RU2194078C2 - Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы - Google Patents

Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы Download PDF

Info

Publication number
RU2194078C2
RU2194078C2 RU99109039/13A RU99109039A RU2194078C2 RU 2194078 C2 RU2194078 C2 RU 2194078C2 RU 99109039/13 A RU99109039/13 A RU 99109039/13A RU 99109039 A RU99109039 A RU 99109039A RU 2194078 C2 RU2194078 C2 RU 2194078C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
hydrolysis
biomass
solid
acid
Prior art date
Application number
RU99109039/13A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99109039A (ru
Inventor
Роберт Уи ТОРГЕТ (US)
Роберт Уи ТОРГЕТ
Нандан ПЭДЬЮКОНЕ (US)
Нандан ПЭДЬЮКОНЕ
Кристос ХЭТЦИС (US)
Кристос ХЭТЦИС
Чарльз И. УАЙМАН (US)
Чарльз И. УАЙМАН
Original Assignee
Мидуэст Рисерч Инститьют
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мидуэст Рисерч Инститьют filed Critical Мидуэст Рисерч Инститьют
Publication of RU99109039A publication Critical patent/RU99109039A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2194078C2 publication Critical patent/RU2194078C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H8/00—Macromolecular compounds derived from lignocellulosic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07G—COMPOUNDS OF UNKNOWN CONSTITUTION
    • C07G99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/04—Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides

Abstract

Изобретение относится к гидролизной промышленности и предназначено для отделения сахаров гемицеллюлозы от других компонентов биомассы. Способ предусматривает подачу твердой исходной биомассы или твердой частично фракционированной лигноцеллюлозной биомассы в по крайней мере один проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем. В реактор вводят разбавленную кислоту с рН 1-5. В нем осуществляют основную стадию процесса гидролиза при 140-220oС в течение 10-60 мин при объемной скорости потока кислоты 1 - 50 объемов реактора для поддержания постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в ходе процесса для увеличения выхода сахаров гемицеллюлозы. Для гидролиза используют различные минеральные кислоты, в частности угольную кислоту. При необходимости проводят дополнительные стадии гидролиза. Используют реактор конической или цилиндрической формы или ряд реакторов с последовательно уменьшающейся емкостью, в которых перемещают биомассу из реактора большей емкости в реактор меньшей емкости. Изобретение обеспечивает повышение выхода сахаров из исходной биомассы, а также хороший контакт между жидкостью и твердой массой по мере растворения ее компонентов и вывода из реакционной зоны. 10 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к непрерывному способу применения горячей кислотной среды для гидролиза и фракционирования биомассы на ее основные компоненты в несколько стадий. Для осуществления непрерывного способа используется реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем таким образом, что по мере растворения биомассы уменьшается объем реактора на единицу сырья, при этом соотношение жидких и твердых веществ сохраняется относительно постоянным.
В непрерывном способе применения горячей кислотной среды для фракционирования компонентов биомассы (например, гемицеллюлозы и сахаров целлюлозы, лигнина и экстрагируемых веществ) обеспечиваются высокие выходы сахаров, например ксилозы и глюкозы.
Использование реактора непрерывного действия со сжимающимся слоем для фракционирования биомассы лигноцеллюлозы таким образом, чтобы отношение жидких и твердых веществ сохранялось относительно постоянным, увеличивает выход растворимых сахаров и повышает концентрацию выделенных сахаров посредством минимизации времени пребывания растворенной фракции в реакторе.
Биомасса лигноцеллюлозы, которая доступна в больших количествах, может быть использована в качестве дешевого сырья для производства возобновляемых топлив и реагентов. Существующие способы такого превращения включают химическую и/или ферментативную обработку биомассы, для того чтобы гидролизовать целлюлозу и гемицеллюлозу в соответствующие сахара. Ферментативные способы требуют использования дорогостоящих биокатализаторов и дополнительных расходов на подачу суспензий лигнина по всему технологическому циклу способа. В современных химических способах для превращения биомассы лигноцеллюлозы требуется дорогостоящая химическая рециркуляция, либо из-за длительного воздействия условий гидролиза на выделенные сахара происходит разложение сахаров на побочные продукты. Соответственно современные способы получения сахаров из биомассы лигноцеллюлозы являются дорогостоящими, поэтому использование этих современных способов не позволяет удешевить производство возобновляемых топлив и реагентов.
