biodiesel generation from oleagenous yeast Rhodotorula glutinis with xylose assimiating capacity. Afr. J. Biotechnol. VoI 6 (18), pp. 2130-2134, 19 September 2007]은 로도토룰라 효모(Rhodotorula yeast)에 의한 지질 생산을 위한 원료로서, 분쇄 및 산 처리, 및 여과액의 이용 및 물로의 세척에 의한, 상기 처리에 의해 획득된, 옥수수 줄기, 나뭇잎 및 쌀과 같은 식물 재료의 짚(straw)에 존재하는 탄수화물의 추출에 대해 기재하고 있다. 미생물로부터 획득된 지질은 바이오디젤의 생산에 이용된다. 엔젤바우어(Angerbauer)등의 문헌[Angerbauser, C, Sierbenhofer, M. Mittelbach, M. 및 Guebtz, G.M. Conversion of sludge into lipids by Lipomyces starkeyi for biodiesel production. Bioresource Technology 99(2008) 3051-3056]은 차례로, 알칼리 및 산에 의한 폐수 슬러지의 처리를 비롯하여, 바이오디젤 원료에서, 리포미세스(Lipomyces) 효모에 의한 지질 생산에서의 이의 이용을 기재하고 있다.Some specifications describe the production of lipids by microbial fermentation from different organic materials. The patent specification US 4,368,056 proposes the use of microbial glycerides, which are produced during fermentation during the production of biodiesel and the use of carbohydrates present in low content in industrial wastes, butanol fermentation. Dai et al., Dai, C. Tao, J., Xie, F., Dai, Y. and Zhao, M. Biodiesel generation from oleagenous yeast Rhodotorula glutinis with xylose assimiating capacity. Afr. J. Biotechnol. VoI 6 (18), pp. 2130-2134, 19 September 2007] Rhodotorula As raw materials for the production of lipids by yeast, straw of plant material such as corn stalks, leaves and rice, obtained by the above treatment, by grinding and acid treatment, and by use of filtrate and washing with water. The extraction of carbohydrates present in the present invention is described. Lipids obtained from microorganisms are used for the production of biodiesel. Angelbauer et al., Angerbauser, C, Sierbenhofer, M. Mittelbach, M. and Guebtz, GM Conversion of sludge into lipids by Lipomyces starkeyi for biodiesel production. Bioresource Technology 99 (2008) 3051-3056, in turn, describes its use in lipid production by Lipomyces yeast in biodiesel raw materials, including treatment of wastewater sludge with alkalis and acids.

상술한 방법이 접한 문제는, 미생물에 의해 이용될 수 있는 당의 산출이 여전히 낮다는 점 또는 상기 방법은 대규모 생산의 필요에 중요성이 떨어지는 원재료로서 바이오물질의 이용에 적용된다는 사실을 포함한다. 바이오연료의 제조에 대해 설정된 정량적 목표는 상술한 방법 및 상기 이용된 소스 물질에 의해 달성될 수 없음이 자명하다.Problems encountered with the above-mentioned methods include the fact that the yield of sugars that can be used by microorganisms is still low or that the method is applied to the use of biomaterials as raw materials of low importance to the need for large-scale production. It is evident that the quantitative goals set for the production of biofuels cannot be achieved by the methods described above and the source materials used.

따라서, 세계의 재생가능한 유기 탄수화물 보유분을 이의 화학적 또는 구조적 조성물에 상관없이, 고 에너지 함량을 가진 화합물로 변환시키기 위한, 새로운 기술적 해결책, 특히 이전보다 더욱 포괄적으로 사용될 수 있는 해결책에 대한 큰 필요성이 여전히 존재한다. 다양한 유기 물질에 존재하는 탄수화물을, 교통 연료 사용 또는 이의 사용의 원료로 더욱 변형 가능한, 지방과 같은 높은 에너지 함량을 가진 화합물로 어떻게 효과적으로 변환시킬 수 있는지 해결하는 것이 특히 중요할 것이다.
Thus, there is still a great need for new technical solutions, in particular solutions that can be used more comprehensively than before, to convert the world's renewable organic carbohydrate reserves into compounds with high energy content, regardless of their chemical or structural composition. exist. It will be particularly important to address how to effectively convert carbohydrates present in various organic materials into high energy content compounds such as fats, which are more transformable into the use of transportation fuels or raw materials for their use.

본 발명의 목적은 유기 바이오물질을 고 에너지 함량을 가진 화합물로 변환시키는 방법의 문제에 대한 새로운 해결책을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a new solution to the problem of the method of converting organic biomaterials into compounds with high energy content.

특히, 본 발명의 목적은 유기 바이오물질로부터 획득가능한 탄수화물 성분을 바이오디젤의 생산에 적합한 지질로 변환시키는 방법의 문제점에 대한 해결책을 제공하는 것이다.In particular, it is an object of the present invention to provide a solution to the problem of the method of converting carbohydrate components obtainable from organic biomaterials into lipids suitable for the production of biodiesel.

더 정확히 말하자면, 본원에 따른 상기 방법은 청구항 1의 특징화된 부분에서 특정된 것을 특징으로 한다.More precisely, the method according to the invention is characterized in that which is specified in the characterized part of claim 1.

차례로, 본 발명에 따른 용도는 청구항 17에 기재된 것, 및 청구항 18에 기재된 바이오 연료에 의해 특징지어진다.In turn, the use according to the invention is characterized by the one described in claim 17 and the biofuel described in claim 18.

본 발명에 따른 도시 하수 정화 방법은 청구항 19에 기재된 것을 특징으로 한다.The municipal sewage purification method according to the present invention is characterized by what is stated in claim 19.

본 발명은 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 분획의 회수를 위해 상이한 방법으로 바이오매스(biomass)를 다룰 때, 미생물 개체군이 상기 분획에서 더 빠르게 출현하였고, 추가하여 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 분획이 분해되었다는 관찰 결과를 바탕으로 한다. 놀랍게도, 상술한 탄수화물 분획에서, 미생물은 또한 ATP 시트레이트 리아제 효소(ATP citrate lyase enzyme)(EC 2.3.3.8, 이전에 EC 4.1.3.8)를 가지고, 성장하고 있음이 발견되었는데, 상기 미생물은 상기 효소를 이용하여, 지질, 특히 트리아실 글리세롤을 이들의 세포 안으로 수집하였다. 이 관찰결과를 바탕으로, 본 발명은 바이오물질을 처리하여 상기 바이오물질 내에 포함된 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 바이오물질의 나머지로부터 분리시키고, 상기 셀룰로오스를 가수분해시켜 가수분해 생성물이 지질-수집 미생물 성장에 적합하게 만드는 방법과, 지질 생산 방법, 및 상기 방법에 의해 형성된 지질을 바이오디젤의 제조에서 원료로서 사용하는 방법을 개발하였다. The present invention is based on the observation that when dealing with biomass in different ways for the recovery of cellulose and hemicellulose fractions, microbial populations appeared more quickly in the fraction, and in addition, the cellulose and hemicellulose fractions were degraded. Surprisingly, in the carbohydrate fraction described above, it has been found that the microorganism is also growing, with ATP citrate lyase enzyme (EC 2.3.3.8, previously EC 4.1.3.8), which microorganism is Lipids, in particular triacyl glycerol, were collected into their cells. Based on this observation, the present invention treats a biomaterial to separate cellulose and hemicellulose contained in the biomaterial from the rest of the biomaterial, and hydrolyzes the cellulose so that the hydrolysis product is suitable for the growth of lipid-collecting microorganisms. And a method for producing a lipid, and a method for using the lipid formed by the method as a raw material in the production of biodiesel.

본 발명의 기재에 따라, 지질-합성 미생물에 의해 이용되기 적합한 탄수화물은 다양한 소스로부터 유래한 유기 원료로부터 생산될 수 있고/있거나, 미생물에 의해 생산될 수 있는 지질로부터 탄수화물 분획이 생산될 수 있다.In accordance with the description of the present invention, carbohydrates suitable for use by lipid-synthesizing microorganisms may be produced from organic sources derived from various sources and / or carbohydrate fractions may be produced from lipids that may be produced by microorganisms.

본 발명에 따라, 이와 같은 탄수화물은 특히 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 전분 또는 비-전분 다당류를 포함하는 바이오물질로부터 생산될 수 있다. 미생물에 의해 이용되기 적합한 탄수화물은 특히 육탄당 및 오탄당 두 가지 모두를 포함하는 단당류 및 올리고당이다. 탄수화물 폴리머를 이용하는 것이 가능하도록 지질-생산 미생물이 선택되었다면, 상기 탄수화물은 또한 중합체 형태가 될 수 있다. According to the invention, such carbohydrates can in particular be produced from biomaterials comprising hemicellulose, cellulose, starch or non-starch polysaccharides. Carbohydrates suitable for use by microorganisms are in particular monosaccharides and oligosaccharides comprising both hexose and pentose sugars. If the lipid-producing microorganism has been chosen to enable the use of carbohydrate polymers, the carbohydrates may also be in polymer form.

다양한 형태 중, 목재는 현재 회수될 수 있는 재생가능한 바이오매스의 가장 큰 보유량을 포함한다. 목재의 사용, 특히 이의 기계적 또는 열-기계적 처리 또는 다른 제조 또는 목재로부터 기계적 매스(mass)의 생산은 대규모이고, 한 과정으로서, 많은 탄수화물-함유 부 유동(minor flows)을 생산한다. 목재-정제 산업의 이러한 측면 절단물(side cuts)의 경우 경제적 부가가치가 매우 적은 것으로 확인되었고; 많은 경우에, 이들이 제거되어야 함에 따라 유발되는 환경적 부담과 같은 비용이 발생된다. 기술적 과제로서, 이와 같은 사이드 플로우(side flow)는 특히 문제가 있다. 사이드 플로우는 부피가 크지만, 이들의 탄수화물 함량은 일반적으로 낮다. 희석된 물-기초 탄수화물 용액과 같이, 이것은 화학적 방법에 의해 용액 내 탄수화물을 이용하는 것을 목적으로 한 공정에 적합하지 못하다. Among the various forms, wood contains the largest amount of renewable biomass that can be recovered at present. The use of wood, in particular its mechanical or thermo-mechanical treatment or other manufacture or production of mechanical mass from wood, is large-scale and, as a process, produces many carbohydrate-containing minor flows. These side cuts in the wood-refining industry have been found to have very low economic added value; In many cases, the costs are incurred, such as the environmental burden caused by their removal. As a technical problem, such side flow is particularly problematic. Side flows are bulky, but their carbohydrate content is generally low. Like diluted water-based carbohydrate solutions, this is not suitable for processes aimed at utilizing carbohydrates in solution by chemical methods.

따라서, 본 발명의 목적은 또한 현재 값비싼 정화 절차를 필요로 하거나 현재 공정에 의해 완전하게 활용되지 못한 채 남아있지만, 여전히 에너지원으로서의 가능성을 가지는, 바이오물질을 포함하는 대규모 산업적 사이드 플로우를 이용하는 방법의 문제에 대한 해결책을 제공하는 것이다. Accordingly, the object of the present invention is also a method using a large scale industrial side flow comprising a biomaterial, which currently requires an expensive purification procedure or remains unutilized by the current process but still has the potential as an energy source. To provide a solution to the problem.

본 발명에 따른 방법에서, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 전분, 이들 모두, 일부의 혼합물 또는 이들 생성물의 분해물 또는, 대안적으로, 전분 또는 비-전분 탄수화물 그 자체 또는 셀룰로오스 또는 헤미셀룰로오스 물질에 연결된 전분 또는 비-전분 탄수화물을 포함하는, 유기 소스 물질이 처리된다. 상기 소스 물질은 기계적, 열-기계적, 물리적, 화학적, 생물학적으로, 또는 이들 처리의 조합에 의해 전-처리될 수 있거나, 그 자체로 사용되기에 적합할 수 있다. 중합체 형태의 탄수화물을 포함하는 경우, 바람직하게는 물 또는 산 또는 알칼리, 또는 이들의 조합으로 처리된다. 본원 기재에 따른 이와 같은 예비적 처리 후, 상기 혼합물을 여과액 및 고형물질, 즉 침전물(도 1)로 나누고, 상기 여과액 또는 두 분획을 회수한다. 물 또는 산 또는 알칼리, 또는 이들의 조합과 함께 수행되는, 소스 물질의 처리를 재개하고, 상기 침전물 분리 후 여과액을 서로 결합시키는 것이 바람직하다. 알칼리를 포함하는 처리로 획득된 여과액은, 그 자체로 또는 상술한 재생(recycling) 후, 바람직하게는 혼합물로 전해지고, 가용성 단당류의 함량을 증가시키기 위해 소스 물질의 산 처리가 수행된다. 이 처리에서 생성된 임의의 침전물 또는 여과액 또는 소스 물질 자체, 또는 상기 소스 물질의 조합 및 여과액 또는 침전물 또는 여과액 또는 침전물은 중화, 탈색 및 여과와 같은, 가능한 전-처리 후, 단일-세포 지질을 생산하는데 이용된다. 상기 여과액은 또한 결합, 희석되거나 농축되어 적당한 단당류 함량 및 단일-세포 지질을 생산하는 미생물을 위한 조성물을 달성할 수 있다.In the process according to the invention, cellulose, hemicellulose, starch, both, mixtures of some or their products, or, alternatively, starch or non-starch linked to the starch or non-starch carbohydrates themselves or to cellulose or hemicellulose materials. Organic source materials, including carbohydrates, are processed. The source material may be pre-treated mechanically, thermo-mechanically, physically, chemically, biologically, or by a combination of these treatments, or may be suitable for use by itself. When carbohydrates in polymer form are included, they are preferably treated with water or an acid or an alkali, or a combination thereof. After such preliminary treatment in accordance with the present disclosure, the mixture is divided into filtrate and solids, ie precipitates (FIG. 1), and the filtrate or two fractions are recovered. It is preferable to resume treatment of the source material, which is carried out with water or acid or alkali, or a combination thereof, and to bind the filtrates together after the separation of the precipitates. The filtrate obtained by the treatment comprising alkali is passed on its own or after the aforementioned recycling, preferably into a mixture, and acid treatment of the source material is carried out to increase the content of soluble monosaccharides. Any precipitate or filtrate or source material itself produced in this treatment, or a combination of the source material and the filtrate or precipitate or filtrate or precipitate is single-cell after possible pre-treatment, such as neutralization, bleaching and filtration. It is used to produce lipids. The filtrate can also be combined, diluted or concentrated to achieve a composition for microorganisms that produces a suitable monosaccharide content and single-cell lipids.

상기 소스 물질의 각 대안적인 처리로부터, 다양한 조성의 침전물이 생성되고, 이는 상기 처리가 물에서 처리되었는지 또는 산 또는 알칼리의 존재하에 처리되었는지에 의존한다. 당의 생산을 증가시키기 위해, 바람직하게는 상기 침전물을 그 자체로 또는 물, 산 또는 알칼리의 존재하에, 기계적 분쇄로 전달하고, 이 처리로부터, 여과액 및 침전물을 다시 획득한다. 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합은 단일-세포 지질을 생산하는데 사용되거나, 상기 침전물은 바람직하게는 원하는 경우 강산으로 처리된다. 강산 처리의 결과, 여과액 및 침전물이 다시 생성되고, 이것으로부터 상기 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합물은 단일-세포 지질의 생산에 전달될 수 있다. 상기 침전물은 상기 처리와 분쇄를 결합함으로서 심지어 더 강한 산 농도로 처리될 수 있다. 이 처리의 결과로서 생성된, 여과액 또는 침전물 또는 이의 조합물은 단일-세포 지질의 생산에 사용될 수 있다. 침전물은 제거될 수 있고, 연소될 수 있고 바이오연료의 생산 또는 다른 방법에 의한 이의 전구체에 사용될 수 있다. 각 여과액 분획 또는 침전물 또는 소스물질은 그 자체로 또는 다양한 조합으로 단일-세포 지질의 생산에 사용될 수 있다. 상술한 공정 단계로부터 획득된 침전물은 본원 기재 내 제시된 가장 초기 또는 나중 공정 단계에 의해 재처리될 수 있다. 당의 생산을 증가시키기 위해서, 상기 침전물을 이전 처리에서보다 더 강한 산 또는 알칼리로 처리하는 것이 바람직하다.From each alternative treatment of the source material, precipitates of various compositions are produced, depending on whether the treatment is treated in water or in the presence of acids or alkalis. In order to increase the production of sugar, the precipitate is preferably transferred by mechanical grinding, either by itself or in the presence of water, acid or alkali, from which the filtrate and precipitate are obtained again. Filtrates or precipitates or combinations thereof are used to produce single-cell lipids, or the precipitates are preferably treated with strong acid if desired. As a result of the strong acid treatment, the filtrate and precipitate are produced again from which the filtrate or precipitate or combination thereof can be transferred to the production of single-cell lipids. The precipitate can be treated with even stronger acid concentrations by combining the treatment and grinding. Filtrates or precipitates or combinations thereof, produced as a result of this treatment, can be used for the production of single-cell lipids. Precipitates can be removed, burned and used in the production of biofuels or their precursors by other methods. Each filtrate fraction or precipitate or source material can be used on its own or in various combinations to produce single-cell lipids. Precipitates obtained from the process steps described above may be retreated by the earliest or later process steps set forth herein. In order to increase the production of sugars, it is desirable to treat the precipitates with stronger acids or alkalis than in previous treatments.

게다가, 효소 처리 또는 미생물의 발효가 상기 상이한 공정 단계 사이에서 수행될 수 있다.In addition, enzyme treatment or fermentation of microorganisms can be carried out between the different process steps.

본 발명은 또한 상기 사용된 알칼리 및 산을 상기 공정 중에 다시 재활용하는 방법에 관한 것이다.The invention also relates to a process for recycling the used alkali and acid again during the process.

본 발명은 또한 생산된 지질이 회수되는 경우, 상기 방법에서 사용된 단일-세포 바이오매스를 본 발명에 의해 의도된 바이오물질로서 재활용하는 방법에 관한 것이다.The invention also relates to a process for recycling the single-cell biomass used in the process as the biomaterial intended by the invention when the produced lipid is recovered.

경제적으로 이용할 수 있는 성분은 상기 방법에 따라 수행된 처리로부터 획득된 침전물로부터 회수될 수 있다. 차례로, 상기 침전물은 또한 지질의 생산 보다 다른 미생물 공정에서 이용될 수 있다.Economically available components can be recovered from the precipitate obtained from the treatment carried out according to the method. In turn, the precipitate can also be used in other microbial processes than in the production of lipids.

본 기재에 따른 방법은 바이오매스의 탄수화물 내에 포함된 육탄당 및 오탄당 단당류가 어떻게 더 많은 양의 모노머 당 단위를 포함하는 더 작은 분획 내로 점차 전달될 수 있는지에 대한 문제의 해결책을 제공하며, 지질-합성하는 미생물은 임의 분획을 지질 생산에 더욱 효과적으로 이용할 수 있다. 임의의 공정 과정과 관련하여, 불용성 물질, 침전물이 가용성 물질로부터 분리되고, 여과액이 이에 따라 생성되고, 상기 여과액에 포함된 육탄당 및 오탄당은 그 자체로 또는 필수적인 전-처리 후에 단일-세포 지질(single-cell lipid)의 생산을 위한 여과액의 혼합물로서 단일-세포 지질을 생산하는데 사용될 수 있다. 상기 여과액 외에도, 또한 침전물 또는 여과액과 침전물의 조합이 단일-세포 지질의 생산에 이용될 수 있다.The method according to the present disclosure provides a solution to the problem of how the hexose and pentose monosaccharides contained in the carbohydrates of the biomass can be gradually delivered into smaller fractions containing higher amounts of monomer sugar units. The microorganisms that synthesize can utilize any fraction more effectively for lipid production. In connection with any process, insoluble matter, precipitates are separated from solubles, filtrates are produced accordingly, and the hexose and pentose sugars contained in the filtrate are either single-celled on their own or after the necessary pre-treatment. It can be used to produce single-cell lipids as a mixture of filtrates for the production of single-cell lipids. In addition to the filtrate, a precipitate or a combination of filtrate and precipitate can also be used for the production of single-cell lipids.

본 발명의 종합적인 이점은 단순한 공정 및 단위 조작에 적용하도록 사용될 수 있고, 이는 산업적 용도, 에너지 효과적 및 환경적 방법으로 육탄당 및 오탄당 단당류 또는 이에 의해 형성된 올리고머를 비롯한 이들의 혼합과 같은, 적은 에너지를 함유한 생물학적 기원의 화합물로부터, 에너지-풍부한 화학적 화합물, 지질을 생산할 준비가 되어 있다는 점이다.The overall advantages of the present invention can be used to apply to simple processes and unit operations, which are low energy, such as mixtures of hexose and pentose monosaccharides or oligomers formed thereby in industrial applications, energy efficient and environmental methods. It is ready to produce energy-rich chemical compounds, lipids, from compounds of biological origin containing.

본 발명에 따른 방법에서, 기계적 또는 열-기계적 분쇄에 의해, 새로운 표면이 유기 물질 중에 항상 노출되는 것이 특히 바람직하고, 이는 다시 물 또는 상이한 강도를 가진 산 또는 알칼리로 처리될 수 있고, 이에 따라 용액 및 침전물 분해가 제공될 수 있고, 이것으로부터, 특히 상기 용액과 함께, 미생물 지질 생산에서 사용가능한 더 많은 당이 획득될 수 있다.In the process according to the invention, it is particularly preferred that the new surface is always exposed in the organic material by mechanical or thermo-mechanical grinding, which in turn can be treated with water or with acids or alkalis of different strengths, and thus solutions And sediment decomposition can be provided, from which more sugars can be obtained which can be used in the production of microbial lipids, especially with the solution.

용액 및 침전물의 수차례 분리가 결합될 경우, 단일-상(single-phase) 가수분해 방법과 비교하여, 상당히 향상된 산출의 육탄당 및 오탄당이 기계적 또는 열-기계적 분쇄를 위해 획득된다.When several separations of solution and sediment are combined, compared to single-phase hydrolysis methods, significantly improved output of hexose and pentose sugars is obtained for mechanical or thermo-mechanical grinding.

본 발명에 따른 방법에서, 산 및 알칼리 처리로부터 획득된 여과액과의 결합에 의해, 또는 여과액 및 침전물과의 결합에 의해, 다양한 처리로부터 획득된 유동은 서로를 중화시킨다. 따라서, 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합은 그 자체로, 산성도의 조정 없이 이용가능하거나, 적어도 산성도의 조절의 필요가 적다. 몇가지 상이한 바이오매스 및 상이한 기원으로부터의 바이오매스의 서로간의 결합 가능성은 또한 유리하다.In the process according to the invention, the flows obtained from the various treatments neutralize each other, by combining with the filtrate obtained from the acid and alkali treatments, or by combining with the filtrate and the precipitate. Thus, the filtrate or precipitate or combinations thereof are themselves available without adjustment of acidity, or at least less need for adjustment of acidity. The possibility of binding each other of biomass from several different biomass and from different origins is also advantageous.

본 발명의 필요성은, 지질 생산에 이용가능한 상기 형성된 당이 그 자체 또는 부분적으로, 자연적으로 미생물학적으로 이용되어 알코올과 같은 다른 화합물을 또한 생산할 수 있다는 점에서 특별히 강조된다.The necessity of the present invention is particularly emphasized in that the formed sugars available for lipid production, by themselves or in part, can be used naturally and microbiologically to produce other compounds such as alcohols.

본 발명의 특별한 이점은, 목재의 기계적 및 열-기계적 처리의 사이드 플로우 또는 주 유동의 이용 외에도, 또한 지질을 생산하기 위한 탄수화물을 방출하는 다른 바이오물질의 이용에도 적합하다는 점이다.A particular advantage of the present invention is that in addition to the use of side flows or main flows of mechanical and thermo-mechanical treatment of wood, it is also suitable for the use of other biomaterials that release carbohydrates to produce lipids.

본 발명은 추가적으로, 열-기계적 처리, 알칼리 또는 산의 처리로 생성된, 섬유를 한번 더 재활용함으로서 생성된, 본 발명에 따른 혼합물로부터 지질 혼합물 또는 지질을 형성하는 방법에 관한 것이다.The invention further relates to a process for forming a lipid mixture or lipid from a mixture according to the invention, produced by recycling the fibers once again, produced by thermo-mechanical treatment, alkali or acid treatment.

본원 기재에 따라, 육탄당 및 오탄당으로, 또는 이들에 의해 형성된 그리고 이들로부터 형성된 올리고머로, 미생물에 의해 지질로 가공될 수 있는, 대규모로 이용하기 어려운 다른 유기 원료는, 예를들어, 신문의 재생으로부터 획득된 재생섬유, 사탕무로부터 획득된 비트펄프, 그리고 왕겨 및 곡물의 짚(예를 들어, 귀리)이고; 필드-재배 식물의 다른 유사한 평가절하 부분, 톱밥, 정제된 기계적 펄프, 짚 및 토탄, 특히 약간 분해된 토탄이다. 지금까지 조금도 이용된 적 없는 다른 유기물질로는 늪지대 또는 수중의 바이오매스, 셀룰로오스 공장의 집수 영역에서의 바이오매스, 및 도시 하수로부터 작동된 슬러지 공장으로 가는 바이오매스, 또는 폐기지역 또는 소각으로 가는 기타 유기 도시 폐기물이다. 이 유기 물질은 또한 이 물질 내에 포함된 탄수화물이 미생물을 위해 유용하게 되도록 하여 단일-세포 바이오매스 및 지질을 생산하도록, 본 발명의 다양한 구체예를 대체함으로서 처리될 수 있다. 예를 들어, 도시 폐기물은 본 발명의 방법에 의해 처리될 수 있고, 그에 따라 많은 이점 중에서도, 상기 처리에서 해로운 미생물의 사멸이 유익할 것이다.According to the present disclosure, other organic raw materials that are difficult to use on a large scale, which can be processed into lipids by microorganisms, either with or from oligosaccharides and pentose sugars, are for example recycled newspapers. Recycled fibers obtained from, beet pulp obtained from sugar beet, and straw (eg oats) of rice hulls and grains; Other similar devaluation parts of field-cultivated plants, sawdust, refined mechanical pulp, straw and peat, especially slightly cracked peat. Other organic materials that have never been used so far include biomass in swamps or underwater, biomass in the catchment area of cellulose plants, and biomass to municipally operated sludge plants, or other to waste or incineration. It is an organic municipal waste. This organic material can also be treated by replacing various embodiments of the invention such that the carbohydrates contained in the material become useful for the microorganism to produce single-cell biomass and lipids. For example, municipal waste can be treated by the process of the present invention, and among other advantages, the killing of harmful microorganisms in the treatment will be beneficial.

본 발명의 본질적 핵심은, 탄수화물-함유 바이오물질이, 어떤 유기물질로부터 유래되었는지와 관계없이, 단일-세포 지질 생산에 적합한 모노머 육탄당 및/또는 오탄당 또는 이들의 올리고머가 상기 탄수화물로부터 획득되도록 처리된다는 점이다. 두 가지 이상의 처리의 조합에 의한 처리가 수행되는 것이 바람직하다. The essential point of the present invention is that carbohydrate-containing biomaterials, regardless of which organic material they are derived from, are treated such that monomer hexose and / or pentose sugars or oligomers suitable for single-cell lipid production are obtained from the carbohydrates. Is the point. It is preferable that the treatment by a combination of two or more treatments is performed.

본 발명에 따른 방법의 이용은, 바이오연료의 대규모 생산의 필요성의 차원에서 적합하고, 소스 물질은 몇가지 상이한 바이오매스로부터 동시에 생산될 수 있고, 이 소스 물질은 지질-생산 미생물의 세포덩어리(cellmass)의 생산 및 지질의 생산에 이용가능하다. 미생물의 지질 생산에 적합한 성분은 바이오매스의 조성물, 유용성 및 구조에 상관없이 생산될 수 있다. 본 발명의 상당한 이점은 또한, 본 발명에 따른 방법에 의해, 이용가능한 당이 높은 산출량으로 생산될 수 있고 산성도의 조절에 대한 화학적 필요성의 소모가 축소될 수 있다는 점이다.The use of the method according to the invention is suitable in view of the need for large-scale production of biofuels, where the source material can be produced simultaneously from several different biomass, which source material is a cellmass of lipid-producing microorganisms. And production of lipids. Components suitable for the lipid production of microorganisms can be produced regardless of the composition, utility and structure of the biomass. A significant advantage of the present invention is also that, by the process according to the invention, the available sugars can be produced in high yields and the consumption of the chemical need for control of acidity can be reduced.

선행 기술과 비교하여, 본원에 기재된 발명은 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 모두를 포함하는 바이오물질을 이용가능한 육탄당 및 오탄당으로 변환시키는 것을 겸비한 획기적인 기술을 제공한다. 동일한 구체예로, 본 발명은 또한 이 바이오 물질 내에 포함된 비-전분 다당류 및 전분의 단당류 단위를 단일-세포 지질의 생산을 위해 이용가능한 당으로 이용하는 것을 가능하게 한다. 본 발명은 특히 이것이 산업 또는 커뮤니티에 의해 생성되고, 재생가능한 천연 자원 또는 이들의 평가절하된 사이드 플로우로부터 유래된 물질에 산업적 규모로 적용될 수 있도록 실행가능하다. 본 발명에 따른 방법은 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 함유하는 물질을 통제된 방식으로 처리하는데 사용되어, 그것으로부터 단일-세포 지질의 전구체가 형성되도록 할 수 있고, 이는 단일-세포 지질의 생산에 안정한 미생물에 의해 사용될 수 있다.Compared with the prior art, the invention described herein provides a breakthrough technology that combines the conversion of biomaterials comprising both cellulose and hemicellulose into available hexose and pentose sugars. In the same embodiment, the present invention also makes it possible to use non-starch polysaccharides and monosaccharide units of starch comprised in this biomaterial as sugars available for the production of single-cell lipids. The invention is particularly feasible so that it can be applied on an industrial scale to materials produced by industry or the community and derived from renewable natural resources or their devalued side flows. The method according to the invention can be used to treat materials containing cellulose and hemicellulose in a controlled manner, from which precursors of single-cell lipids can be formed, which are caused by microorganisms that are stable to the production of single-cell lipids. Can be used.

하기에서, 본 발명은 첨부된 도면과 상세한 설명에 의해 더욱 자세하게 설명된다.
In the following, the invention is explained in more detail by the accompanying drawings and detailed description.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 주요 수행 단계를 도시한 것이다.
도 2는 세포 덩어리 및 지질의 생산을 위한 육탄당 및 오탄당의 그 자체 또는 조합에 의한 이용을 도시한 것이다.
도 3은 배양 배지 내에서 지질의 생산 및 효모의 성장을 도시한 것으로, 혼합물이 탄소원으로서 그리고 지질의 생산을 위해 첨가되고, 이 혼합물은 알칼리성 처리에 의해, 및 그것으로부터 획득된 여과액의 10% 산성 가수분해에 의해, 왕겨로부터 생성되었다.
도 4는 배양 배지에서 효모의 성장을 도시한 것으로, 상업적으로 이용가능한 오탄당이 탄소원으로서 첨가되었다.
1 shows the main steps of carrying out a method according to the invention.
2 shows the use by itself or in combination of hexose and pentose sugars for the production of cell masses and lipids.
FIG. 3 shows the production of lipids and the growth of yeast in the culture medium, where a mixture is added as a carbon source and for the production of lipids, which mixture is 10% of the filtrate obtained by and from alkaline treatment. It was produced from rice husk by acidic hydrolysis.
Figure 4 shows the growth of yeast in the culture medium, where commercially available pentose sugar was added as a carbon source.

"탄수화물"은 알데하이드, 산 또는 케토기 및, 몇가지 수산기를 포함하는 유기 분자를 지칭한다. 따라서 탄수화물의 범위는 용어 단당류, 올리고당, 다당류, 당, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 전분 및 비-전분 탄수화물로 기재된 화합물을 포함한다. "Carbohydrate" refers to an organic molecule comprising an aldehyde, an acid or a keto group, and several hydroxyl groups. Thus, the range of carbohydrates includes compounds described by the terms monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, sugars, celluloses, hemicelluloses, starches and non-starch carbohydrates.

"셀룰로오스"는 긴-사슬 다당류이고, 이의 제 1차 구조는 글루코스의 β-1-4결합에 의해 형성된 폴리머로 이루어져 있다."Cellulose" is a long-chain polysaccharide whose primary structure consists of a polymer formed by β-1-4 bonds of glucose.

"전분"은 긴-사슬 다당류이고, 주로 α-1-4 및 α-1-6 글루코스 단위로 이루어져 있다."Starch" is a long-chain polysaccharide and consists mainly of α-1-4 and α-1-6 glucose units.

본원의 "사용가능한 당"은 미생물이 증가시킬 수 있는 당을 지칭하고, 여기서 지질- 및 알코올-생산 미생물은 지질 또는 알코올을 생산할 수 있다.As used herein, “usable sugars” refer to sugars to which microorganisms may increase, wherein lipid- and alcohol-producing microorganisms may produce lipids or alcohols.

"헤미셀룰로오스"는 몇가지 상이한 육탄당 및 오탄당, 예를 들어, 갈락토스, 만노스, 글루코스, 자일로스 및 아라비노스로 이루어진 화합물의 그룹을 지칭한다."Hemicellulose" refers to a group of compounds consisting of several different hexose and pentose sugars such as galactose, mannose, glucose, xylose and arabinose.

"단당류"는 탄수화물의 모노머 단위로서, (C-H2O)n, 일반적으로 3-9개 탄소 원자로 이루어지고 한 개 이상의 탄소 원자에서 입체 화학적 차이를 가진다. 이것은 6개의 탄소 원자를 가진 육탄당, 예를 들어, 글루코스, 갈락토스, 만노스, 과당 및 5개의 탄소 원자를 가진, 오탄당, 예를 들어, 자일로스, 리보오스 및 아라비노스를 포함한다.A "monosaccharide" is a monomeric unit of carbohydrates, consisting of (CH 2 O) n , generally 3-9 carbon atoms and having stereochemical differences at one or more carbon atoms. This includes hexose sugars with six carbon atoms, such as glucose, galactose, mannose, fructose, and pentose sugars, such as xylose, ribose and arabinose, with five carbon atoms.

"올리고당"은 O-글리코시드 결합에 의해 두 개 이상의 단당류로부터 형성된 탄수화물을 지칭한다."Oligosaccharide" refers to a carbohydrate formed from two or more monosaccharides by O-glycoside linkages.

"오탄당"은 5개 탄소 원자를 포함하는 단당류를 지칭한다."Otanose" refers to a monosaccharide comprising five carbon atoms.

"육탄당"은 6개 탄소 원자를 포함하는 단당류를 지칭한다."Heat charcoal" refers to a monosaccharide comprising six carbon atoms.

"가수분해"는 물이 반응에 참여하였는지 여부와 관계없이, 물, 산 또는 알칼리의 영향 하에서 탄소-탄소, 탄소-산소, 탄소-질소, 또는 탄소-황 결합의 파괴를 지칭한다. 효소적 가수분해에서, 상응하는 반응이 효소에 의해 촉매화된다. 예를 들어, 가수분해는 탄수화물의 단당류 사이의 O-글리코시드 결합 또는 단백질의 아미노산 사이의 펩티드 결합이 파괴되는 반응이다."Hydrolysis" refers to the destruction of carbon-carbon, carbon-oxygen, carbon-nitrogen, or carbon-sulfur bonds under the influence of water, acid or alkali, whether or not water participates in the reaction. In enzymatic hydrolysis, the corresponding reaction is catalyzed by the enzyme. For example, hydrolysis is a reaction in which O-glycosidic bonds between monosaccharides of carbohydrates or peptide bonds between amino acids of proteins are disrupted.

"물, 산 또는 알칼리로 처리"와 관련하여, 이는 유기 물질 그 자체, 또는 이로부터 유래된 생성물이 기계적으로 또는 열기계적으로 추출되고 처리되거나, 이 처리들의 조합이 물, 산 또는 알칼리의 존재하에서 수행되는 것을 의미한다. 브뢴스테드-로우리 산 염기 이론(Brønsted-Lowry acid alkali theory)에 따라, 산은 수소 이온(양자)를 줄 수 있는 화학적 물질, 분자 또는 이온을 지칭하고, 알칼리는 수소 이온(양자)를 받을 수 있는, 물질, 분자 또는 이온을 지칭한다. 산은 또한 전자쌍을 받을 수 있는 소위 루이스 산(Lewis acid)로 지칭되고, 염기는 염기 쌍을 줄 수 있는 소위 루이스 알칼리라 지칭된다. 정의에 따라, 산 또는 알칼리와 같은 물질의 활성은 수용액에 제한되지 않는다. 본원 기재에서, 상기 정의에 따라, 용어 "산" 및 "알칼리"는 또한 산성 및 알칼리성 촉매도 지칭한다. 본원 기재에서, 산은 또한 산으로서 기능할 수 있는 임의의 산성 상태(acid phase), 예를 들어 가스, 고체물질 또는 액체 형태(예를 들어, 수용액)도 지칭한다. 상응하여, 알칼리는 또한 알칼리로서 기능할 수 있는 임의의 알칼리 상태, 예를 들어 가스, 고체물질 또는 액체 형태(예를 들어, 수용액)도 지칭한다. With regard to "treatment with water, acid or alkali", this means that the organic material itself, or a product derived therefrom, is mechanically or thermomechanically extracted and treated, or a combination of these treatments in the presence of water, acid or alkali It means to be performed. According to Brønsted-Lowry acid alkali theory, an acid refers to a chemical substance, molecule, or ion that can give hydrogen ions (quantum), and an alkali can receive hydrogen ions (quantum) , Refers to a substance, molecule or ion. Acids are also referred to as Lewis acids that can accept electron pairs, and bases are referred to as Lewis alkalis that can give base pairs. By definition, the activity of substances such as acids or alkalis is not limited to aqueous solutions. In the present description, according to the above definitions, the terms “acid” and “alkali” also refer to acidic and alkaline catalysts. In the present description, an acid also refers to any acid phase, which may function as an acid, for example in gaseous, solid or liquid form (eg, aqueous solution). Correspondingly, alkali also refers to any alkaline state that can function as an alkali, for example gas, solid or liquid form (eg an aqueous solution).

본원 기재에서 "유기 소스 물질"은 살아있는 유기체에서 생산된 임의의 유기 물질을 지칭한다. 본원 기재에서의 유기 소스 물질은 또한 바이오물질로 불린다.As used herein, "organic source material" refers to any organic material produced in living organisms. Organic source materials in the present description are also called biomaterials.