Кроме того, в современных непрерывных способах получения сахаров из крахмала или биомассы лигноцеллюлозы в реакторах для гидролиза лигноцеллюлозного сырья под действием кислотного катализатора с образованием углеводов для реагентев или топлив используются размеры реакторов в расчете на объемную плотность упаковки сырьевого материала, в результате чего ограничивается выход растворимых углеводов в зависимости от условий гидролиза, причем реакторы являются дорогостоящими вследствие того, что они рассчитаны на входящее сырье, и, таким образом, весь объем реактора используется недостаточно.
В патенте США 4880473 описан способ переработки гемицеллюлозы и целлюлозы в двух различных конфигурациях процесса. Гемицеллюлозу обрабатывают разбавленной кислотой традиционным способом. Целлюлозу выделяют из продукта предварительного гидролиза и затем подвергают пиролизу при высокой температуре. Кроме того, на технологической стадии между превращениями гемицеллюлозы и целлюлозы требуется стадия сушки с последующей стадией высокотемпературного пиролиза при 400oС - 600oС для превращения целлюлозы в ферментируемые продукты.
В патенте США 5366558 используют две "стадии", чтобы гидролизовать сахара гемицеллюлозы и сахара целлюлозы в условиях противотока, используя реактор с периодической загрузкой, и получают низкие выходы глюкозы и ксилозы с использованием минеральной кислоты. Более того, технологическая схема является сложной, а экономический потенциал крупномасштабного производства дешевых сахаров для ферментации является низким.
В патенте США 5188673 используют гидролиз концентрированной кислотой; преимуществом такого способа является высокая степень превращения биомассы, а недостатками являются низкий выход продуктов из-за их разложения и необходимость рекуперации и рециркуляции кислоты. Используют серную кислоту с концентрацией 30-70 вес.% при температуре ниже 100oС.
В патенте США 4941944 описан органический растворитель для предварительной обработки биомассы в противоточной конфигурации процесса с использованием единственного реактора, в котором малые частицы биомассы вводятся сверху, а растворитель контактирует с ними в режиме противотока, поступая снизу реактора. В этом способе используют высокую концентрацию (около 80%) растворителя и небольшое количество кислоты, если она необходима. Применение растворителя в этом способе создает необходимость в схемах рекуперации, которые приводят к непомерно высоким издержкам с точки зрения экономичности этого способа.
В патенте США 4708746 описан специфический гидролиз целлюлозы посредством мягкой обработки кислотой с последующей обработкой паром высокого давления, однако использование пара высокого давления и связанного с ним капиталоемкого оборудования не обеспечивает полного гидролиза.
В патенте США 4668340 описан гидролиз биомассы, почти полностью состоящей из сахаров гемицеллюлозы, в котором кислоту вводят противотоком к биомассе и удаляют на каждой стадии, чтобы подать ее на следующей стадии последовательности. Целью этого патента является минимизация гидролиза целлюлозы. Целью этого патента (который относится к предварительному гидролизу сырьевой лигноцеллюлозы) является окончательное производство целлюлозной пульпы, содержащей 94-97% сырьевой альфа-целлюлозы.
Патенты США 5125977 и 5424417 относятся к "предварительному" гидролизу биомассы лигноцеллюлозы, чтобы растворить сахара гемицеллюлозы с сопутствующим выделением некоторого количества растворимого лигнина; тем самым достигается быстрое расщепление оставшейся целлюлозы ферментами или другими химическими агентами. Таким образом, в этих патентах описан только предварительный гидролиз.
В патенте Австрии 263661 описано растворение трех основных компонентов биомассы (лигнин, гемицеллюлоза и целлюлоза) в проточном реакторе с использованием горячей воды под давлением при температуре между 140oС-350oС. Нигде не указан выход углеводных фракций, в которых четко фракционированы углеводы.
В патентах США 1014311; 1023257; 3480476; 4728367; 3787241; 4706903; 4645541 и 5398346 описаны различные и разнообразные способы превращения крахмала или биомассы лигноцеллюлозы с использованием ряда реакторов, однако ни в одном из этих патентов не подтверждены и не указаны какие-либо преимущества, связанные с поддержанием отношения твердых и жидких веществ на одном и том же или постоянном уровне по мере растворения сахаров и выведения их из реакционной зоны.
Ближайшим аналогом данного изобретения является патент США Ns 4615742, в котором описан способ гидролиза с постепенной загрузкой для получения сахара из лигноцеллюлозного сырья посредством прохождения потока разбавленной кислоты через ряд фильтровальных реакторов для гидролиза. В указанном патенте не используется реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, в который подается разбавленная кислота или жидкость, что приводит к увеличению выхода сахаров гемицеллюрозы в результате эффективного растворения сахаров гемицеллюлозы и аморфных глюканов.
До настоящего времени не был описан способ полного фракционирования биомассы лигноцеллюлозы с использованием разбавленной кислотной среды в проточном процессе, в котором соотношение твердых и жидких веществ биомассы лигноцеллюлозы и гидролизного раствора поддерживается на одном и том же или постоянном уровне, по мере того как сахара и другие компоненты биомассы растворяются и выводятся из реакционной зоны.
Целью настоящего изобретения является создание способа гидролиза гемицеллюлозы в сахара с высоким выходом. Другой целью настоящего изобретения является создание способа гидролиза гемицеллюлозы и целлюлозы в сахара с высоким выходом.
Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение способа гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы на отдельные потоки, содержащие относительно чистые компоненты.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы с использованием разбавленной кислоты.
Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение способа гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы с использованием разбавленной кислоты, для того чтобы превратить гемицеллюлозу в мономерные сахара с высоким выходом.
Дополнительной целью настоящего изобретения является гидролиз гемицеллюлозы на составляющие сахара с высоким выходом и в то же время получение твердого материала, содержащего большую часть, если не почти всю исходную целлюлозу и некоторое количество лигнина.
Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение способа гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы с использованием разбавленной кислоты, для того чтобы превратить целлюлозу в мономерные сахара с высоким выходом.
Еще одной дополнительной целью настоящего изобретения является создание непрерывного способа полного гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы с использованием разбавленной кислоты в реакторе такой конфигурации, в котором минимизировано время пребывания жидкости или гидролизного раствора в реакционной зоне.
Еще одной дальнейшей целью настоящего изобретения является обеспечение способа гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы с использованием разбавленной кислоты, в котором получают высокий выход растворимых сахаров с повышенной концентрацией.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы с использованием непрерывного реактора со сжимающимся слоем, в котором соотношение жидкой и твердой фаз является минимальным и в то же время обеспечивается хорошее контактирование между жидкой и твердой фазами по мере растворения компонентов биомассы и выведения их из реакционной зоны.