특히, 유기 소스 물질은 다당류를 포함하는 유기 물질을 지칭한다. "다당류"는 단당류로부터 형성된 탄수화물 폴리머를 지칭하고, 이는 또한 단당류 이외의 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다당류는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 전분이다. 다당류는 또한, 그중에서도, 알지네이트, 글루칸, 이눌린 및 아라빅 검을 포함한다. 다른 다당류 중에서, 만난(mannane)이 또한 언급될 수 있다. 소스 물질은 그 자체로 또는 혼합물로서 다당류를 포함할 수 있거나, 이들의 분해 산물을 포함할 수 있다.In particular, organic source material refers to an organic material comprising polysaccharides. "Polysaccharide" refers to a carbohydrate polymer formed from monosaccharides, which may also include compounds other than monosaccharides. For example, polysaccharides are cellulose, hemicellulose and starch. Polysaccharides also include alginate, glucan, inulin and arabic gums, among others. Among other polysaccharides, mannane may also be mentioned. The source material may include polysaccharides by themselves or as a mixture, or may include degradation products thereof.

"비-전분 다당류"는 분자 구조가 전분의 전형적인 α-1-4 결합이 결핍되거나 부족한 탄수화물을 지칭한다. 비-전분 다당류로는, 예를 들어, 글루칸, 알지네이트, 이눌린 및 아라빅 검이다. 비-전분 다당류는 또한 헤미셀룰로오스 및 셀룰로오스를 포함한다. 다른 비-전분 다당류는, 예를 들어, 조류에서 발견되는 탄수화물 폴리머이다."Non-starch polysaccharide" refers to a carbohydrate whose molecular structure lacks or lacks the typical α-1-4 binding of starch. Non-starch polysaccharides are, for example, glucans, alginates, inulin and arabic gums. Non-starch polysaccharides also include hemicelluloses and celluloses. Other non-starch polysaccharides are, for example, carbohydrate polymers found in algae.

"재배 식물"은 상업적 목적을 위해 이를 위해 준비된 토지에서 심어지고 재배된 식물을 지칭한다."Cultivated plant" refers to a plant planted and grown on land prepared for this for commercial purposes.

용어 "지질"은 지방 물질을 지칭하는 것으로, 이 분자는 일반적으로, 한 부분으로서, 지방성 탄화수소 사슬을 포함하고, 유기 용매에서는 용해되나, 물에서 불용성이다.The term "lipid" refers to a fatty substance, which molecules, in part, comprise an aliphatic hydrocarbon chain and are soluble in organic solvents but insoluble in water.

본 발명에서, 미생물에서 형성된 지질은 주로 트리-, 다이-, 또는 모노-아실글리세롤, 또는 스테롤 에스터이지만, 다른 지질, 예를 들어 인지질, 유리 지방산, 스테롤, 폴리프레놀, 스핑고지질, 글리코지질 및 디포스파티딜 글리세롤은 또한 세포 내에서 형성될 수 있다.In the present invention, lipids formed in microorganisms are mainly tri-, di-, or mono-acylglycerols, or sterol esters, but other lipids such as phospholipids, free fatty acids, sterols, polyprenol, sphingolipids, glycolipids And diphosphatidyl glycerol may also be formed intracellularly.

본 발명은 바이오디젤 또는 재생가능한 디젤의 제조에 이용될 수 있다.The present invention can be used for the production of biodiesel or renewable diesel.

EU 지침 2003/30/EY에 따르면, "바이오디젤"은 바이오연료로서 사용될 수 있는 디젤 품질 중, 식물성 또는 동물성 오일로부터 생성된 메틸-에스터를 지칭한다.According to the EU Directive 2003/30 / EY, "biodiesel" refers to methyl-esters produced from vegetable or animal oils of diesel quality which can be used as biofuels.

재생가능한 디젤은 동물, 식물 또는 미생물 기원의 수소-처리된 지질을 지칭하는 것으로, 미생물 지질은 박테리아, 효모, 곰팡이, 조류 또는 또 다른 미생물로부터 유래될 수 있다.Renewable diesel refers to hydrogen-treated lipids of animal, plant or microbial origin, which can be derived from bacteria, yeast, fungi, algae or another microorganism.

본 발명에 따른 방법의 소스 물질은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 바이오매스, 바람직하게는 목재 펄프(가능하게는 바인더를 포함하는)가 될 수 있고, 이것은 기계적 또는 열-기계적 방법 또는 기타 물리적 방법, 또는 화학적, 효소적, 또는 미생물학적 또는 이 방법의 조합에 의해 생성될 수 있다. 본 발명의 개질없이, 전분을 포함하는 식물 물질, 예를 들어 감자, 이의 일부, 경작가능한 농작물의 종자, 옥수수 및 쌀, 각각, 사탕무를 비롯하여, 동일하게 포함된 비-전분 다당류를 포함하는 사탕무 펄프 또한 본 발명에 따른 방법의 소스 물질이 될 수 있다. 비-전분 다당류를 포함하는 식물의 일부, 예를 들어, β-글루칸 또한 소스 물질로서 적합하다. 본 방법은 또한 소스 물질로서, 단일-세포 유기체로부터 유래한, 알지네이트와 같은, 탄수화물의 이용에 적합하다. 본원에 기재된 소스 물질의 조성물은 또한 다양한 양의 단백질 및 지질을 포함할 수 있고, 이는 지질-합성 미생물의 성장 및 지질 생산을 위한 소스물질로서의 역할을 할 수 있다.The source material of the process according to the invention can be cellulose, hemicellulose and biomass, preferably wood pulp (possibly comprising a binder), which is mechanical or thermo-mechanical or other physical method, or chemical, It can be produced enzymatically, or microbiologically or by a combination of these methods. Without modifications of the present invention, sugar beet pulp comprising non-starch polysaccharides, including starch, including, for example, potatoes, parts thereof, seeds of arable crops, corn and rice, each including beets It may also be the source material of the method according to the invention. Some of the plants comprising non-starch polysaccharides, for example β-glucan, are also suitable as source material. The method is also suitable for use of carbohydrates, such as alginates, derived from single-cell organisms as source material. The compositions of source materials described herein may also include various amounts of proteins and lipids, which may serve as source materials for the growth and lipid production of lipid-synthesizing microorganisms.

본 발명에 따른 방법의 소스 물질은 또한, 예를 들어, 신문 재활용으로부터 획득한 재생 섬유, 사탕무 펄프 및 곡물의 왕겨, 예를 들어 귀리, 톱밥, 정제된 기계적 펄프, 토탄, 짚이 될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서 유용한 기타 소스 물질로는, 예를 들어, 단일-세포 바이오매스와 같은 미생물 덩어리, 조류 및 미세 조류를 포함하는 늪지대 또는 수중의 바이오매스, 셀룰로오스 공장의 집수 구역의 바이오매스, 및 도시 하수로부터 작동된 슬러지 공장으로 가는 바이오매스, 또는 생물학적 성분을 포함하고, 현재 소각, 퇴비화 또는 몇가지 다른 방법에서 사용되는 기타 도시 폐기물이고, 이들은 폐기물 내에 포함된 탄소를 이산화탄소로서 광범위하게 방출하는 결과를 야기한다.The source material of the process according to the invention can also be chaff of recycled fibers, sugar beet pulp and grains, for example oats, sawdust, purified mechanical pulp, peat, straw, obtained from newspaper recycling, for example. Other source materials useful in the process according to the invention include, for example, microbial masses such as single-cell biomass, biomass in swamps or water, including algae and microalgae, biomass in the catchment zone of cellulose plants, And biomass, or biological components, that go from municipal sewage to sludge plants operated, and are currently municipal incineration, composting, or other municipal wastes used in some other methods, which result in the extensive release of carbon contained in the waste as carbon dioxide. Cause.

본 발명의 바람직한 구체예에 따른 방법은, 본 발명에 따른 유기 물질(유기 물질 자체 또는 이들 중 임의의 조합)로부터 획득한, 여과액 또는 여과액의 조합, 침전물 또는 침전물의 조합이 혼합물로 전달되고, 여기서 지질 생산이 일어나는, 하나 이상의 단계를 포함한다. 본 발명의 대안적인 구체예는 어떤 종류의 단당류 조성물이 여과액 또는 여과액의 조합, 또는 침전물, 침전물의 조합, 또는 여과액 또는 침전물의 조합 내에서 미생물의 성장 및 지질의 생산을 위해 바람직한가에 기초하여 선택될 수 있다. 따라서, 상기 여과액 또는 침전물은 바람직하게는 ⅰ) 물, ⅱ) 산, 및 ⅲ) 알칼리로 이루어진 군에서 선택된 물질로 바이오물질을 처리하고, 그 후에 섬유-함유 침전물과 섬유-비함유 여과액으로 분리함으로서 생성된 군으로부터 선택된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the filtrate or a combination of filtrates, a precipitate or a combination of precipitates, obtained from the organic material (organic material itself or any combination thereof) according to the invention is transferred to the mixture and At least one step, wherein lipid production takes place. An alternative embodiment of the present invention is based on what kind of monosaccharide composition is desired for the growth of microorganisms and the production of lipids in a filtrate or a combination of filtrates, or a precipitate, a combination of precipitates, or a combination of filtrates or precipitates. Can be selected. Thus, the filtrate or precipitate is preferably treated with a biomaterial with a material selected from the group consisting of iii) water, ii) acid, and iii) alkali, followed by fiber-containing precipitates and fiber-free filtrates. Is separated from the group created by the separation.

선택적으로, 상기 침전물에 항목 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ) 중 임의의 처리를 다시 1회 이상 행하고, 획득한 침전물에 바람직하게는 기계적 또는 열-기계적 분쇄를 하고, 침전물과 여과액으로 분리한다.Optionally, the precipitate is subjected to any one or more of the items (i), (ii) and (iii) again one or more times, and the obtained precipitate is preferably subjected to mechanical or thermo-mechanical grinding, and to the precipitate and filtrate. Separate.

어떤 바이오 물질이 사용되었고 어떤 단당류를 원하는지에 따라, 상기 바이오물질을 물, 산 또는 알칼리, 바람직하게는 산 또는 알칼리로 처리한다(일반적으로, 산 또는 알칼리의 수용액에 의하여). 원할 경우, 이 처리는 또한 여러 차례 수행될 수 있다. 동일한 바이오물질이 또한 순차적으로 몇가지 상이한 용액으로 처리될 수 있고, 탄수화물의 분리 및 가수분해를 강화시키는 화합물이 물에 첨가될 수 있다.Depending on which biomaterial has been used and which monosaccharides are desired, the biomaterial is treated with water, acid or alkali, preferably acid or alkali (generally by an aqueous solution of acid or alkali). If desired, this process can also be performed multiple times. The same biomaterial may also be treated sequentially with several different solutions, and compounds that enhance the separation and hydrolysis of carbohydrates may be added to the water.

하기 리스트 그룹 Ⅰ에 나열된 소스 물질을 제 1 단계에서 물로 처리할 수 있고, 처리 결과를 향상시키고자 한다면, 물 및 산의 혼합물로 처리할 수 있다.The source materials listed in list group I below can be treated with water in the first step and with a mixture of water and acid if desired to improve the treatment results.

그룹 Ⅱ의 바이오물질은 제 1단계에서, 바람직하게는 산으로 처리된다.The biomaterials of group II are treated in the first step, preferably with acids.

그룹 Ⅲ의 바이오물질은 제 1단계에서, 바람직하게는 알칼리로 처리된다. 침전물 및 여과액이 회수된 경우, 상기 여과액을 산으로 재-처리할 수 있다.The biomaterials of group III are treated in a first step, preferably with alkali. If the precipitate and the filtrate are recovered, the filtrate can be retreated with acid.

그룹 ⅠGroup Ⅰ

목재의 기계적, 열 기계적, 효소적 또는 미생물학적 처리로부터, 또는 이들 처리의 조합으로부터, 또는 재배 식물로부터 유래한 바이오물질.Biomaterials derived from mechanical, thermomechanical, enzymatic or microbiological treatments of wood, or combinations of these treatments, or from cultivated plants.

그룹 ⅡGroup II

재생 섬유, 비트 펄프, 왕겨, 짚, 겨, 곡물 과립, 전 재배 식물, 재배 식물, TMP 펄프, MDF 펄프 또는 전분 또는 비-전분 다당류를 포함하는 소스 물질.Source material comprising recycled fibers, beet pulp, rice husk, straw, bran, grain granules, pre-cultivated plants, cultivated plants, TMP pulp, MDF pulp or starch or non-starch polysaccharides.

그룹 ⅢGroup III

다양한 양의 전분을 포함할 수 있는 톱밥, 정제된 기계적 펄프, 왕겨, 짚 및 목본 식물 부분, TMP 펄프, MDF 펄프, 비트 펄프, 재배 식물. Sawdust, refined mechanical pulp, rice hulls, straw and woody plant parts, TMP pulp, MDF pulp, beet pulp, cultivated plants, which may include varying amounts of starch.

상기 처리는, 예를 들어, 하나 이상의 효소를 상기 처리 용액에, 바람직하게는 물을 이용하여 만들어진 처리 용액에, 첨가함으로서 강화될 수 있다. 효소 처리 또는 미생물 발효가 또한 여러가지 공정 단계 사이에 첨가될 수 있다.The treatment can be enhanced, for example, by adding one or more enzymes to the treatment solution, preferably to a treatment solution made with water. Enzyme treatment or microbial fermentation may also be added between the various process steps.

하기 단계에서, 지질-생산 미생물은 배양 배지 안에서 임의의 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합과 접촉되고, 미생물 세포는 지질을 생산하도록 되며, 상기 지질은 회수된다.In the next step, the lipid-producing microorganism is contacted with any filtrate or precipitate or combination thereof in the culture medium, the microbial cells are allowed to produce lipids, and the lipids are recovered.

상술한 바이오물질 처리 단계로부터 획득한 섬유-함유 침전물은 또한 바람직하게는, 섬유-함유 침전물이 기계적으로 분쇄되고 섬유-함유 침전물 및 섬유-비함유 여과액으로 분리되는, 방법을 이용하여 처리된다.The fiber-containing precipitate obtained from the biomaterial treatment step described above is also preferably treated using a process in which the fiber-containing precipitate is mechanically ground and separated into fiber-containing precipitates and fiber-free filtrates.

게다가, 기계적 분쇄로부터 획득한 섬유-함유 침전물은 강산으로 처리될 수 있고, 섬유-함유 침전물 및 섬유-비함유 여과액으로 분리될 수 있다. 산 처리 후, 상기 침전물은 다시 또한 기계적 분쇄로 돌아가 재활용될 수 있거나, 상술하였듯이, 상기 침전물은 미생물을 이용하여 지질 생산에 사용될 수 있다.In addition, the fiber-containing precipitate obtained from the mechanical grinding can be treated with a strong acid and separated into a fiber-containing precipitate and a fiber-free filtrate. After acid treatment, the precipitate can also be recycled back to mechanical grinding again, or as described above, the precipitate can be used for lipid production using microorganisms.

게다가, 바이오물질은 산성화될 수 있고 기계적으로 또는 열-기계적으로 분쇄될 수 있으며, 섬유-함유 침전물 및 섬유-비함유 여과액으로 분리될 수 있다.In addition, the biomaterial can be acidified and can be milled mechanically or thermo-mechanically and separated into fiber-containing precipitates and fiber-free filtrates.

상술한 임의의 처리로부터 획득한, 상기 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합물은 지질-생산 미생물의 배양 배지에 첨가될 수 있다.The filtrate or precipitate or combinations thereof, obtained from any of the treatments described above, can be added to the culture medium of lipid-producing microorganisms.

일반적으로, 상기 여과액 중의 당의 총량은 0.5-10 중량%이다. 이들 중, 바이오매스 및 지질의 생산을 위해 이용가능한 당은 일반적으로 0.5 중량%, 바람직하게는 3 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 4-5 중량%을 포함한다. 예를 들어, 분쇄 및 바이오물질의 재-추출에 의해, 더욱 많은 당이 바이오물질로부터 분리될 수 있고, 이 방법으로, 당의 함량을 더욱 유리한 수준으로 증가시킬 수 있다. 그러나 여과액 중의 당의 함량은 바람직하게는 30 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 20 중량% 미만이다.Generally, the total amount of sugar in the filtrate is 0.5-10% by weight. Of these, the sugars available for the production of biomass and lipids generally comprise 0.5% by weight, preferably at least 3% by weight, more preferably 4-5% by weight. For example, by grinding and re-extracting biomaterials, more sugars can be separated from the biomaterials, and in this way, the content of sugars can be increased to more favorable levels. However, the content of sugar in the filtrate is preferably less than 30% by weight, more preferably less than 20% by weight.

지질을 생산할 수 있는 미생물은 이들이 우선 바이오매스를 생산 한 후 지질을 생산하도록, 또는 바이오매스와 지질을 동시에 생산하도록 성장될 수 있다.Microorganisms capable of producing lipids can be grown so that they first produce biomass and then produce lipids, or simultaneously produce biomass and lipids.

바이오물질의 기원 및 처리의 방법(물, 산, 알칼리로 처리되도록)에 따라, 도 2에서 도시하였듯이, 육탄당 단당류, 오탄당 단당류 또는 두 가지 모두가 다양한 비율로 획득될 수 있다. 몇가지 바이오물질로부터, 주로 육탄당을 획득할 수 있으나, 반면 다른 것으로부터, 주로 오탄당을 획득할 수 있다. 지질을 생산할 수 있는 미생물의 적절한 선택으로, 주로 육탄당을 포함하는 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합이 세포 덩어리(cellular mass)의 생산에 이용될 수 있고, 그 후에, 주로 오탄당을 포함하는 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합이 세포 덩어리 안으로 지질의 생산을 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 지질은 육탄당으로부터 세포 덩어리 안에서 생산될 수 있다. 세포 덩어리 및 지질은 육탄당으로부터 생산될 수 있다. 상응하여, 지질을 생산할 수 있는 미생물의 적절한 선택에 의해, 주로 오탄당을 포함하는 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합은 세포 덩어리의 생산에 이용될 수 있고, 그 후에, 주로 육탄당을 포함하는 여과액 또는 침전물 또는 이들의 조합이 세포 덩어리 안으로 지질의 생산을 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 지질은 오탄당으로부터 세포 덩어리 안으로 생산될 수 있거나, 세포 덩어리 및 지질은 오탄당으로부터 생산될 수 있다. 세포 덩어리 및 지질 두 가지는 또한 오탄당 및 육탄당의 혼합물로부터도 생산될 수 있다.Depending on the origin of the biomaterial and the method of treatment (to be treated with water, acid, alkali), as shown in FIG. 2, hexose monosaccharides, pentose monosaccharides or both can be obtained in various ratios. From some biomaterials, mainly hexose sugar can be obtained, while from others, mainly octane sugar can be obtained. With the appropriate choice of microorganisms capable of producing lipids, filtrates or precipitates containing mainly hexose sugar or combinations thereof can be used for the production of cellular mass, and then filtrates containing mainly pentose sugars. Or precipitates or combinations thereof may be used for the production of lipids into the cell mass. Alternatively, lipids may be produced in cell masses from hexasaccharides. Cell masses and lipids can be produced from hexose. Correspondingly, by appropriate selection of microorganisms capable of producing lipids, filtrates or precipitates comprising mainly pentose sugars or combinations thereof can be used for the production of cell masses, and then filtrates comprising mainly hexasaccharides Or precipitates or combinations thereof may be used for the production of lipids into the cell mass. Alternatively, the lipid may be produced from the pentose into the cell mass, or the cell mass and the lipid may be produced from the pentose sugar. Both cell masses and lipids can also be produced from mixtures of pentose and hexose.