Все указанные цели достигаются способом гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы для отделения сахаров гемицеллюлозы от других компонентов биомассы, согласно данному изобретению предусматривающему подачу твердой исходной биомассы или частично фракционированной лигноцеллюлозной биомассы, по крайней мере, в один проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, введение в реактор разбавленной кислоты с рН 1,0-1,5 и проведение основной стадии процесса при 140o-220oС в течение 10-60 мин при объемной скорости потока кислоты от 1 до 5 объемов реактора для поддержания постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в ходе процесса для увеличения выхода сахаров гемицеллюлозы. При осуществлении способа используют разбавленную минеральную кислоту, в частности разбавленную угольную кислоту. При необходимости проводят дополнительные стадии гидролиза с использованием минеральной кислоты на этих стадиях. Данный способ предусматривает использование конического реактора, в который биомассу подают в направлении сужающейся части реактора; ряда реакторов с последовательно уменьшающейся емкостью, при этом биомассу перемещают из реактора большей емкости в реактор меньшей емкости; реактора цилиндрической формы, снабженного поршнем или массивной внутренней подвижной крышкой для уменьшения объема реактора в процессе гидролиза; реактора, снабженного шнеком, в котором исходное сырье подается прямотоком относительно подавемого кислотного раствора. Предлагаемый способ предусматривает также проведение перед основной стадией гидролиза предварительного гидролиза биомассы путем введения разбавленной кислоты с рН 1,0-1,5 в проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, содержащий твердый материал биомассы лигноцеллюлозы, при температуре 94o-160oС в течение 10-120 мин для растворения экстрагируемых веществ, лигнина и белков при объемной скорости потока кислоты 1-5 объемов реактора для поддержания постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в процессе растворения. После основной стадии гидролиза может быть осуществлен последующий гидролиз биомассы лигноцеллюлозы путем введения разбавленной кислоты с рН 1-5 в проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, содержащий твердый частично фракционированный материал биомассы лигноцеллюлозы с основной стадии при 180-280oС в течение приблизительно от 10-60 мин и при объемной скорости потока 1-5 объемов реактора для осуществления растворения сахаров целлюлозы при поддержании постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в процессе растворения.
В предлагаемом способе может быть осуществлена последняя стадия процесса гидролиза путем введения разбавленной кислоты с рН 1-5 в проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, содержащий твердый частично фракционированный материал биомассы лигноцеллюлозы при 180-280oС в течение приблизительно 10-60 мин и при объемной скорости потока 1-5 объемов реактора для осуществления растворения сахаров целлюлозы при поддержании постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в процессе растворения.
Для достижения цели гидролиза и фракционирования различного лигноцеллюлозного сырья с высокой производительностью и получением высокого выхода растворимых сахаров для ферментации в конечные продукты в изобретении используют ряд непрерывных прямоточных, противоточных или изолированных стадий, на которых обеспечивается эффективное контактирование разбавленной кислоты и биомассы, в результате чего растворимые компоненты выделяются из твердого вещества.
Фракционирование включает до четырех функциональных стадий, связанных прямоточно, противоточно или в виде независимой однопроходной стадии, в зависимости от того, будут ли растворенные компоненты смешиваться или отделяться от других растворенных компонентов, полученных в других операциях. Каждая функциональная стадия может включать одну или несколько стадий или наборов рабочих параметров, и на всех стадиях используется реактор со сжимающимся слоем, что означает, что размеры реактора, в котором происходит растворение биомассы, обеспечивает минимальное соотношение жидкой и твердой фаз, что также способствует хорошему контактированию жидкой и твердой фаз в ходе процесса фракционирования.
Функциональная стадия 1, или предварительная экстракция, (которая не является обязательной) предназначена для растворения наиболее легко растворяющихся компонентов, таких как некоторое количество лигнина, экстрагирующиеся вещества и любые белки; для фракционирования этих трех компонентов могут использоваться отдельные стадии. Функциональная стадия 2, или предварительный гидролиз, предусмотрена для гидролиза и фракционирования большей части, если не всех сахаров гемицеллюлозы наряду с некоторым количеством лигнина. И в этом случае могут быть использованы несколько стадий для оптимизации желаемого фракционирования, причем эти стадии могут быть противоточными, прямоточными, и либо они не зависят от стадии 1, либо связаны с этой операцией. Если желательно разложение целлюлозы, то будет использоваться функциональная стадия 3, или гидролиз, для того чтобы главным образом гидролизовать часть или всю кристаллическую целлюлозу, в зависимости от выхода глюкозы, полученной на этой стадии. Этот выход будет зависеть от сжатия слоя, а также от других переменных. И здесь эта функциональная стадия может быть связана со следующими по схеме стадиями противотоком или прямотоком, в зависимости от желаемого режима фракционирования. Функциональная стадия 4, или гидролиз, является продолжением функциональной стадии 3, в которой целлюлоза является объектом дальнейшего растворения. В этой функциональной стадии могут использоваться более жесткие условия, чтобы растворить оставшуюся целлюлозу. Альтернативно, для растворения оставшейся целлюлозы можно использовать систему целлулазы, замещая любую из стадий 3 и 4 или обе стадии.