바이오물질의 처리Treatment of Biomaterials

하기에서, 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 바이오물질의 처리가 기재되어 있다. 일반적으로 이 처리는 두 가지 이상의 처리의 조합으로서 수행된다:In the following, the treatment of biomaterials according to preferred embodiments of the invention is described. Typically this process is performed as a combination of two or more processes:

소스 물질은 바람직하게는 90-100℃ 온도에서 추출된다. 산 추출의 유리한 구체예는 5-10%의 미네랄 산, 예를 들어 황산, 또는 유기산, 예를 들어 시트르산 또는 아세트산을 사용하는 것이고, 알칼리 추출에서는, 바람직하게는 0.5-2.0 M의 NaOH를 사용한다. 처리 시간은 광범위할 수 있다; 바람직하게는 1-10 시간, 일반적으로는 2-8 시간, 가장 적당하게는 2-4시간이다. 다른 처리, 예를 들어 효소, 미생물, 화학적 산화 또는 환원, 또는 이들 처리의 조합으로의 처리는 또한 바람직하게는 물 추출과 결합될 수 있다.The source material is preferably extracted at a temperature of 90-100 ° C. Advantageous embodiments of acid extraction use 5-10% mineral acid, for example sulfuric acid, or organic acid, for example citric acid or acetic acid, and in alkaline extraction, preferably 0.5-2.0 M NaOH is used. . Treatment time can be extensive; Preferably it is 1-10 hours, generally 2-8 hours, most suitably 2-4 hours. Treatment with other treatments, such as enzymes, microorganisms, chemical oxidation or reduction, or a combination of these treatments, may also preferably be combined with water extraction.

본 방법에 따라, 상기 추출물에서 생성된 침전물은 바람직하게는 100-210℃의 온도, 일반적으로 150-200℃ 온도에서, 바람직하게는 2-20분 동안, 일반적으로는 5-11분 동안 기계적으로 분쇄될 수 있다. 압력은, 바람직하게는 6-8바(bar)이다. 생성된 덩어리는 여과되고, 상기 여과액은 단일-세포 지질의 생산에 적합하기 위해 상술한 방법을 이용하여 처리된다. 침전물은 강산으로의 산 처리로 전달될 수 있는바, 바람직하게는 40-72% 황산, 적당하게는 65-70% 황산으로 처리된다. 일반적으로, 상기 처리 시간은 2-8시간, 바람직하게는 2-4시간이다. 상기 방법은 어떤 양성자-촉매 가수분해가 제공되는지에 따라, 임의의 산으로 실행될 수 있다. 적절한 산은, 예를 들어, 강한 미네랄 산, 인산, 황산, 또는 황, 질소, 염소, 브롬 및 요오드의 산소산이다.According to the method, the precipitate produced in the extract is preferably mechanically at a temperature of 100-210 ° C., generally at 150-200 ° C., preferably for 2-20 minutes, usually 5-11 minutes. May be ground. The pressure is preferably 6-8 bar. The resulting mass is filtered and the filtrate is treated using the method described above to be suitable for the production of single-cell lipids. The precipitate can be delivered by acid treatment with strong acid, preferably treated with 40-72% sulfuric acid, suitably 65-70% sulfuric acid. In general, the treatment time is 2-8 hours, preferably 2-4 hours. The method can be carried out with any acid, depending on which proton-catalyzed hydrolysis is provided. Suitable acids are, for example, strong mineral acids, phosphoric acid, sulfuric acid, or oxygen acids of sulfur, nitrogen, chlorine, bromine and iodine.

가수분해의 결과물은, 단일-세포 지질의 생산에 적합하도록 위해 처리된 여과액으로 나눠지고, 상기 침전물은 희석된 산성 용액, 바람직하게는 5-10% 황산 용액으로 전달될 수 있고, 분쇄가 온도 170-200℃ 및 압력 6-10바에서 10-20분 동안 수행될 수 있다. 혼합물은 여과액 및 침전물로 나눠지고, 여과액은 단일-세포 지질의 생산에 적합하기 위해 처리되고, 상기 침전물은 제거될 수 있다.The result of the hydrolysis is divided into filtrates treated to be suitable for the production of single-cell lipids, the precipitates can be transferred to a dilute acidic solution, preferably 5-10% sulfuric acid solution, and the milling temperature It may be performed at 170-200 ° C. and pressure 6-10 bar for 10-20 minutes. The mixture is divided into filtrate and precipitate, the filtrate is treated to be suitable for the production of single-cell lipids and the precipitate can be removed.

상기 방법의 기재된 구체예는 단일-세포 지질의 생산을 위해 소스 물질에 존재하는 탄수화물의 전체 이용을 목표로 한다. 그러나, 소스 물질의 추출의 방법으로부터 개시되는, 상기 방법은 또한, 예를 들어, 상기 침전물의 섬유 물질이 또한 다른 목적을 위해 이용될 경우, 선택된 부분에 대해서만 이행될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 이들 전체에서 기재된 단계를 포함하는 것을 특징으로 하지만, 기본 방법에서 벗어난 정도로, 또는 단위 조작 순서로, 및 단일-세포 지질의 생산에서 이 실행에 의해 생산된 단당류 분획의 사용으로, 상기 방법의 부분(들)을 수행하는 것으로부터 제한되지 않는다. 공정 단계는 또한 상기 기재에 따른 방법에 첨부될 수 있는바, 소스 물질로부터 획득한 단당류-함유 분획은 지질의 생산 이외에도 단일-세포 바이오매스 또는 에탄올의 생산에 이용될 수 있다. The described embodiments of the methods aim at the full utilization of carbohydrates present in the source material for the production of single-cell lipids. However, the method, which starts from the method of extraction of the source material, can also be implemented only for the selected part, for example when the fibrous material of the precipitate is also used for other purposes. The method according to the invention is preferably characterized in that it comprises the steps described throughout them, but the monosaccharide fractions produced by this run to the extent that they deviate from the basic method, or in the unit of operation, and in the production of single-cell lipids. With the use of, it is not limited from performing the part (s) of the method. The process step can also be attached to the method according to the above description, wherein the monosaccharide-containing fraction obtained from the source material can be used for the production of single-cell biomass or ethanol in addition to the production of lipids.

하기 기재에서, 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 몇 가지 방법이 기재되어 있다. 동일한 방법이 또한 상기 기재에 제시된 것과는 다른 원료에 적용될 수 있다.In the following description, several methods according to preferred embodiments of the invention are described. The same method can also be applied to other raw materials than those set forth above.

Ⅰ.Ⅰ.

본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 분쇄된 목재, TMP 펄프, 톱밥 또는 기계적 펄프를 포함하는 목재 섬유는 하기 구성 단계에 따라 처리된다:According to a preferred embodiment of the invention, wood fibers comprising pulverized wood, TMP pulp, sawdust or mechanical pulp are treated according to the following construction steps:

A. 100g의 목재 섬유를 90-100℃에서, 2-4시간 동안, 바람직하게는 2시간 동안 1 리터의 물에서 추출한다. 상기 용액으로부터 여과에 의해 침전물을 분리하고, 상기 용액을 회수한다. 상기 용액 내의 탄수화물 산출량은 상기 목재 섬유의 제조 방법에 따라, 2% 내지 5% 범위이고, 높은 처리 온도(170℃ 이상)의 TMP 섬유의 경우 일반적으로 4-5% 범위이다.A. 100 g of wood fibers are extracted in 1 liter of water at 90-100 ° C. for 2-4 hours, preferably 2 hours. The precipitate is separated from the solution by filtration and the solution is recovered. Carbohydrate yield in the solution ranges from 2% to 5%, depending on the method of making the wood fiber, and typically 4-5% for TMP fibers at high processing temperatures (170 ° C. or higher).

B. 탄수화물 산출량을 증가시키기 위해, 상기 섬유 분획을 1 리터의 5-10% 산(바람직하게는 5%)에서, 약 pH 1(예를 들어, 미네랄 산), 온도 90-100℃에서, 2-4시간 동안, 바람직하게는 2시간 동안 가수분해한다. 남아있는 침전물을 상기 용액으로부터 분리하고; 상기 용액을 회수한다.B. To increase the carbohydrate yield, the fiber fraction is taken at 1 liter of 5-10% acid (preferably 5%), at about pH 1 (eg mineral acid), at a temperature of 90-100 ° C., 2 Hydrolysis for -4 hours, preferably for 2 hours. Separating the remaining precipitate from the solution; Recover the solution.

C. 바람직하게는, 과량의 산을 침전물로부터 디캔팅하고, 침전물은 섬유분리기(defibrator)(예를 들어, 윙 또는 디스크 리파이너)에서 재-분쇄한다. 1분 동안 프리-스티밍(pre-steaming)함으로서 상기 침전물의 온도를 높이는 것과, 상기 혼합물의 농축액을 유지시키는 것이 바람직하다. 온도는 150-200℃, 바람직하게는 170℃로 증가시키고, 압력은 6-8바(윙 리파이너)로 한다. 분쇄 시간은 목재에 따라, 2 내지 15분 범위로부터 선택한다. 침전물을 상기 용액으로부터 여과에 의해 분리하고 상기 용액을 회수한다.C. Preferably, excess acid is decanted from the precipitate, and the precipitate is re-milled in a fiber deflector (eg wing or disc refiner). It is desirable to increase the temperature of the precipitate by pre-steaming for 1 minute and to maintain the concentrate of the mixture. The temperature is increased to 150-200 ° C., preferably 170 ° C., and the pressure is 6-8 bar (wing refiner). The grinding time is selected from the range of 2 to 15 minutes, depending on the wood. A precipitate is separated from the solution by filtration and the solution is recovered.

D. 40-72%의 강산(황산)을 침전물 분획에 첨가하고, 2-4시간 동안, 바람직하게는 2시간 동안, 실온에서 흡수되도록 한다. 과량의 산을 디캔팅하고 침전물을 섬유분리기(예를 들어, 윙 또는 디스크 리파이너)에서 재-분쇄한다. 그 후 농축액의 유출없이, 1분 동안 프리-스티밍함으로서 상기 침전물의 온도를 높이는 것이 바람직하다. 온도는 150-200℃, 바람직하게는 170℃로 증가시키고, 압력은 6-8바(윙 리파이너)로 한다. 분쇄 시간은 목재에 따라, 2 내지 15분 범위로부터 선택한다. 상기 혼합물을 여과시키고, 침전물을 상기 용액으로부터 분리한다. 상기 용액을 회수하고, 상기 침전물을 연료로서 이용한다.D. 40-72% strong acid (sulfuric acid) is added to the precipitate fraction and allowed to absorb at room temperature for 2-4 hours, preferably 2 hours. Excess acid is decanted and the precipitate is re-milled in a fiber separator (eg wing or disc refiner). It is then desirable to raise the temperature of the precipitate by pre-steaming for 1 minute, without spilling of the concentrate. The temperature is increased to 150-200 ° C., preferably 170 ° C., and the pressure is 6-8 bar (wing refiner). The grinding time is selected from the range of 2 to 15 minutes, depending on the wood. The mixture is filtered and the precipitate is separated from the solution. The solution is recovered and the precipitate is used as fuel.

임의의 구성 단계 A-D로부터 획득한 용액 분획은 탈색 방법, pH 조절, 및 미생물의 성장을 촉진시키는 기타 측정, 예를 들어 물의 제거에 의해 추가적으로 가공될 수 있고, 이에 따라 획득한 용액은 미생물의 배양배지 내에서 사용될 수 있으며, 상기 미생물은 지질을 생산할 수 있게 된다. 구성 단계 A-D와 결합함으로서, 40-65%의 본래의 목재 섬유 물질을 소스 물질로서 사용된 섬유 물질로부터 가용성 형태로 변환시킬 수 있다. 용해된 탄수화물은 글루코스, 갈락토스, 만노스, 자일로스 및 아라비노스 단위, 사용된 목재 형태에 대해 전형적인 이들의 공통 부분을 포함한다.The solution fraction obtained from any constituent step AD can be further processed by bleaching methods, pH adjustment, and other measurements that promote the growth of microorganisms, for example, by the removal of water, so that the solution obtained is cultured medium of microorganisms. It can be used within, and the microorganism is able to produce lipids. By combining with construction steps A-D, 40-65% of the original wood fiber material can be converted from the fiber material used as the source material into soluble form. Dissolved carbohydrates include glucose, galactose, mannose, xylose and arabinose units, a common part thereof, typical for the type of wood used.

Ⅱ.II.

본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에 따라, 100g의 목재 섬유, 분쇄된 목재, 재생 섬유, TMP 펄프, 톱밥 또는 기계적 펄프를 사용하고, 온도 90-100℃에서, 2-4시간 동안, 바람직하게는 3시간 동안, 1 리터의 4-8% 알칼리 용액에서, 바람직하게는 1M의 NaOH에서 추출한다. 상기 용액으로부터 여과에 의해 실온에서 침전물을 분리하고, 두 분획을 회수한다. 소스 물질의 섬유 처리에 따라, 상기 용액 내의 탄수화물 산출량은 5-8% 범위 내이다. 이 용액은 바람직하게는 임의의 하기 구성 단계에 의해 처리된다:According to another preferred embodiment of the invention, 100 g of wood fibers, pulverized wood, recycled fibers, TMP pulp, sawdust or mechanical pulp are used, at a temperature of 90-100 ° C. for 2-4 hours, preferably For 3 hours, it is extracted in 1 liter of 4-8% alkaline solution, preferably in 1 M NaOH. The precipitate is separated from the solution at room temperature by filtration and two fractions are recovered. Depending on the fiber treatment of the source material, the carbohydrate yield in the solution is in the range of 5-8%. This solution is preferably treated by any of the following construction steps:

A. 통 주류(vat liquor)를 상술한 방법에서 하기 섬유 배치(batch) 추출에 그 자체로 재-사용하고, 용액을 회수한다.A. The vat liquor is itself re-used for the following fiber batch extraction in the above-described method and the solution is recovered.

B. 통 주류를 이전 구체예의 임의의 단계 B-D에 따라 산과 함께 가수분해하여, 거기에 용해되어 있는 다당류 및 올리고- 및 리그닌을 처리한다.B. The whole liquor is hydrolyzed with acid according to any of the steps B-D of the previous embodiment to treat the polysaccharides and oligo- and lignin dissolved therein.

C. 단계 A에 따라 재활용된 통 주류를 구체예 Ⅰ의 단계 B에 따라 사용한다.C. The barrel liquor recycled according to step A is used according to step B of embodiment I.

단당류 산출량을 증가시키기 위해, 알칼리 처리에서 회수된 침전물을 바람직하게는, 임의의 하기 방법 또는 이들의 조합을 이용해 처리한다:In order to increase the monosaccharide output, the precipitate recovered from the alkaline treatment is preferably treated using any of the following methods or combinations thereof:

D. 이전 구체예 Ⅰ의 임의의 단계 B, C, D에 따라 또는 이들 모두에 따라, 침전물을 처리한다. 혼합물을 여과하고, 용액을 중화시키고, 침전물 및 용액 두 가지를 모두 회수한다.D. According to any of the steps B, C, D of previous embodiment I or according to both, the precipitate is treated. The mixture is filtered, the solution is neutralized, and both the precipitate and the solution are recovered.

E. 구체예 Ⅱ의 단계 A에서 남겨진 침전물을 알칼리로, 바람직하게는 상기 혼합물이 2-8분 동안, 바람직하게는 6분 동안, 4-10 바 압력에서, 바람직하게는 8바, 온도 170℃에서 분쇄되는, 조건하에서 재-처리한다. 여과를 수행하고, 상기 용액을 중화시키고 회수한다. 별도 분쇄에 의해, 용해된 물질의 양은 소스 물질 내의 기존 섬유의 양의 27%까지 증가할 수 있다.E. The precipitate left in step A of embodiment II is transferred to an alkali, preferably the mixture for 2-8 minutes, preferably 6 minutes, at 4-10 bar pressure, preferably 8 bar, temperature 170 ° C. Re-treat under conditions, which are milled in. Filtration is performed and the solution is neutralized and recovered. By separate milling, the amount of dissolved material can increase to 27% of the amount of existing fibers in the source material.

글루코스, 갈락토스, 만노스, 자일로스 및 아라비노스 단위를 포함하는, 각 구성 단계 A-E에서 생성된, 탄수화물-함유 용액은 미생물에 의해, 예를 들어, 탈색, pH 조절에 의해, 또는 상기 용액으로부터 물을 제거함에 의해, 지질 생산에 적합한 형태로 가공되고, 이는 미생물을 위한 배양 배지로서, 또는 이의 일부로서 사용되고 상기 미생물은 지질을 생산하게 된다.The carbohydrate-containing solution, produced in each component step AE, comprising glucose, galactose, mannose, xylose, and arabinose units, is prepared by By removing, it is processed into a form suitable for lipid production, which is used as, or as part of, a culture medium for the microorganisms, which causes the microorganisms to produce lipids.

Ⅲ. III.

본 발명의 제 3의 바람직한 구체예에 따라, 목재 섬유, 분쇄된 목재, TMP 펄프, 톱밥, 기계적 펄프, 재생 섬유(또는 상술한 단계 B에 따라 제조된 중화된 추출물)를 사용하고, 가수분해될 물질 100g 당 1 리터의 상기 산(예를 들어, 미네랄 산)을 첨가함으로서, 약 pH 1에서, 90-100℃ 온도를 사용하여, 2-4시간 동안, 바람직하게는 2시간 동안, 강도 5-10%(바람직하게는 5%)를 갖는 산과 함께 가수분해한다. 상기 용액으로부터 여과에 의해 침전물을 분리한다. 상기 용액은 소스 물질의 섬유의 양으로부터 계산된, 4-14%의 탄수화물을 포함하였다. 상기 침전물은 섬유로서 사용될 수 있거나, 상술한 제 1 구체예의 단계 C 또는 D 또는 두 단계 모두에 따른 단당류의 산출량을 증가시키기 위해 추가적으로 가공될 수 있다. 상기 용액을 침전물로부터 분리하고, 중화시키고, 여과하고, 그 자체로 사용하거나, 농축된 형태로 미생물의 배양 배지 또는 이의 일부 내에서 사용할 수 있고, 상기 미생물이 지질을 생산하게 된다. According to a third preferred embodiment of the invention, wood fibers, pulverized wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp, regenerated fibers (or neutralized extracts prepared according to step B above) are to be hydrolyzed and By adding 1 liter of the acid (e.g. mineral acid) per 100 g of material, at a pH of about 1, using a temperature of 90-100 ° C., for 2-4 hours, preferably for 2 hours, intensity 5 Hydrolysis with an acid having 10% (preferably 5%). The precipitate is separated from the solution by filtration. The solution contained 4-14% carbohydrate, calculated from the amount of fibers in the source material. The precipitate can be used as a fiber or can be further processed to increase the yield of monosaccharides according to step C or D or both steps of the first embodiment described above. The solution can be separated from the precipitate, neutralized, filtered, used on its own, or in concentrated form in the culture medium of the microorganism or part thereof, which will produce lipids.

Ⅳ.Ⅳ.

본 발명의 제 4의 바람직한 구체예에 따라, 100g의 목재 섬유, 분쇄된 목재, TMP 펄프, 톱밥, 기계적 펄프 또는 구체예 Ⅱ의 단계 A 또는 구체예 Ⅰ의 단계 A-C에서 남은 침전물을 사용하고, 약 pH 1(예를 들어, 미네랄 산)의 5-10%의 산을 첨가하고, 2-4시간 동안, 바람직하게는 2시간 동안 흡수되도록 한다. 과량의 산을 디캔팅하고 침전물을 섬유분리기(예를 들어, 윙 또는 디스크 리파이너)에서 재-분쇄한다. 침전물의 온도는 바람직하게는 1분 동안 프리-스티밍함으로서 증가시키고, 농축액 흘러나가지 않도록 한다. 상기 온도는 150-200℃, 바람직하게는 170℃로 증가시키고, 압력은 6-8바(윙 리파이너)가 되도록 한다. 분쇄 시간은 목재에 따라 2 내지 15분의 범위에서 선택한다. 상기 용액으로부터 여과에 의해 침전물을 분리한다. 남은 침전물은 연료로서 사용하거나, 상술한 방법으로 재-분쇄하여 상기 용액 내의 단당류 산출량을 증가시킬 수 있다. 상기 용액을 중화시키고, 여과하고 그 자체로 이용하거나, 농축된 형태로 이용하고, 구체예 Ⅰ-Ⅲ에 기재한 방법으로 사용할 수 있다.According to a fourth preferred embodiment of the invention, using 100 g of wood fibers, pulverized wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp or the precipitate remaining in step A of embodiment II or step AC of embodiment I, 5-10% of acid at pH 1 (eg mineral acid) is added and allowed to absorb for 2-4 hours, preferably for 2 hours. Excess acid is decanted and the precipitate is re-milled in a fiber separator (eg wing or disc refiner). The temperature of the precipitate is preferably increased by pre-steaming for 1 minute and prevents the concentrate from flowing out. The temperature is increased to 150-200 ° C., preferably 170 ° C., and the pressure is 6-8 bar (wing refiner). The grinding time is selected in the range of 2 to 15 minutes depending on the wood. The precipitate is separated from the solution by filtration. The remaining precipitate can be used as fuel or re-milled in the manner described above to increase the monosaccharide yield in the solution. The solution can be neutralized, filtered and used on its own or in concentrated form and used by the method described in embodiments I-III.

Ⅴ.Ⅴ.

본 발명의 제 5의 바람직한 구체예에 따라, 100g의 목재 섬유, 분쇄된 목재, TMP 펄프, 톱밥, 기계적 펄프 또는 임의의 구체예 Ⅰ-Ⅳ에 따른 잔여 침전물을 사용하고, 40-72%의 강산(예를 들어 황산)을 첨가하고, 2-4시간 동안, 바람직하게는 2시간 동안, 실온에서 흡수되도록 한다. 과량의 산을 디캔팅하고 침전물을 섬유분리기(예를 들어, 윙 또는 디스크 리파이너)에서 재-분쇄한다. 침전물의 온도는 1분 동안 프리-스티밍함으로서 증가시킬 수 있고, 농축액이 흘러나가지 않도록 한다. 상기 온도는 150-200℃, 바람직하게는 170℃로 증가시키고, 압력은 6-8바(윙 리파이너)가 되도록 한다. 분쇄 시간은 목재에 따라 2 내지 15분의 범위에서 선택한다. 탄수화물 혼합물을 여과하고 이 용액으로부터 침전물을 분리한다. 소스 물질로서 사용된 침전물로부터 용해된 물질의 부분은 40-65% 범위 내이다. 남은 침전물은 연료로서 사용할 수 있거나 이것을 재-분쇄하여 단당류 산출량을 증가시킬 수 있다. 상기 용액을 중화하고 여과하고 임의의 구체예 Ⅰ-Ⅳ에 따라 처리한다.According to a fifth preferred embodiment of the invention, 40-72% strong acid, using 100 g of wood fibers, pulverized wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp or residual precipitates according to any of the embodiments I-IV (Eg sulfuric acid) is added and allowed to absorb at room temperature for 2-4 hours, preferably 2 hours. Excess acid is decanted and the precipitate is re-milled in a fiber separator (eg wing or disc refiner). The temperature of the precipitate can be increased by pre-steaming for 1 minute, preventing the concentrate from flowing out. The temperature is increased to 150-200 ° C., preferably 170 ° C., and the pressure is 6-8 bar (wing refiner). The grinding time is selected in the range of 2 to 15 minutes depending on the wood. The carbohydrate mixture is filtered and the precipitate is separated from this solution. The portion of material dissolved from the precipitate used as source material is in the range of 40-65%. The remaining precipitate may be used as fuel or may be re-milled to increase monosaccharide yield. The solution is neutralized, filtered and treated according to any of the embodiments I-IV.

대안적으로, 40-72%의 강한 황산을 실온에서 1-3시간 동안, 바람직하게는 1.5시간 동안 침전물에 흡수시킨다. 이 후, 상기 산을 5%로 희석시키고, 정상압에서 100℃에서 4시간 동안 가열한다. 상기와 같이 추가로 가공한다.
Alternatively, 40-72% of strong sulfuric acid is absorbed into the precipitate at room temperature for 1-3 hours, preferably 1.5 hours. The acid is then diluted to 5% and heated at 100 ° C. for 4 hours at normal pressure. Further processing as above.

미생물을 이용한 지질 생산Lipid Production Using Microorganisms

본 발명은, 다양한 구성 단계에서 생성된 여과액의 조합을 통해, 소스 물질에 포함된 탄수화물을 비롯한 육탄당 및 오탄당 단당류가, 미생물학적 방법에 의해 지질 및 단일-세포 바이오매스에 광범위하게 사용되도록 한다. 전-처리, 예를 들어 세척, 중화, 탈색 또는 기타 후-처리 절차를 이용해, 각 회수된 여과액은 그 자체로, 또는 대안적으로는 다양한 수성 분획의 조합으로 단일-세포 지질의 생산을 위해 사용된다. 소스 물질의 처리 방법도 본 발명의 일부이기 때문에, 본 발명은 또한 에탄올 생산에도 적용가능하다.The present invention, through the combination of filtrates produced at various constituent steps, allows for the widespread use of hexose and pentose monosaccharides, including carbohydrates contained in the source material, in lipids and single-cell biomass by microbiological methods. . Using pre-treatment, eg, washing, neutralizing, decolorizing or other post-treatment procedures, each recovered filtrate is used for the production of single-cell lipids on their own or alternatively in combination with various aqueous fractions. Used. Since the method of treating the source material is also part of the present invention, the present invention is also applicable to ethanol production.

여과액, 즉 수성 분획, 또는 여과액의 임의의 조합을 미생물이 존재하거나 미생물이 접종된 미생물 배양 배지에 첨가하고, 상기 미생물이 지질을 생성하도록 한다. 상기 지질을 미생물 덩어리 형태로 회수하거나, 상기 지질을 상기 덩어리로부터 분리하고, 지질 및 이로부터 분리된 미생물 덩어리 두 가지 모두를 회수한다. 지질은 세포로부터 이들을 제거함으로서 또는 세포를 파괴함으로서 공지된 방법을 이용하여 회수될 수 있다. 상기 지질은 유기 용매를 이용하여 파괴된 세포로부터 추출될 수 있다. 본 발명에 적용가능한 지질 회수 방법이 기재되어 있다(예를 들어, Z. Jacob에 의한 문헌[Yeast Lipids: Extraction, Quality Analysis, and Acceptability, Critical Reviews in Biotechnology, 12(5/6);463-491 (1992)]). 바람직한 지질 회수 방법은 상 분리이다. 또한, 미생물에서 지방산 에스테르로 형성된 지질의 처리가 미생물 세포의 사전 균질화 및 후속하여 지방의 분리 없이 일어날 수 있다. 본원 발명의 바람직한 구체예는 유기 소스 물질의 가공으로 생성된 탄수화물 혼합물로부터 지질 또는 지질 혼합물을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 이는 모노머인 육탄당 및 오탄당 또는 올리고머 형태를 포함하고, 이 방법에 따라 탄수화물-함유 혼합물을 지질-생산 미생물을 배양한, 수성 배양 배지에 첨가하고, 이 배지에 성장에 필요한 영양분을 보충하고, 상기 유기체로 이 배지의 접종을 수행하고, 상기 유기체를 배양하고 지질을 생산하도록 하며, 세포 덩어리를 회수하고, 지질 또는 지질 혼합물을 상기 세포로부터 분리하거나, 지방-함유 세포 또는 이들의 성분을 그 자체로 이용한다. The filtrate, ie the aqueous fraction, or any combination of filtrates is added to the microbial culture medium in which microorganisms are present or inoculated and allow the microorganisms to produce lipids. The lipids are recovered in the form of microbial masses, or the lipids are separated from the masses and both lipids and microbial masses separated therefrom are recovered. Lipids can be recovered using known methods by removing them from the cells or by destroying the cells. The lipid can be extracted from the disrupted cells using an organic solvent. A lipid recovery method applicable to the present invention is described (see, eg, Y. Lipids: Extraction, Quality Analysis, and Acceptability, Critical Reviews in Biotechnology, 12 (5/6); 463-491 by Z. Jacob). (1992)]. Preferred lipid recovery methods are phase separation. In addition, treatment of lipids formed with fatty acid esters in a microorganism can occur without prior homogenization of the microbial cells and subsequent separation of fat. Preferred embodiments of the present invention relate to a method of forming a lipid or lipid mixture from a carbohydrate mixture resulting from processing of an organic source material, which comprises the monomeric hexose sugar and the pentose sugar or oligomeric forms, and according to this method Adding the containing mixture to an aqueous culture medium in which the lipid-producing microorganisms are cultured, supplementing the medium with nutrients necessary for growth, inoculating the medium with the organism, culturing the organism and producing lipids The cell mass is recovered and the lipid or lipid mixture is separated from the cells or the adipose-containing cells or components thereof are used by themselves.

본 발명에 따른 방법은 미생물적 지질 생산에 대해 특별한 융통성을 제공한다. 육탄당 및 오탄당 두 가지를 포함하는 분획은 많은 지질-생산 미생물을 위한 천연 탄소원이다. 따라서, 상기 방법은 또한, 이를테면 지질 생산 능력, 바이오매스의 산출, 배양의 유형 또는 배양 조건에 기초하여, 상기 미생물이 광범위하게 선택되도록 허용하는 이점을 가진다. 지질을 제외한 미생물의 다른 성분은 많은 다양한 방법으로 에너지 효율적으로 사용될 수 있고, 따라서 본 발명에 따른 방법의 전반적인 경제적 수행이 향상된다. 지질-비함유 미생물을 사용하는 바람직한 방법은 가수분해 및 지질-생산 미생물의 배양배지로 재활용하거나 먹이(forage) 또는 영양 물질로 사용하는 것이다. 지질-비함유 미생물 덩어리로부터, 다양한 성분, 예를 들어, (특수한) 당, 착색제, β-글루칸, 스테롤, 스테롤 에스테르 또는 단백질을 분리하는 것 또한 가능하다.The method according to the invention provides particular flexibility for the production of microbial lipids. Fractions containing both hexose and pentose are natural carbon sources for many lipid-producing microorganisms. Thus, the method also has the advantage of allowing the microorganism to be broadly selected, such as based on lipid production capacity, yield of biomass, type of culture or culture conditions. Other components of microorganisms except lipids can be used energy efficiently in many different ways, thus improving the overall economic performance of the method according to the invention. A preferred method of using lipid-free microorganisms is to recycle them into culture media of hydrolysis and lipid-producing microorganisms or to use them as food or nutritional substances. It is also possible to separate various components, for example (special) sugars, colorants, β-glucans, sterols, sterol esters or proteins from lipid-free microbial masses.

상기 미생물은 천연 또는 유전적으로 개질된 지방-축적 미생물로부터, 바람직하게는 효모, 곰팡이, 박테리아 및 조류로부터, 더욱 바람직하게는 효모 및 곰팡이로부터, 가장 바람직하게는 효모로부터 선택된다. 이용될 미생물은 육탄당 또는 오탄당 또는 두 가지 모두로부터 지질을 생산할 수 있어야 함이 필수적이다. 따라서 본 발명은 지질의 축적이 이들이 포함하는 ATP:시트레이트 리아제 활성(EC 2.3.3.8)에 기초하고 있는 모든 미생물을 포함한다.The microorganism is selected from naturally or genetically modified fat-accumulating microorganisms, preferably from yeast, mold, bacteria and algae, more preferably from yeast and mold, and most preferably from yeast. It is essential that the microorganisms to be used must be able to produce lipids from hexose or pentose or both. The present invention thus encompasses all microorganisms whose lipid accumulation is based on the ATP: citrate lyase activity (EC 2.3.3.8) they contain.

본 발명에 적용될 수 있는 지질-합성 효모 속(genera)은 하기의 속을 포함하고: 칸디다(Candida ), 야로비아(Yarrowia), 리포마이세스(Lipomyces), 로도토룰라(Rhodotorula) 크립토코커스(Cryptococcus), 이는 오탄당 자일로스를 지질로 합성하는 계통, 예를 들어 칸디다 컬바타(Candida curvata )(D)(Evans, CT. and Ratledge, 1983. A comparison of the oleaginous yeast, Candida curvata, grown on different carbon sources in continuous and batch culture, Lipids 18 623-629), 로도토룰라 그라실리스(Rhodotorula gracilis )(Yoon, S., Rhim, J., Choi, S., Ryu, D. and Rhee, J. 1982. Effect of Carbon and Nitrogen Sources on Lipid Production of Rhodotorula gracilis , J. Ferment . Technol . 60, 243-246) 및 로도스포리디움 토룰로이드(Rhodosporidium toruloides ), 로도토룰라 글루티니스(Rhodotorula glutinis ), 로도토룰라 그라미니스(Rhodotorula graminis), 리포마이세스 스탈케이(Lipomyces starkeyi), 리포마이세스 리포펄(Lipomyces lipofer), 칸디다 리폴리티카(Candida lipolytica), 크립토코커스(Cryptococcus), 크립토코커스 알비더스(Cryptococcus albidus ), 트리초스포론 커타니움(Trichosporon cutaneum) 및 트리초스포론 풀루란스(Trichosporon pullulans )(Fall, R., Phelps, P. and Spindler, D. 1984, Bioconversion of Xylan to Triglycerides by Oil-Rich Yeasts. Appl . Environ . Mircobiol . 47, 1130-1134)를 비롯하여 오탄당 아라비노스를 지질로 합성하는 계통, 리포마이세스 스탈케이(Lipomyces starkeyi )(Naganuma, T., Uzuka, Y. and Tanaka K. 1985. Physiological Factors Affecting Total Cell Number and Lipid Content of the Yeast, Lipomyces starkeyi, J. Gen . Appl . Microbiol. 31, 29-37)를 포함한다.Lipid that can be applied to the present invention synthesized in yeast (genera) comprises a speed of: Candida (Candida), Yarrow vias (Yarrowia), lipoic My process (Lipomyces), also torulra (Rhodotorula) And Cryptococcus , It is a strain that synthesizes the pentose xylose into lipids, such as Candida Culvata. curvata ) (D) (Evans, CT. and Ratledge, 1983. A comparison of the oleaginous yeast, Candida curvata , grown on different carbon sources in continuous and batch culture, Lipids 18 623-629), Rhodotorula gracilis ) (Yoon, S., Rhim, J., Choi, S., Ryu, D. and Rhee, J. 1982. Effect of Carbon and Nitrogen Sources on Lipid Production of Rhodotorula gracilis , J. Ferment . Technol . 60, 243-246) and Rhodosporidium toruloides ), Rhodotorula glutinis ) , Rhodotorula graminis ), Lipomyces starkeyi ), Lipomyces lipopearl lipofer ), Candida lipolytica ), Cryptococcus , Cryptococcus alvidus albidus ) , Trichosporon cutaneum and Trichosporon pullulans) (Fall, R., Phelps , P. and Spindler, D. 1984, the pentose arabinose lipids, including Bioconversion of Xylan to Triglycerides by Oil- Rich Yeasts. Appl. Environ. Mircobiol. 47, 1130-1134) Synthesizing System, Lipomyces Stakka starkeyi ) (Naganuma, T., Uzuka, Y. and Tanaka K. 1985. Physiological Factors Affecting Total Cell Number and Lipid Content of the Yeast, Lipomyces starkeyi, J. Gen. Appl . Microbiol. 31, 29-37).

상응하여, 본 발명에 적용될 수 있는 지방-축적 곰팡이 속은 그중에서도 하기를 포함한다:Correspondingly, the genus of fat- accumulating fungi that can be applied to the present invention includes among others:

- 아스페르길루스( Aspergillus ) - aspergillosis (Aspergillus)

- 차에토미움(Chaetomium ) Saturday hatred (Chaetomium) in the car.

- 클로도스포리디움(Clodosporidium ) - Chloe Dos Forest Stadium (Clodosporidium)

- 쿤낭하멜라(Cunninghamella ) - Kuhn corridors Melaka (Cunninghamella)

- 에메리셀라(Emericella ) - AIME Lee Sela (Emericella)

- 푸사리움(Fusarium ) - Fusarium (Fusarium)

- 몰티에렐라(Mortierella ) - Mall tee Relais (Mortierella)

- 무코르(Mucor ) - non-cor (Mucor)

- 페니실리움(Penicillium ) - Penny room Solarium (Penicillium)

- 피티움(Pythium ) - Petey Stadium (Pythium)

- 리조푸스(Rhizopus ) - Rizzo crispus (Rhizopus)

- 트리초덜마(Trichoderma ) - Tree seconds deolma (Trichoderma)

상응하여, 본 발명에 적용될 수 있는 지방-축적 박테리아 속은 그중에서도 하기를 포함한다:Correspondingly, the genus of fat- accumulating bacteria that can be applied to the present invention includes, among others:

- 아시네토박테르(Acinetobacter ) - ahsine tobak Termini (Acinetobacter)

- 악티노박테르(Actinobacter ) - Tino evil Park Hotel (Actinobacter)

- 아나배나(Anabaena ) - I know times (Anabaena)

- 알쓰로박테르(Arthrobacter ) - Park Hotel (Arthrobacter) as alsseu

- 바실러스(Bacillus ) - Bacillus (Bacillus)

- 크로스트리디움( Clostridium ) - Cross-tree Stadium (Clostridium)

- 플렉시박테리움( Flexibacterium ) - Flexi tumefaciens (Flexibacterium)

- 마이크로코커스( Micrococcus ) - Micro Caucus (Micrococcus)

- 미코박테리움( Mycobacterium ) - Mycobacterium (Mycobacterium)

- 노칼디아( Nocardia ) - nokal Dia (Nocardia)

- 노스톡(Nostoc ) - No Stock (Nostoc)

- 오스실라토리아( Oscillatoria ) - Oscar Silas Astoria (Oscillatoria)

- 수도모나스(Pseudomonas ) - Capital Monastir (Pseudomonas)

- 로도코커스(Rhodococcus ) - Rhodococcus (Rhodococcus)

- 로도마이크로비움( Rhodomicrobium ) - also emptiness Micro (Rhodomicrobium)

- 로도수도모나스( Rhodopseudomonas ) - also may Monastir (Rhodopseudomonas)

- 쉬와넬라(Shewanella ) Shh and Nella (Shewanella)

- 스트렙토마이세스(Streptomyces ) - Streptomyces (Streptomyces)

- 비브리오(Vibrio ) - Vibrio (Vibrio)

상응하여, 본 발명에 적용될 수 있는 지방-축적 미세-조류 속은 그중에서도 하기를 포함한다:Correspondingly, the fat-accumulating micro-algae genus that can be applied to the present invention includes among others:

- 보트리오코커스(Botryococcus ) - Boats Rio Caucus (Botryococcus)

- 브라치노모나스(Brachiomonas ) - Bra Chino Monastir (Brachiomonas)

- 클라미도모나스(Chlamydomonas ) - Chlamydomonas (Chlamydomonas)

- 클로렐라(Chlorella ) - Chlorella (Chlorella)

- 크립데코디니움( Crypthecodinium ) The creep to Cody nium (Crypthecodinium)

- 두나리엘라(Dunaliella ) - Two Nari Ella (Dunaliella)

- 유글레나(Euglena ) - euglena (Euglena)

- 나노클로리스(Nannochloris ) Nano-keulroriseu (Nannochloris)

- 나노클로롭시스(Nannochloropsis ) Nano-claw drop system (Nannochloropsis)

- 나비쿨라(Navicula ) - Butterfly Kula (Navicula)

- 니치아(Nitzschia ) - Nichia (Nitzschia)

- 시조키트리움(Schizochytrium ) - Solarium eponymous Kit (Schizochytrium)

- 스켈레토네마(Sceletonema ) - skeletal retrograde nematic (Sceletonema)

- 세네데스머스(Scenedesmus ) - Sene des Sommers (Scenedesmus)

- 테트라셀미스(Tetraselmis ) -Tetrahydro cell Miss (Tetraselmis)

- 트라우스토키트리움(Thraustochytrium ) - teurawooseu Torquay Yttrium (Thraustochytrium)

- 울케니아(Ulkenia ) - Oh cry Kenny (Ulkenia)

본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 지방산-함유 지질을 이들의 세포 안에서 바람직하게는 세포의 건조 중량의 12-65 중량%의 양으로, 합성하는 미생물이 지질 합성에 사용된다.According to a preferred embodiment of the invention, the microorganisms which synthesize fatty acids-containing lipids in their cells, preferably in an amount of 12-65% by weight of the dry weight of the cells, are used for lipid synthesis.