По необходимости добавляют свежий состав кислоты между различными стадиями способа. Рабочие условия подбирают таким образом, чтобы достичь максимального выхода сахара из биомассы и ограничить разложение продукта.
Альтернативно можно добавлять свежую кислоту на каждой стадии, а обогащенные сахаром жидкие потоки, выходящие с каждой стадии, могут быть объединены, чтобы обеспечить сырье для стадии ферментации. Это минимизирует воздействие кислоты и высокой температуры на растворимые сахара, которое способствует разложению сахаров. Промывная вода также может быть введена в реакторы, чтобы улучшить степень извлечения сахаров. Твердый продукт этого способа в основном будет представлять собой нерастворимый лигнин, который может использоваться как котельное топливо или как химическое сырье. Жидкий продукт, который содержит сахара, побочные продукты гидролиза и продукты разложения лигнина может быть непосредственно направлен на ферментацию или на стадию разделения для удаления несахарных компонентов. Удаление токсичных веществ, таких как фурфурол, уксусная кислота и фенолы, в процессе разложения дает возможность повысить производительность ферментации. В способе согласно данному изобретению сахара получают из биомассы лигноцеллюлозы, которая является недорогим многофункциональным исходным материалом для экономичного производства возобновляемых видов топлива и реагентов.
Кроме того, поскольку в способе согласно изобретению используется реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, в котором физическое изменение размеров реактора в зависимости от степени растворения сырья относительно насыпной плотности сырья - свежей биомассы, вызывает увеличение линейной скорости потока гидролизного раствора при использовании постоянного объемного потока, время пребывания части раствора в зависимости от положения в реакторе приводит к повышенному выходу растворимых сахаров и повышенной концентрации выделенных сахаров.
Фиг. 1 - технологическая схема фракционирования, включающая до четырех функциональных стадий, связанных прямоточно, противоточно или в виде независимых однопроточных блоков в зависимости от того, будут ли растворенные компоненты смешиваться или отделяться от других растворенных компонентов, полученных в других операциях.
Фиг. 2а - реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, представляющий собой проточный реактор конической формы, в котором твердые вещества подаются в направлении узкого конца. По мере растворения биомассы объем реактора, необходимый для размещения заданного объема сырья, становится меньше и меньше. По мере уменьшения объема реактора линейная скорость потока раствора возрастает, даже если объемная скорость потока остается постоянной. Таким образом, по мере растворения биомассы объем реактора уменьшается, для того чтобы поддерживать соотношение твердых и жидких веществ почти постоянным.
Фиг. 2b - реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, являющийся цилиндрическим проточным реактором с поршнем. По мере растворения биомассы поршень передвигается таким образом, чтобы уменьшить объем реактора и тем самым поддерживать соотношение твердых и жидких веществ почти постоянным. Таким образом, в зависимости от растворения биомассы линейная скорость потока возрастает даже несмотря на то, что объемная скорость остается неизменной.
Фиг. 2с - реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, представляющий собой реактор с вертикальным шнеком, который подает твердые вещества в прямотоке или противотоке относительно подаваемого раствора. Параметры конструкции таковы, что объем, поднимаемый каждым ходом шнека, уменьшается по мере растворения биомассы, с тем чтобы соотношение твердых и жидких веществ оставалось почти постоянным.
Фиг. 3а - схематическое изображение лабораторного реактора непрерывного действия со сжимающимся слоем в начале или при запуске технологического процесса согласно данному изобретению.
На фиг. 3b - схематическое изображение лабораторного реактора непрерывного действия со сжимающимся слоем согласно данному изобретению после гидролиза гемицеллюлозы.