본 발명의 특히 바람직한 구체예에 따라, 미생물에 적합한 방법으로 처리된, 본 발명에서 형성된 지질-비함유 바이오매스는 배양 배지에서 영양분으로서 사용된다. 이 성분 외에도, 배양 배지는 사용된 미생물을 위한 바람직한 성분이 공급될 수 있다. 지질을 생산하기 위해, 미생물은 일반적으로, 그중에서도, 탄소원을 필요로 하고, 본 발명에서 탄소원은 소스 물질, 질소 소스, 예를 들어, 무기 암모늄 염(예를 들어, 황화암모늄) 또는 유기 질소 소스(예를 들어, 아미노 질소, 효모 추출물, 또는 가수분해된 세포 덩어리), 및 미량 영양 소스, 예를 들어 인산염, 황산염, 염화물, 비타민 또는 양이온 소스(예를 들어, Mg, K, Na, Ca, Fe 또는 Cu 이온 소스)로부터 획득되고, 이 성분은 필요할 경우 배지에 첨가될 수 있다. 본 발명의 방법이 적용된 경우, 상기 세포의 지질 농도는 바람직하게는 40 중량%, 가장 바람직하게는 65 중량%이다.
According to a particularly preferred embodiment of the invention, the lipid-free biomass formed in the present invention, treated in a method suitable for the microorganism, is used as a nutrient in the culture medium. In addition to this component, the culture medium may be supplied with a desired component for the microorganism used. In order to produce lipids, microorganisms generally require a carbon source, inter alia, wherein the carbon source in the present invention is a source material, a nitrogen source, for example an inorganic ammonium salt (for example ammonium sulfide) or an organic nitrogen source ( For example, amino nitrogen, yeast extract, or hydrolyzed cell masses, and micronutrient sources such as phosphates, sulfates, chlorides, vitamins or cationic sources (eg, Mg, K, Na, Ca, Fe). Or Cu ion source), which component may be added to the medium if necessary. When the method of the invention is applied, the lipid concentration of the cells is preferably 40% by weight, most preferably 65% by weight.

바이오연료의 제조Biofuel Manufacturing

미생물-유래 지질 내에 포함된 지방산 에스테르는 임의의 공지된 방법에 의해 바이오디젤 연료로서 적합하도록 처리될 수 있다. 한 가지 바람직한 접근법은 짧은-사슬 알코올(short-chained alcohol)과 함께, 바람직하게는 메탄올과 함께, 트랜스에스테르화를 수행하여 지방산 알코올 에스테르를 획득하는 것이다.Fatty acid esters comprised in microbial-derived lipids may be treated to be suitable as biodiesel fuels by any known method. One preferred approach is to perform transesterification with short-chained alcohols, preferably with methanol, to obtain fatty alcohol esters.

트랜스에스테르화와 발생한, 바이오디젤 또는 재생가능한 디젤의 제조에서 생성된 불순한 사이드 플로우 - 사이드 플로우는 알코올성 화합물, 예를 들어 글리세롤 또는 비-에스테르화된 지방산 염(non-esterified fatty acid salt)을 포함하고, 이는 에너지 효율적인 방법으로 개발하기 어렵다 - 은 단일-세포 지질의 생산에 재-사용될 수 있고, 여기서 지질은 그 자체로 이용되거나, 생물학적 기원의 다른 글리세로지질-함유 물질(glycerolipid-containing materials)로 재활용될 수 있다.
Impurity side flows resulting from the transesterification and production of biodiesel or renewable diesel—side flows include alcoholic compounds, such as glycerol or non-esterified fatty acid salts. It is difficult to develop in an energy efficient way-silver can be re-used in the production of single-cell lipids, where the lipids are used on their own or as other glycerolipid-containing materials of biological origin. Can be recycled.

본 발명의 이점Advantage of the present invention

본 발명의 이점은 본 발명에 필요한 장비가 단순하고, 제조 및 작동에 관한 한 관련 기술이 공지되어 있다는 사실을 포함한다. 본 발명에 따른 방법은 임의의 생산 규모에 제한되지 않으나, 탄수화물 함량 및 처리될 소스 물질의 함량에 따라 쉽게 규모를 키우거나 축소시킬 수 있다. 지질을 생산하는 방법의 수행은 에너지-소모적 가열, 가압 단위 조작 또는 산, 알칼리성 또는 효소 촉매뿐 아니라 다른 화학적 촉매를 필요로 하지 않는다. 본 발명은 단지 본 발명에 따른 방법의 내부 순환(internal cycle), 또는 이와 같은 바이오 물질의 공정에 통합될 수 있는 화학적 이용을 필요로 한다. 그리고 희석된 탄수화물 용액은 그 자체로, 미생물 배양 배지로서 또는 그 안에서 이용하기 적합하기 때문에, 본 발명은 이용가능한 당 용액으로부터 비용을 증가시키는 물-제거를 필요로 하지 않는다. 본 발명의 전반적인 경제적 수행은 여기서 생성된 지질-비함유 바이오매스가, 내부 순환 외에도, 사료로서, 사료의 원료로서, 또는 미생물 생산을 위한 보충 배양 배지로서, 개별 유기 성분의 생산과 같은, 많은 다양한 용도를 가진다는 사실에 의해 향상된다. 상기 방법은 또한 단일-세포 바이오매스 및 에탄올의 생산에 적합하다.The advantages of the present invention include the fact that the equipment required for the present invention is simple, and the related art is known as far as manufacturing and operation is concerned. The process according to the invention is not limited to any production scale, but can be easily scaled up or down depending on the carbohydrate content and the content of the source material to be treated. The performance of the process for producing lipids does not require energy-consuming heating, pressurized unit operation or acid, alkaline or enzymatic catalysts as well as other chemical catalysts. The present invention only requires the internal cycle of the process according to the invention, or the chemical use which can be incorporated into the processing of such biomaterials. And since the diluted carbohydrate solution is suitable for use as such, as or in a microbial culture medium, the present invention does not require costly water-removal from the available sugar solution. The overall economic performance of the present invention is that lipid-free biomasses produced herein can be produced in a variety of different ways, such as the production of individual organic components, in addition to internal circulation, as feed, as feedstock, or as supplementary culture medium for microbial production. Improved by the fact that it has a purpose. The method is also suitable for the production of single-cell biomass and ethanol.

본 발명에 따른 바이오매스의 적절한 처리의 이점은, 현 기술과 비교하여 유기물질의 더욱 포괄적인 가수분해 및 그에 따라, 단일-세포 지질의 생산에 대한 유기물질의 더욱 좋은 이용가능성이다. 추가하여, 산 및 알칼리 처리로부터 획득한 침전물 또는 여과액은 서로를 중화시키고 중화에서 요구되는 화학적 이용을 축소시킨다. An advantage of the proper treatment of the biomass according to the invention is a more comprehensive hydrolysis of the organic material and thus better availability of the organic material for the production of single-cell lipids compared to the current technology. In addition, precipitates or filtrates obtained from acid and alkali treatments neutralize each other and reduce the chemical utilization required for neutralization.

선행 기술의 해결책은 에탄올의 생산에 대한 미생물학적 단계를 포함한 방법을 기재하고 있는바, 탄수화물-함유 물질이 그 자체로 또는 단당류로 변환되어 원료로서 사용된다. 특허 출원 공보 US 2002/0185447 호 및 특허 US 5637502 호는 또한, 알코올성 발효가 뒤따르는 산 또는 알칼리로의 처리와 같은, 탄수화물 처리 방법을 기재하고 있다. 미생물학적 처리와 관련하여, 상기 두 가지 방법은 다당류로부터 형성된 육탄당이 사용되는 에탄올 생산에 제한된다. 미국 특허 출원 공보 US 2003/0096385 호에서, 프레닐 알코올(알코올의 게라닐 및 파네실 유도체)은 미생물을 이용하여 생산된다. 특허 출원 공보 WO 03/038067 호는 균성 미생물의 유전체 개질이 오탄당을 이용할 수 있는 유기체를 산출할 수 있는 방법을 기재하고 있다. 상기 공보는 단지 에탄올 생산을 목표로 하고 있다.The prior art solutions describe a method comprising a microbiological step for the production of ethanol, where the carbohydrate-containing material is used as such or converted to monosaccharides as raw material. Patent application publications US 2002/0185447 and US Pat. No. 5,637,502 also describe methods of treating carbohydrates, such as treatment with acids or alkalis followed by alcoholic fermentation. With regard to microbiological treatments, both methods are limited to the production of ethanol in which hexose sugar formed from polysaccharides is used. In US patent application publication US 2003/0096385, prenyl alcohols (geranyl and farnesyl derivatives of alcohols) are produced using microorganisms. Patent application publication WO 03/038067 describes a method by which genome modification of fungal microorganisms can yield organisms that can utilize pentose sugars. The publication aims only at ethanol production.

본 발명은 특히 펄프 및 종이 산업에서 발생하는, 열-기계적 목재 공정의 더욱 중대한 수성 사이드 플로우를 특히 교통 연료를 위한 원료로서, 개발하는 신규한 해결 가능성을 제공한다. 본 발명은 기계적 목재 펄프의 제조과 관련하여 생성된 탄수화물 함유 사이드 플로우의 생물학적 로딩(biological loading)을 고려하고, 따라서 폐기물 처리의 에너지 소모가 감소될 것이다. 구체적인 형태에서, 본 발명은 이를테면, TMP 공정에서 생성된 희석된 탄수화물-함유 수성 분획으로부터, 또는 상응하는 목재의 기계적 처리로부터, 교통 연료, 바이오디젤 또는 재생가능한 디젤을 위한 원료를 생산하는 친환경적인 해결책을 제공하는 지질 생산 방법이다.The present invention offers a novel solution to the development of the more significant aqueous side flows of thermo-mechanical wood processes, in particular in the pulp and paper industry, as raw materials for traffic fuels. The present invention contemplates the biological loading of carbohydrate-containing side flows produced in connection with the production of mechanical wood pulp, thus reducing the energy consumption of waste treatment. In a specific form, the present invention is an environmentally friendly solution for producing raw materials for traffic fuels, biodiesel or renewable diesel, such as from diluted carbohydrate-containing aqueous fractions produced in the TMP process, or from mechanical treatment of the corresponding wood. It is a lipid production method to provide.

상기 방법은 또한 다른 소스 물질을 개발하는 대안적인 해결책을 제공한다. 상기 방법에 따라서, 재생 섬유, 예를 들어, 프린트 종이, 포장 재료 및 유사한 셀룰로오스-기반 물질을 소스 물질로서 이용할 수 있다.The method also provides an alternative solution for developing other source materials. According to the method, recycled fibers such as printed paper, packaging materials and similar cellulose-based materials can be used as source materials.

따라서, 본 발명은 지속 가능한 개발의 원칙에 따라, 지질 원료의 유효성을 증가시키고 다른 소스로부터 유기 지질에 대한 총 수요를 축소시킴으로서 선행기술과 비교된다. 그 결과 본 발명은 재생 가능한 천연 자원-기반 바이오연료 원료의 유효성을 증가시키고, 이의 생산 비용을 소비자가 받아들일 수 있는 최종-수요자 수준에 이르도록 수행한다.Accordingly, the present invention is compared with the prior art by increasing the effectiveness of lipid sources and reducing the total demand for organic lipids from other sources, in accordance with the principles of sustainable development. As a result, the present invention increases the effectiveness of renewable natural resource-based biofuel feedstocks and performs their production costs to end-user levels acceptable to consumers.

소스 물질의 총 이용이 고려되는 경우, 본 발명은 단지 포함된 탄수화물의 총 이용에만 제한되지 않는다. 본 발명은 또한 목재 물질에서 추출한 분획의 지질 성분이 회수되도록 하는 단계를 포함한다. 소스 물질이 물로 처리되는 경우, 여과액은 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해 수용액으로부터 회수될 수 있는 지질 성분을 분리한다. 소스 물질의 산 처리의 결과, 추출한 분획 내의 지질은, 여과액으로부터 분리된 유리 지방산을 Ca++ 염과 같은, 불용성 알칼리 토금속 염 형태로 산출하고, 침전물의 분리 후, 이 지질은 알코올 에스테르로 트랜스에스테르화된다. 이와 상응하여, 소스 물질의 알칼리성 추출물은 추출한 분획으로부터 지방산 염을 생산하고, 이 염은 수용성이며 따라서 여과액과 혼합된다. 본 발명에서, 상기 염은 Ca++ 염과 같은, 불용성 염의 형태로 변환되고, 침전물은 수성 상(aqueous phase)으로부터 분리되며, 지방산 알코올 에스테리드(esterids)의 제조에 사용된다. Where total use of the source material is contemplated, the present invention is not limited to only the total use of carbohydrates included. The invention also includes the step of allowing the lipid component of the fraction extracted from the wood material to be recovered. If the source material is treated with water, the filtrate separates the lipid components that can be recovered from the aqueous solution by methods well known to those skilled in the art. As a result of acid treatment of the source material, the lipids in the extracted fractions yield free fatty acids separated from the filtrate in the form of insoluble alkaline earth metal salts, such as Ca ++ salts, and after separation of the precipitates, these lipids are converted into alcohol esters. Esterified. Correspondingly, the alkaline extract of the source material produces a fatty acid salt from the extracted fraction, which salt is water soluble and therefore mixed with the filtrate. In the present invention, the salt is converted into the form of an insoluble salt, such as a Ca ++ salt, and the precipitate is separated from the aqueous phase and used for the preparation of fatty alcohol esterides.

하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 의도되었고, 이는 본 발명의 범위를 어떠한 방법으로도 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 또한 본 발명은 어떠한 방법으로도 사용된 미생물 계통에 제한되지 않는다. 본 발명은 사용된 계통에 의해서뿐만 아니라 동일한 종 또는 속의 다른 계통, 또는 다른 미생물 속 또는 종의 계통 또는 유전적으로 개질된 미생물 계통에 의해서도 실행될 수 있다. 지질-생산 미생물은 일반적으로 이용가능하고 이것은 몇가지 계통의 무리에서 발견될 수 있다-예를 들어, ATCC, DSM 등. 지질-생산 미생물 및 미생물(조류 포함)을 이용한 지질 생산 방법은 하기 문헌에 기재되어 있다: 예를 들어, 문헌[Single Cell Oils, eds. Z. Cohen and C. Ratledge, AOCS Press, 2005 and Microbial Lipids, eds. C. Ratledge and S.G. Wilkinson, vol. 1 and 2, Academic Press, 1988].
The following examples are intended to illustrate the invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention in any way. The present invention is also not limited to microbial strains used in any way. The invention can be practiced not only by the strains used but also by other strains of the same species or genus, or by strains of other microorganisms or species or genetically modified microbial strains. Lipid-producing microorganisms are generally available and can be found in several families of strains—eg, ATCC, DSM, and the like. Lipid-producing microorganisms and lipid production methods using microorganisms (including algae) are described in, for example, Single Cell Oils, eds. Z. Cohen and C. Ratledge, AOCS Press, 2005 and Microbial Lipids, eds. C. Ratledge and SG Wilkinson, vol. 1 and 2, Academic Press, 1988].

실시예Example

실시예Example 1 One

각 100g의 목재 섬유, 분쇄된 목재, TMP 펄프, 톱밥 및 기계적 펄프를 1리터의 끓는 물, 90-100℃에서 2시간 동안 두었다. 상기 용액을 섬유 물질(이하 침전물)로부터 떨어져 분리시켰다. 상기 침전물을 회수하고, 실시예 4 또는 5에 제시된 대안들 중 한가지에 따라 다양한 대안으로 처리하여 단당류 산출을 증가시켰다. 상기 용액의 탄수화물 산출량은 소스 물질에 따라 2%에서 6%까지 분포하고, 높은 온도에서(170℃ 이상) 분쇄된 가문비나무 섬유(spruce fibre)를 소스 물질로서 이용한 경우, 일반적으로 4%이다. 상기 용액 중 일부는 선행하는 증발없이 하기 섬유 배치 추출을 위해 재사용되었고, 상기 용액 중 일부는 건조 물질 함량이 약 20 중량%에 도달할 때까지 증발에 의해 농축시켰다. 농축된 여과액을 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다. 용해된 탄수화물은 추출된 수종에 대표적이며, 이는 육탄당과 오탄당으로 나뉜다.Each 100 g of wood fibers, ground wood, TMP pulp, sawdust and mechanical pulp were placed at 1 liter of boiling water, 90-100 ° C. for 2 hours. The solution was separated away from the fibrous material (hereafter precipitate). The precipitate was recovered and treated with various alternatives according to one of the alternatives set forth in Examples 4 or 5 to increase monosaccharide yield. The carbohydrate yield of the solution ranges from 2% to 6% depending on the source material and is typically 4% when spruce fibers crushed at high temperatures (above 170 ° C.) are used as the source material. Some of the solution was reused for the following fiber batch extraction without prior evaporation and some of the solution was concentrated by evaporation until the dry matter content reached about 20% by weight. The concentrated filtrate was recovered for the production of single-cell lipids. Dissolved carbohydrates are representative of the extracted species, which are divided into hexose and pentose sugars.