На фиг. 3с - схематическое изображение лабораторного реактора непрерывного действия со сжимающимся слоем согласно данному изобретению после полного гидролиза биомассы лигноцеллюлозы.
Настоящее изобретение представляет эффективный способ гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы и ее превращение с очень высоким выходом в растворимые сахара, которые могут быть ферментированы в конечные продукты, с высокой производительностью в противоположность использованию разбавленной кислоты для того, чтобы главным образом гидролизовать исключительно гемицеллюлозу, или использованию концентрированной кислоты для полного гидролиза.
Изобретение включает рад прямоточных, противоточных или однопроходную изолированную стадию, на которых обеспечивается эффективное контактирование разбавленной кислоты (или горячей воды на функциональной стадии 1) и биомассы.
Согласно фиг.1 фракционирование включает до четырех функциональных стадий, связанных прямоточно, противоточно, или независимую однопроходную функциональную стадию в зависимости от того, будут ли растворенные компоненты смешиваться или отделяться от других растворенных компонентов, полученных на других стадиях. Все функциональные стадии могут включать одну или несколько стадий или наборов рабочих параметров, и на всех стадиях используется реактор со сжимающимся слоем, что означает, что размеры реактора, в котором происходит растворение биомассы, по существу обеспечивают постоянное соотношение жидкой и твердой фаз в ходе процесса.
Функциональная стадия 1, по желанию, предназначена для растворения некоторого количества лигнина, экстрагирующихся веществ и белков. Для фракционирования компонентов, полученных в этой операции, могут использоваться другие стадии. Горячая водная среда (100-160oС, предпочтительно 120-140oС, и значения рН 1-5, предпочтительно 1,3-3,0) в проточном варианте используется для растворения некоторого количества лигнина, белков и экстрагирующихся веществ. По мере растворения массы реактор обеспечивает постоянное соотношение жидкой и твердой фаз в биомассе (см. фиг.2 а-с). На этой операции углеводы не растворяются в какой-либо заметной степени.
Функциональная стадия 2 предназначается для растворения сахаров гемицеллюлозы с высоким выходом и концентрацией, а также некоторого количества лигнина и легко гидролизуемого глюкана. Горячая кислотная среда (140-220oС, предпочтительно 160-200oС, и значения рН 1-5, предпочтительно 1,3-3,0) в проточном варианте используется для растворения этих желательных компонентов. По мере растворения массы и в этом случае реактор обеспечивает постоянное соотношение жидкой и твердой фаз в биомассе (см. фиг.2 а-с). На этой стадии кристаллическая целлюлоза не растворяется в заметной степени. И в этом случае могут быть использованы несколько стадий для оптимизации желаемого фракционирования, причем эти стадии могут быть противоточными, прямоточными, или только одна стадия. Эта функциональная стадия может быть физически связана с функциональной стадией 1 либо существует отдельно от стадии 1 в зависимости от желаемого фракционирования. Растворенные сахара гемицеллюлозы преимущественно могут находиться в олигомерной форме. Поэтому может потребоваться стадия термической выдержки или стадия ферментативного гидролиза, для того чтобы превратить олигомеры в мономеры, после чего поток может быть направлен на стадию рекуперации смеси кислотный катализатор/сахар, или на дальнейшую очистку, или на стадию превращения продукта.
Функциональная стадия 3, по желанию, предназначена для растворения всей или основной части кристаллической целлюлозы. Горячая кислотная среда (180-280oС, предпочтительно 200-260oС, и значения рН 1-5, предпочтительно 1,3-3,0) в проточном варианте используется для растворения этих желательных компонентов. По мере растворения массы и в этом случае реактор обеспечивает постоянное соотношение жидкой и твердой фаз в биомассе (см. фиг.2 а-с). И в этом случае могут быть использованы несколько стадий для оптимизации желаемого фракционирования, причем эти стадии могут быть противоточными, прямоточными или одна стадия. Поскольку структура биомассы разрушается на этой стадии и характеристики тепло- и массопереноса могут стать факторами, ограничивающими выход растворенной глюкозы, растворение всей кристаллической целлюлозы не может быть предусмотрено. И здесь олигомерные углеводы могут находиться в потоке раствора и может потребоваться стадия термической выдержки или стадия ферментативного гидролиза, для того чтобы получить мономерные сахара для превращения в продукты.