실시예Example 2 2

목재 섬유, 분쇄된 목재, 재생 섬유, TMP 펄프, 톱밥 및 기계적 펄프를 각각 1 리터의 5% 알칼리성 용액(NaOH)에 첨가하고, 90-100℃에서 3시간 동안 교반시켰다. 정상 온도에서 여과를 수행하고 이 침전물을 실시예 4에 따라 단당류의 생산을 위해 추가적으로 처리하였다. 추출 용액을 처리하여, 각 용액의 일부가 다음 섬유 배치를 처리하는데 재사용되도록 하였고, 일부를 중화시키고, 약간의 리그닌을 비롯한 약간의 올리고- 및 다당류는 알칼리성 추출 용액에 용해되기 때문에, 일부를 실시예 4에 따라 가수분해하였다. 상술한 알칼리성 처리에 의해 상이한 소스 물질로부터 획득한 용액은 소스 물질의 중량의 평균 5%를 보유하였다.Wood fibers, crushed wood, recycled fibers, TMP pulp, sawdust and mechanical pulp were each added to 1 liter of 5% alkaline solution (NaOH) and stirred at 90-100 ° C. for 3 hours. Filtration was carried out at normal temperature and the precipitate was further treated for production of monosaccharides according to Example 4. The extraction solutions were treated so that a portion of each solution was reused to process the next fiber batch, neutralized a portion, and some oligo- and polysaccharides, including some lignin, dissolved in the alkaline extraction solution, so some examples Hydrolysis in accordance with 4. Solutions obtained from different source materials by the alkaline treatment described above retained an average of 5% of the weight of the source material.

기존 알칼리성 처리에서 획득한 침전물은 또한 이전 알칼리성 처리를 반복함으로서 알칼리로 재처리되고, 8바 압력에서 170℃ 온도에서 6분 동안 분쇄하였다. 이 추가적 분쇄의 이용으로, 알칼리성 용액에 용해한 물질의 양이 기존의 소스 물질 양의 평균 27%까지 증가할 수 있었다. 중화, 가수분해 및 농축 후, 상기 용액이 어두워졌는바, 탈색을 위해 이온교환제 및 활성탄으로 처리하였다. 혼합물을 회수하고 단일-세포 지질 생산을 위해 사용하였다.The precipitate obtained from the existing alkaline treatment was also retreated with alkali by repeating the previous alkaline treatment and ground for 6 minutes at 170 ° C. temperature at 8 bar pressure. With this additional milling, the amount of material dissolved in the alkaline solution could increase to an average of 27% of the amount of existing source material. After neutralization, hydrolysis and concentration, the solution darkened and treated with ion exchanger and activated charcoal for decolorization. The mixture was recovered and used for single-cell lipid production.

실시예Example 3 3

각 100g의 목재 섬유, 분쇄된 목재, TMP 또는 MDF 펄프, 톱밥, 기계적 펄프, 재생 섬유 및 실시예 2에 따라 제조된 중화된 추출물을 1리터의 5% 미네랄 산, pH 1에서, 90-100℃에서 3시간 동안 가수분해하였다. 침전물을 상기 용액으로부터 여과에 의해 분리하였다. 상기 용액은 소스 물질 함량의 평균 10%로 단당류를 포함하였다. 각 용액을 처리하여 일부를 중화시키고, 여과하고 단당류의 함량이 약 20 중량%에 도달할 때까지 증발에 의해 농축시키고, 이 농축된 용액을 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다. 이 실시예에서 기재된 바와 같이, 하기 소스 물질 배치의 가수분해를 위해 상기 용액의 일부를 그 자체로 재사용하였다. 상기 침전물을 하기 실시예 5에 따라 단당류의 산출을 증가시키기 위해 추가적으로 처리하였다.Each 100 g of wood fibers, crushed wood, TMP or MDF pulp, sawdust, mechanical pulp, recycled fibers and neutralized extracts prepared according to Example 2 were prepared at 90-100 ° C. in 1 liter of 5% mineral acid, pH 1 Hydrolysis for 3 hours at. The precipitate was separated from the solution by filtration. The solution contained monosaccharides with an average of 10% of the source material content. Each solution was treated to neutralize some, filtered and concentrated by evaporation until the content of monosaccharides reached about 20% by weight and this concentrated solution was recovered for the production of single-cell lipids. As described in this example, a portion of the solution was reused per se for hydrolysis of the following source material batches. The precipitate was further treated to increase the yield of monosaccharides according to Example 5 below.

실시예Example 4 4

각 125g의 목재 섬유, 분쇄된 목재, TMP 펄프, MDF 펄프, 톱밥, 기계적 펄프, 짚, 곡물 껍질 및 실시예 1-3에 따른 침전물을 10%의 농도를 지닌 황산 용액에 첨가하고, 2시간 동안 상기 산이 흡수 되도록 한다. 과량의 산을 디캔팅하고, 상기 혼합물을 윙 리파인더 안으로 전달하고, 농축액의 흘러나감 없이, 11분 동안 프리 스티밍하여 온도를 올리고, 그 후 온도를 160℃로 증가시키고 압력은 8바로 하며 윙 리파이너를 이용해 분쇄를 수행하였다. 가문비나무 섬유의 경우 11분의 혼합물 분쇄 시간을 선택하였다. 상기 분쇄 후, 상기 용액으로부터 침전물을 분리하였다. 각 침전물을 분배하여 일부는 소각에 사용되게 하고, 일부는 하기 실시예 5에 따른 단당류 산출을 증가시키기 위해 재분쇄하였다. 이와 상응하여, 상기 용액을 중화하고, 여과하고, 단당류 농도가 약 20%에 도달할 때까지 증발에 의해 농축시켰다. 이 용액을 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다.Each 125 g of wood fibers, crushed wood, TMP pulp, MDF pulp, sawdust, mechanical pulp, straw, grain husks and precipitates according to Examples 1-3 were added to a sulfuric acid solution with a concentration of 10% and for 2 hours. Allow the acid to be absorbed. Decant the excess acid, transfer the mixture into the wing finder, pre-steam for 11 minutes to raise the temperature without flowing out of the concentrate, then increase the temperature to 160 ° C. and the pressure to 8 bar and wing refiner Grinding was carried out using. For spruce fibers a mixture grinding time of 11 minutes was chosen. After the grinding, a precipitate was separated from the solution. Each precipitate was partitioned so that some were used for incineration and some were regrind to increase the monosaccharide yield according to Example 5 below. Correspondingly, the solution was neutralized, filtered and concentrated by evaporation until the monosaccharide concentration reached about 20%. This solution was recovered for the production of single-cell lipids.

실시예Example 5 5

각 125g의 목재 섬유, 분쇄된 목재, TMP 펄프, 톱밥, 기계적 펄프, 짚 및 곡물 섬유를 비롯하여 실시예 1-4에 따른 남은 침전물을 40% 황산 용액에 첨가하고 실온에서 2시간 동안 흡수되도록 하였다. 과량의 산을 디캔팅하고 침전물을 윙 섬유 분리기에서 분쇄하고, 농축액의 흘러나감 없이, 11분 동안 프리 스티밍함으로서 침전물의 온도를 증가시켰다. 그 후 온도를 170℃까지 증가시키고 압력이 8바가 되도록 하였다. 짚 및 곡물 섬유의 경우 가장 적합한 분쇄 시간은 11분이었다. 상기 용액으로부터 침전물을 분리하였다. 용해된 물질의 비율은 소스 물질의 평균 50%를 초과하였다. 상기 용액을 중화하고, 여과하고, 증발에 의해 농축시키고, 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다. 침전물, 즉, 잔여 섬유를 부분적으로 소각시키고, 이 실시예에 따라 부분적으로 재분쇄하여 단당류의 산출을 증가시켰다.The remaining precipitates according to Examples 1-4, including 125 g each of wood fibers, crushed wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp, straw and grain fibers, were added to a 40% sulfuric acid solution and allowed to absorb for 2 hours at room temperature. The temperature of the precipitate was increased by decanting excess acid and grinding the precipitate in a wing fiber separator and presteaming for 11 minutes without flowing out of the concentrate. The temperature was then increased to 170 ° C. and the pressure reached 8 bar. The most suitable grinding time for straw and grain fibers was 11 minutes. The precipitate was separated from the solution. The proportion of dissolved material exceeded an average of 50% of the source material. The solution was neutralized, filtered, concentrated by evaporation and recovered for production of single-cell lipids. The precipitate, ie the remaining fibers, was partially incinerated and partially regrind according to this example to increase the yield of monosaccharides.

또한 농축된 황산(72%)을 상술한 소스 물질에 2시간의 처리 시간 동안 실온에서 개별적으로 흡수시켰다. 이어서, 상기 산을 5%로 희석하고 정상압에서 100℃에서 4시간 동안 가열하였다. 추가 처리 및 생성된 분획의 이용은 상기와 같이 수행하였다.Concentrated sulfuric acid (72%) was also absorbed individually into the above-mentioned source material at room temperature for 2 hours of treatment time. The acid was then diluted to 5% and heated at 100 ° C. for 4 hours at normal pressure. Further treatment and use of the resulting fractions were carried out as above.

실시예Example 6 6

단일-세포 지질의 생산에 적합한 단당류는 5% 산을 이용한 직접적 가수분해에 의해 왕겨, 짚 및 곡물 껍질로부터 생산될 수 있거나, 더 강한 산에 함침시키고, 5% 용액에서 가수분해시키거나, 맨 먼저 알칼리로 처리될 수 있고, 헤미셀룰로오스 및 셀룰로오스는 상기 실시예에 제시된 바와 같이 개별적으로 가수분해될 수 있다. 이 처리는 산 또는 알칼리로의 함침(impregnation) 처리 및 후속하여 윙 또는 디스크 리파이너에서의 반복된 분쇄와 결합되어 열-기계적 펄프를 생산할 수 있다. 그러나, 이 실시예에서, 왕겨, 짚 및 곡물 껍질(각 125g)을 11분 동안 압력 8바에서 프리 스티밍하고, 윙 리파이너에서 온도 170℃에서 열-기계적 펄프가 되도록 처리하였다. 생성된 열-기계적 펄프를 5% 산(황산), 1리터의 부피 내에서, 90-100℃에서, 정상 압으로, 4시간 동안, 가수분해하였다. 상기 용액 분획을 여과 및 중화에 의해 분리하였다. 후속하여, 상기 용액을 농축하고 단일-세포 지질 생산을 위해 회수하였다. 단당류 산출량은 소스 물질의 평균 50%였다. 탄수화물 산출량을 증가시키기 위해, 여과 후 남은 침전물을 실시예 5에 따라 열-기계적으로 재-처리하였고 일부에 소각을 수행하였다.Monosaccharides suitable for the production of single-cell lipids can be produced from chaff, straw and grain husks by direct hydrolysis with 5% acid, impregnated with stronger acids, hydrolyzed in 5% solution, or first It can be treated with alkali and hemicellulose and cellulose can be hydrolyzed separately as shown in the examples above. This treatment can be combined with an impregnation treatment with acid or alkali and subsequently repeated grinding in a wing or disc refiner to produce thermo-mechanical pulp. However, in this example, the rice husk, straw and grain husks (125 g each) were pre-steamed at 8 bar pressure for 11 minutes and treated to a thermo-mechanical pulp at a temperature of 170 ° C. in a wing refiner. The resulting thermo-mechanical pulp was hydrolyzed for 4 hours at 90-100 ° C., at normal pressure, in a volume of 5% acid (sulfuric acid), 1 liter. The solution fractions were separated by filtration and neutralization. Subsequently, the solution was concentrated and recovered for single-cell lipid production. Monosaccharide yield was an average of 50% of the source material. To increase the carbohydrate yield, the remaining precipitate after filtration was thermo-mechanically re-treated according to Example 5 and incineration was carried out in part.

실시예Example 7 7

왕겨, 짚 및 곡물 껍질(각 16 kg)을 100리터의 알칼리성 용액(1.2M NaOH)내에서 90-100℃에서 4시간 동안 처리하였다. 아 혼합물을 침전물과 용액으로 나누었다. 평균 49-57%의 식량 소스 물질의 건조물질이 상기 용액 내에 남았다. 상기 알칼리성 용액을 산과 관련하여, 황산을 이용하여, 5%가 되게 하였고, 이것을 실시예 6에서와 같이 가수분해하였다. 글루코스 및 갈락토스의 소량이 또한 포함된, 자일로스 및 아라비노스의 혼합물이 주로 형성되었다. 상기 용액의 단당류 함량은 식량 소스 물질의 23-33%가 되었다. 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하기 전, 활성탄을 처리함으로서 상기 용액의 색을 옅게 하였다.Rice husk, straw and grain husks (16 kg each) were treated in 100 liters of alkaline solution (1.2 M NaOH) at 90-100 ° C. for 4 hours. The mixture was divided into precipitate and solution. An average of 49-57% of the dry matter of the food source material remained in the solution. The alkaline solution was brought to 5% with sulfuric acid with respect to acid, which was hydrolyzed as in Example 6. A mixture of xylose and arabinose was mainly formed, which also contained small amounts of glucose and galactose. The monosaccharide content of the solution was 23-33% of the food source material. Prior to recovery for production of single-cell lipids, the solution was lightened by treating activated carbon.

여과로 획득한 침전물에 5% 산(황산)이 스며들게 하고, 윙 리파이너에서 11분동안 압력 6바 및 온도 150℃에서 분쇄하였다. 상기 침전물을 가용성 탄수화물(주로 글루코스 및 갈락토스)로 분해하고, 중화 및 여과 후 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다. 산 가수분해 후 수행된, 여과 후 남은 침전물의 일부를 여전히 재-분쇄하고 그 후 실시예 4에 따라 10% 산에서 가수분해하였다. 이 처리 후, 소스 물질의 총 55-65%의 단당류를 포함하는 용액을 획득하였다. 이 용액을 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다.The precipitate obtained by filtration was infiltrated with 5% acid (sulfuric acid) and ground in a wing refiner at pressure 6 bar and temperature 150 ° C. for 11 minutes. The precipitate was digested with soluble carbohydrates (primarily glucose and galactose) and recovered for the production of single-cell lipids after neutralization and filtration. A portion of the precipitate remaining after filtration, which was performed after acid hydrolysis, was still re-milled and then hydrolyzed at 10% acid according to Example 4. After this treatment, a solution comprising a total of 55-65% monosaccharides of the source material was obtained. This solution was recovered for the production of single-cell lipids.

실시예Example 8 8

스팀-건조된 비트 펄프를 통에 붓고, 충분히 끓는 물을 이의 윗부분에 부어 이 물이 상기 비트 펄프를 덮도록 하였다. 상기 용액을 식히고, 디캔팅에 의해 고체로부터 물을 분리하였다. 3.6 mg/ml의 건조 물질이 상기 용액 내에 용해되어 있었다. 수성 분획을 일부 사용하여 신규한 배치를 처리하였고, 농축 후, 부분적으로 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다. 16.7%의 건조물질을 포함하는, 획득된 고체 분획, 침전물을 748g의 무게를 재고, 건조물질로서 이와 상응하여, 125g의 건조된 비트 펄프를 실온에서 18시간 동안 0.4M 인산(H3PO4, 500 ml)이 스며들게 하였다. 과량의 산성 용액을 디캔팅하고, 11분 동안 프리-스티밍한 후, 열-기계적 분쇄를 시작하였다. 상기 혼합물을 윙 리파이너를 이용해 11분 동안 분쇄하였다. 분쇄하는 동안, 압력은 8바 이고, 온도는 최초에는 172°C, 10분의 분쇄 시간 경과 후엔, 162°C 였다. 혼합물을 리파이너로부터 제거하고 여과하였다. 2.26리터의 용액 분획은 2.75%의 건조 물질을 포함하였다. 여과 후, 분쇄에 제공된 건조물질의 50%가 상기 용액 내 존재하였다. 상기 용액은 주로 단당류, 글루코스, 갈락토스, 아라비노스 및 자일로스를 포함하였다. 게다가, 500 내지 3000 범위의 분자량의 소량의 올리고당 및 더 큰 분자량 화합물이 관찰되었다. 상기 용액 분획을 중화하고, 농축하고, 단일-세포 지질을 위해 회수하였다.Steam-dried beet pulp was poured into the keg and enough boiling water was poured over it to allow the water to cover the beet pulp. The solution is cooled and water is separated from the solid by decanting. 3.6 mg / ml of dry matter was dissolved in the solution. The new batch was treated with some of the aqueous fractions, and after concentration, was partially recovered for production of single-cell lipids. The solid fraction obtained, comprising 16.7% dry matter, weighed 748 g of precipitate, correspondingly as dry matter, 125 g of dried beet pulp was treated with 0.4 M phosphoric acid (H 3 PO 4 , 500 ml) was infiltrated. Excess acidic solution was decanted and pre-steamed for 11 minutes before thermo-mechanical grinding was started. The mixture was ground for 11 minutes using a wing refiner. During grinding, the pressure was 8 bar and the temperature was initially 172 ° C., after 10 minutes of grinding time, 162 ° C. The mixture was removed from the refiner and filtered. The 2.26 liter solution fraction contained 2.75% dry matter. After filtration, 50% of the dry matter provided for the grinding was present in the solution. The solution mainly contained monosaccharides, glucose, galactose, arabinose and xylose. In addition, small amounts of oligosaccharides and larger molecular weight compounds with molecular weights ranging from 500 to 3000 were observed. The solution fractions were neutralized, concentrated and recovered for single-cell lipids.

상기 비트 펄프의 처리로부터 획득한, 고체 섬유 펄프, 침전물(125g 건조 물질)을 실온에서 4시간 동안 15%의 염산이 스며들도록 하였다. 과량의 산성 용액을 디캔팅하고 상기 펄프를 동일한 조건에서 재분쇄하였다. 여과 단계 후, 추가 28%의 단당류가 용액 상으로 들어가는 것이 관찰되었다. 상기 침전물을 처분하였다.The solid fiber pulp, precipitate (125 g dry matter), obtained from the treatment of the beet pulp, was allowed to soak in 15% hydrochloric acid at room temperature for 4 hours. Excess acidic solution was decanted and the pulp was regrind under the same conditions. After the filtration step, an additional 28% monosaccharides were observed to enter the solution phase. The precipitate was disposed of.

실시예Example 9 9

소스 물질은 열-기계적으로 처리된 가문비나무 섬유로 하고, 이의 46.8g(부피 약 1리터)의 무게를 재고, 0.2N NaOH를 이의 윗부분에 첨가하고, 추가적으로 5.6g의 Na2CO3 및 1.3g의 MgSO4 6H2O (500ml)을 첨가하였다. 이 혼합물을 50°C까지 가열하고, 용액 내에서 소량의 글루코스, 자일로스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스 및 추가적으로 올리고머를 산출하였다. 이 용액의 pH는 약 11이었고, 이를 여과하고 물로 세척하였다. 세척액 및 여과액을 결합하였고, 용액을 320㎖까지 증발시켰다. 용해된 물질의 양은 소스 물질의 4.5%(건조 물질)이었다. 단당류의 함량을 증가시키기 위해, 상기 용액에 산을 첨가하였고, 침전물을 생성하였다. 이 침전물을 용액으로부터 분리하고, 후자를 회수하고 단일-세포 지질 생산을 위해 사용하였다. 상기 침전물을 실시예 3에 기재한 바와 같이 5% 산에서 단당류로 가수분해하였다. 가수분해를 이용하여, 침전물 덩어리로부터 1%의 단당류를 생성시켰고, 단당류를 상기 용액에 넣고, 탈색 후 단일-세포 지질 생산을 위해 회수하였다.The source material is a thermo-mechanically treated spruce fiber, weighing 46.8 g (about 1 liter of volume) and adding 0.2N NaOH to the top of it, additionally 5.6 g of Na 2 CO 3 and 1.3 g MgSO 4 6H 2 O (500 ml) was added. This mixture was heated to 50 ° C. and yielded a small amount of glucose, xylose, galactose, arabinose, mannose and additional oligomers in the solution. The pH of this solution was about 11, which was filtered and washed with water. The wash and filtrate were combined and the solution was evaporated to 320 mL. The amount of dissolved material was 4.5% of the source material (dry material). To increase the content of monosaccharides, acid was added to the solution and a precipitate formed. This precipitate was separated from the solution, the latter was recovered and used for single-cell lipid production. The precipitate was hydrolyzed to monosaccharides in 5% acid as described in Example 3. Using hydrolysis, 1% monosaccharides were produced from the precipitate mass and the monosaccharides were placed in the solution and recovered for single-cell lipid production after bleaching.

실시예Example 10 10

열-기계적 처리된 가문비나무 섬유의 45g 배치(약 1리터)를 측정하고, 이의 윗부분에 0.2 N NaOH를 첨가하고, 추가적으로 5.6g의 Na2CO3 및 1.3g의 MgSO4 6H2O (500ml)을 첨가하였다. 이 혼합물을 50℃로 가열하고, 여과하고, 침전물을 물로 세척하였다. 세척액 및 여과액을 혼합하였다. 단당류의 함량을 증가시키기 위해, 혼합된 여과액에 산을 첨가하였고, 실시예 3에 따라 가수분해를 수행하였다. 중화 후, 생성된 가수분해 생성물을 단일-세포 지질 생산을 위해 회수하였다. 세척된 침전물을 300㎖로 압축시키고, 1리터의 시트르산염 완충용액, pH 4.8을 첨가하고, 셀룰라아제 효소를 첨가하였다. 상기 혼합물 내에 올리고머 및 글루코스가 생성되었다. 효소-처리된 혼합물을 그 자체로, 또는 분리된 여과액, 용액으로 회수하였고, 단일-세포 지질 생산을 위해 사용하였다.Measure 45 g batch (approximately 1 liter) of thermo-mechanically treated spruce fibers, add 0.2 N NaOH on top of it, and additionally 5.6 g Na 2 CO 3 and 1.3 g MgSO 4 6H 2 O (500 ml) was added. The mixture was heated to 50 ° C., filtered and the precipitate washed with water. Wash and filtrates were mixed. To increase the content of monosaccharides, acid was added to the mixed filtrate and hydrolysis was carried out according to Example 3. After neutralization, the resulting hydrolysis product was recovered for single-cell lipid production. The washed precipitate was compressed to 300 ml, 1 liter citrate buffer, pH 4.8, and cellulase enzyme were added. Oligomers and glucose were produced in the mixture. The enzyme-treated mixture was recovered on its own or as a separate filtrate, solution and used for single-cell lipid production.

실시예Example 11 11

125g의 귀리 왕겨 배치를 제공하고 이것을 170℃ 및 압력 8바에서 2 분동안 열-기계적으로 분쇄하였다. 이 처리 후, 침전물을 여과에 의해 상기 용액으로부터 분리하였다. 이 용액을 단일-세포 지질 생산에 사용하기 위해 회수하였다. 침전물(섬유)의 7g 배치를 이용하였고, 황산에 대해 강도면에서 19%가 되도록 하였으며, 4시간 동안 환류하였다. 분석은 이 처리가 소스 물질의 56%에 달하는 단당류가 대부분 자일로스, 만노오스, 글루코스, 갈락토스 및 아라비노스로서 상기 용액 내로 방출되는 결과를 초래함을 보여주었다. 상기 용액을 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다.125 g of oat rice husk batch was provided and it was thermo-mechanically ground at 170 ° C. and pressure 8 bar for 2 minutes. After this treatment, the precipitate was separated from the solution by filtration. This solution was recovered for use in single-cell lipid production. A 7 g batch of precipitate (fiber) was used and brought to 19% in strength against sulfuric acid and refluxed for 4 hours. Analysis showed that this treatment resulted in the release of up to 56% of the monosaccharides of the source material into the solution as mostly xylose, mannose, glucose, galactose and arabinose. The solution was recovered for the production of single-cell lipids.

실시예Example 12 12

귀리 왕겨의 400g의 무게를 재고 3 리터의 물 및 200g의 NaOH를 첨가하였다. 혼합물을 90-96℃ 온도에서 2시간 동안 교반을 유지하였다. 이 혼합물을 천을 통해 여과하고 섬유를 분리하였다. 여과액 분획(50㎖)을 중화하고 이의 pH를 시트르산염 완충용액(40㎖)을 이용하여 4.8로 조절하고, 멀티펙트 자일라나아제(multifect xylanase)(10 ml)를 첨가하고, 이 혼합물을 50℃로 자동온도조절 시켰다(thermostated). 상기 용액 내로 당이 방출되었고, 이중 25.2%는 자일로스이고 11.8%는 아라비노스였다. 또한, 50시간의 반응 시간 후, 이 용액 내에 올리고머가 존재하였다. 총 혼합물을 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다.400 g of oat chaff were weighed and 3 liters of water and 200 g of NaOH were added. The mixture was kept stirring at 90-96 ° C. for 2 hours. This mixture was filtered through a cloth and the fibers separated. Neutralize the filtrate fractions (50 ml) and adjust its pH to 4.8 using citrate buffer (40 ml), add multifect xylanase (10 ml) and add the mixture to 50 The thermostat was thermostated at < RTI ID = 0.0 > Sugar was released into the solution, of which 25.2% was xylose and 11.8% was arabinose. In addition, after 50 hours of reaction time, oligomers were present in this solution. The total mixture was recovered for the production of single-cell lipids.

실시예Example 13 13

비트펄프 125g에 0.4M의 황산이 스며들도록 하고 12시간 후, 과량의 산을 디캔팅하였다. 이 펄프를 윙 리파이너로 옮기고, 4분 동안 프리-스티밍하였으며 150℃에서 압력 6바로 11분 동안 분쇄하였다. 이 혼합물을 중화하고, pH가 4까지 떨어질때까지 시트르산을 첨가하였다. 10㎖의 펙티나아제 4450U, 즉 178 mg/ml의 단백질(Sigma)를 첨가하고, 반응이 25℃에서 24시간 동안 진행되도록 하였다. 이 반응 후, 혼합물의 일부를 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하고, 일부를 여과하였다. 여과로부터 획득한 침전물을 분쇄 단계로 되돌리고 이 처리로부터 얻은 용액 분획을 활성탄, 2g/리터로 처리하고, 이후 음이온 교환 컬럼으로 옮겼다. 이 컬럼으로부터 획득가능한 단당류 용액을 건조물질에 대해 20% 농도로 증발시키고, 단일-세포 지질의 생산을 위해 회수하였다.125 g of beet pulp was infiltrated with 0.4 M sulfuric acid and after 12 hours, the excess acid was decanted. The pulp was transferred to a wing refiner, pre-steamed for 4 minutes and ground at 150 ° C. for 6 minutes at 6 bars. The mixture was neutralized and citric acid was added until the pH dropped to 4. 10 ml of Pectinase 4450U, ie 178 mg / ml of protein (Sigma) was added and the reaction was allowed to proceed at 25 ° C. for 24 hours. After this reaction, part of the mixture was recovered for production of single-cell lipids and part was filtered. The precipitate obtained from the filtration was returned to the grinding step and the solution fraction obtained from this treatment was treated with activated charcoal, 2 g / liter and then transferred to an anion exchange column. Monosaccharide solutions obtainable from this column were evaporated to 20% concentration on dry matter and recovered for production of single-cell lipids.

실시예Example 14 14

귀리 왕겨를 실시예 7에 따라 처리하였는데, 글루코스 23.8 g/L, 자일로스 93.3 g/L, 아라비노스 37.1 g/L 및 갈락토스 9.0 g/을 포함하는 혼합물이 양산되었다. 혼합물을 지질-합성 효모 야로비아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica ) ATCC 20373 및 로도토룰라 글루티니스(Rhodotorula glutinis ) TKK 3031용 배양배지 그 자체로, 1:1 희석액으로서, 및 11g/L의 글루코스가 공급된 상응하는 희석액으로서 첨가하였다. 배양 기간은 68시간이고, 온도는 28℃, 진탕은 250 rpm 및 배양 부피는 50 ml이었다. 도 3에서 확인되듯이, 상기 효모는 다른 영양분 첨가를 필요로 하지 않았고, 성장할 수 있고, 지질을 합성할 수 있었다.Oat chaff was treated according to Example 7, where a mixture comprising glucose 23.8 g / L, xylose 93.3 g / L, arabinose 37.1 g / L and galactose 9.0 g / was produced. Mixture of lipid-synthetic yeast Yarrowia Ripolitica ( Yarrowia) lipolytica ) ATCC 20373 and Rhodotorula glutinis ) The culture medium for TKK 3031 per se was added as a 1: 1 dilution and as a corresponding dilution supplied with 11 g / L of glucose. The incubation period was 68 hours, the temperature was 28 ° C., the shake was 250 rpm and the culture volume was 50 ml. As shown in FIG. 3, the yeast did not require other nutrient additions, could grow, and synthesize lipids.

실시예Example 15 15

3가지 효모, 로도토룰라 글루티니스(Rhodotorula glutinis ), 야로비아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica) 및 클루이베로마이에스 말시아누스(Kluyveromyces marxianus)(Anam. Candida kefyr) ATCC 42265는 탄소원으로서 자일로스와 함께 단독으로 배양되었다. 배양 배지는 자일로스 20 g/L, 효모 추출물 10 g/L 및 펩톤 20 g/L를 포함하였다. 배양은 부피 50 ml 및 25℃에서 200 rpm의 진탕하에 수행되었다. 도 4는 세 가지 계통 모두 오탄당을 탄소원으로서 이용할 수 있음을 도시하고 있다.
Three Yeasts, Rhodotorula glutinis ), Yarrowia lipolitica lipolytica ) and Kluyveromyces marxianus (Anam. Candida kefyr) ATCC 42265 were incubated alone with xylose as the carbon source. The culture medium contained 20 g / L xylose, 10 g / L yeast extract and 20 g / L peptone. Cultivation was performed under shaking at 200 rpm at a volume of 50 ml and 25 ° C. 4 shows that all three strains can utilize pentose sugar as a carbon source.

Claims (19)

셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 전분, 이들 모두의 혼합물, 임의의 혼합물 또는 이의 분해 생성물 또는 비-전분 다당류를 포함하는 군에서 선택된, 다당류를 포함하는 유기 소스 물질(organic source material)로부터 지질 또는 지질 혼합물을 생산하는 방법으로서,
a) ⅰ) 물, ⅱ) 산, 및 ⅲ) 알칼리를 포함하는 군에서 선택된 물질로 상기 소스 물질을 처리하고, 그 후 침전물 및 여과액을 분리하고, 상기 처리로 획득한 침전물을, 그 자체로 또는 물, 산 또는 알칼리의 존재 하에서, 기계적 또는 열-기계적 분쇄를 하고, 상기 침전물 및 여과액을 분리하고, 대안적으로, 상기 침전물에 상기 처리 및/또는 ⅰ), ⅱ) 또는 ⅲ) 섹션(sections) 중 임의 섹션의 분쇄를 1회 이상 반복하고,
b) 획득한 상기 여과액 또는 획득한 다수의 여과액 또는 침전물, 또는 이들로부터 획득한 임의의 조합물 및, 선택적으로, 상기 소스 물질을, 지질-생산 미생물과 배양 배지 내에서 접촉시켜, 그 결과 여기서 상기 미생물 세포가 지질을 생산하기 시작하고,
c) 상기 지질을 회수하는 것을 포함함을 특징으로 하는,
지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
Producing lipids or lipid mixtures from organic source materials comprising polysaccharides, selected from the group comprising cellulose, hemicelluloses, starches, mixtures thereof, any mixtures or degradation products thereof or non-starch polysaccharides As a method,
treating said source material with a material selected from the group comprising a) iii) water, ii) acid, and iii) alkali, and then separating the precipitate and the filtrate and depositing the sediment obtained by the treatment as such Or mechanical or thermo-mechanical grinding in the presence of water, acid or alkali, separating the precipitate and filtrate, and alternatively, treating the precipitate with the treatment and / or iii), ii) or iii) section ( repeat grinding of any of the sections one or more times,
b) the filtrate obtained or the plurality of filtrates or precipitates obtained, or any combination obtained therefrom, and optionally the source material, in contact with a lipid-producing microorganism in a culture medium, as a result Where the microbial cells begin to produce lipids,
c) recovering said lipids,
Method of producing lipids or lipid mixtures.
제 1항에 있어서,
상기 침전물을 선택적으로 하나 이상의 하기 단계들을 포함하는 방법을 이용하여 또 처리하는 것을 특징으로 하는 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법:
d) 섹션 a)로부터 획득한 침전물을 강산으로 처리하고, 침전물과 여과액을 분리하는 단계, 또는 대안적으로,
e) 섹션 a) 또는 d)로부터 획득한 침전물을 산성화하고 이것을 기계적으로 또는 열-기계적으로 분쇄하고, 침전물과 여과액을 분리시키거나, 선택적으로, 단계 a), d) 또는 e) 중 임의의 단계로부터 획득한 침전물을 단계 a), d) 또는 e) 중 임의의 단계에 따른 방법을 이용하여 임의의 순서로 1회 이상 처리하는 단계,
f) 섹션 a), d) 또는 e)로부터 획득한 여과액 또는 침전물, 또는 이들로부터 획득한 임의의 조합물 및, 선택적으로, 소스 물질을, 지질-생산 미생물과 배양 배지 내에서 접촉시켜, 그 결과 상기 미생물 세포가 지질을 생산하기 시작하는 단계, 및
g) 상기 지질을 회수하는 단계.
The method of claim 1,
A process for producing a lipid or mixture of lipids, characterized in that said precipitate is optionally further treated using a method comprising one or more of the following steps:
d) treating the precipitate obtained from section a) with strong acid and separating the precipitate from the filtrate, or alternatively,
e) acidify the precipitate obtained from section a) or d) and grind it mechanically or thermo-mechanically and separate the precipitate from the filtrate or, optionally, any of steps a), d) or e) Treating the precipitate obtained from the step one or more times in any order using the method according to any of steps a), d) or e),
f) the filtrate or precipitate obtained from section a), d) or e), or any combination obtained therefrom, and optionally, the source material, in contact with the lipid-producing microorganisms in the culture medium, Result in the microbial cells starting to produce lipids, and
g) recovering the lipids.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 소스 물질이 목재의 기계적 또는 열-기계적 처리로부터 또는 재배된 식물로부터 유래한 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein said source material is from a mechanical or thermo-mechanical treatment of wood or from a cultivated plant.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소스 물질이 물 또는 산으로 처리되는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Process for producing a lipid or lipid mixture, characterized in that the source material is treated with water or acid.
제 1항 내지 제 2항에 있어서,
상기 소스 물질이 재생 섬유, 사탕무 펄프, 왕겨, 짚, 겨, 곡물 과립, 전 재배 가능한 농작물(whole cultivable crop), 재배 식물, TMP 펄프 및 MDF 펄프를 포함하는 군에서 선택된 소스로부터 유래한 것임을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method according to claim 1 or 2,
Said source material is from a source selected from the group comprising reclaimed fiber, sugar beet pulp, rice hulls, straw, bran, grain granules, whole cultivable crops, cultivated plants, TMP pulp and MDF pulp Method of producing a lipid or lipid mixture.
제 1항, 제 2항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소스 물질이 산으로 처리되는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method according to any one of claims 1, 2 or 5,
Wherein said source material is treated with an acid.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 소스 물질이, 톱밥, 정제된 기계적 펄프, 왕겨, 짚, TMP 펄프, MDF 펄프, 사탕무 펄프 및 필수적인 양의 전분을 포함하지 않는 재배 식물을 포함하는 군에서 선택된 소스로부터 유래한 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein said source material is derived from a source selected from the group comprising sawdust, purified mechanical pulp, rice hulls, straw, TMP pulp, MDF pulp, sugar beet pulp, and cultivated plants that do not contain the required amount of starch, Method of producing lipids or lipid mixtures.
제 1항, 제 2항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소스 물질이 알칼리로 처리되는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method according to any one of claims 1, 2 or 7,
Characterized in that the source material is treated with alkali.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 소스 물질이 미생물 덩어리(microbial mass), 늪지대 또는 수중의 바이오매스, 셀룰로오스 공장의 집수구역으로부터의 바이오매스, 도시 폐기물로부터의 바이오매스 및 도시 하수로부터의 바이오매스를 포함하는 군에서 선택된 소스로부터 유래한 것임을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The source material is from a source selected from the group comprising microbial mass, swampy or submerged biomass, biomass from catchments of cellulose plants, biomass from municipal waste and biomass from municipal sewage. Characterized in that the lipid or lipid mixture production method.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과액이 지질의 생산 중 사용가능한 당을 0.5-1 중량% 이상, 최대 20-30 중량%, 바람직하게는 4-5 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 9,
A process for producing a lipid or lipid mixture, characterized in that the filtrate comprises at least 0.5-1% by weight, at most 20-30% by weight, preferably 4-5% by weight, of sugars available during the production of lipids.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
단계 a), d) 또는 e) 중 어느 하나의 처리를 1회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
A process for producing a lipid or lipid mixture, characterized in that the treatment of any one of steps a), d) or e) is carried out one or more times.
제 1항에 있어서,
상기 소스 물질을 섹션 a)의 ⅲ)에서 알칼리로 처리한 경우, 획득한 침전물을 산으로 재-처리하고, 침전물 및 여과액을 분리시키는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method of claim 1,
When the source material is treated with alkali in iv) of section a), the obtained precipitate is re-treated with acid and the precipitate and the filtrate are separated.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
섬유-함유 침전물을 강산으로 처리한 경우, 획득한 침전물을 다시 기계적으로 또는 열-기계적으로 분쇄하는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
A process for producing a lipid or lipid mixture, characterized in that when the fiber-containing precipitate is treated with a strong acid, the obtained precipitate is milled again mechanically or thermo-mechanically.
제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 효소를 바이오물질 처리 용액에 첨가하는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 13,
A method of producing a lipid or lipid mixture, characterized in that at least one enzyme is added to the biomaterial treatment solution.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 중 어느 하나로부터 획득한 여과액이 탈색 방법, pH 조절 및/또는 물의 제거 또는 첨가와 같은, 미생물의 성장에 더욱 적합하게 되는 방법을 이용하여, 추가적으로 가공되는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 14,
Lipids or lipids, characterized in that the filtrate obtained from any of the above steps is further processed using methods that are more suitable for the growth of microorganisms, such as decolorization methods, pH adjustment and / or removal or addition of water. Method of producing a mixture.
제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소스 물질이 기계적으로, 열-기계적으로, 물리적으로, 화학적으로, 생물학적으로 또는 이 처리들의 조합으로 전-처리되는 것을 특징으로 하는, 지질 또는 지질 혼합물 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 15,
Wherein said source material is pre-treated mechanically, thermo-mechanically, physically, chemically, biologically, or a combination of these treatments.
제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 생산된 지질 또는 지질 혼합물을 바이오연료 제조의 원료로서 사용하는 용도.Use of a lipid or lipid mixture produced using the method according to any one of claims 1 to 16 as a raw material for biofuel manufacture. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 생산된 지질이 이의 생산에 이용되는 것을 특징으로 하는 바이오연료.A biofuel characterized in that the lipid produced using the method according to any one of claims 1 to 16 is used for its production. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 도시하수를 처리하는 것을 특징으로 하는 도시 하수 정화 방법. A municipal sewage treatment method comprising treating municipal sewage using the method according to any one of claims 1 to 16.
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