Функциональная стадия 4, по желанию, предназначена для растворения всей оставшейся целлюлозы, если ограничения тепло- и массопереноса отрицательно влияют на выход глюкозы с функциональной стадии 3 из-за физических изменений биомассы в процессе фракционирования на функциональной стадии 3. На этой стадии может использоваться реактор противоточной или прямоточной конфигурации, кислотная среда с рН 1-5 (предпочтительно 1,0-2,5) и температура 180-280oС.
Вместо функциональной стадии 3 и/или 4 для гидролиза целлюлозы можно использовать ферментный катализатор. Стадии 2-4 могут включать стадию выделения сахара, или все они могут быть связаны противоточно, для того чтобы получать повышенную концентрацию сахара. Эти стадии могут использоваться совместно, или любая одна из них, связанная в любом сочетании с другими, осуществляет эти операции. Если фракционирование индивидуальных сахаров, таких как глюкоза и ксилоза, является важным, то можно использовать прямой поток среды гидролиза в одной или нескольких индивидуальных стадиях без какой-либо физической связи между этими стадиями. Если целевым продуктом является целлюлоза, то можно не осуществлять стадии 3 и 4 или их ферментативный аналог, причем твердый материал, полученный на стадии 1 (если она используется) и 2, будет представлять собой целевой продукт, возможно, после дополнительной обработки, для того чтобы удалить большую часть оставшегося лигнина.
В ходе процесса гидролиза в случае необходимости может добавляться свежий состав кислоты между различными технологическими стадиями. Рабочие условия подбирают таким образом, чтобы получить максимальный выход сахара из биомассы и ограничить разложение продукта. Альтернативно, на каждую стадию можно добавлять свежую кислоту, причем выходящие с каждой стадии жидкие потоки, обогащенные сахаром, могут быть объединены, чтобы получить сырье для стадии ферментации. Это минимизирует воздействие кислоты и высокой температуры на растворимые сахара, поскольку известно, что эти условия способствуют разложению сахаров. Для улучшения извлечения сахара в реактор также можно вводить промывную воду. Твердый продукт способа в основном может представлять собой нерастворимый лигнин, который может применяться как котельное топливо. С другой стороны, жидкий продукт способа содержит сахара, побочные продукты гидролиза и продукты разложения лигнина, и эти материалы могут быть непосредственно направлены на ферментацию или на стадию разделения для удаления несахарных компонентов. Удаление токсичных веществ из этого способа, таких как фурфурол, уксусная кислота и фенолы, посредством разделения дает возможность повысить производительность ферментации.
Соответственно в способе согласно данному изобретению сахара получают из биомассы лигноцеллюлозы, которая является недорогим многофункциональным исходным материалом для экономичного производства возобновляемых видов топлива и реагентов.
Следующий ниже пример может служить дополнительной иллюстрацией полного гидролиза биомассы лигноцеллюлозы с использованием разбавленной кислоты в проточном режиме в реакторе непрерывного действия со сжимающимся слоем, в котором поддерживается постоянное соотношение твердых и жидких фаз в ходе гидролиза биомассы лигноцеллюлозы.
Пример
Сделана ссылка на работу Torget и др., 1996, Appl. Biochem. Biotechnol., т. 57/58, с. 85-101, "Оптимизация предварительной обработки разбавленной кислотой с реверсивным потоком при двух температурах для увеличения степени превращения биомассы в этанол". Проточный реактор из цитированной выше работы Torget и др. был усовершенствован следующим образом.
Покрытую тефлоном пружину 8 дюймов (203 мм), выполненную из углеродистой стали с напряжением сжатия 7 фунт/дюйм (125 кг/м) помещают в реактор, который имеет набивку 6 дюймов (152 мм) древесных опилок американского тополя и тефлоновую 3/4 дюйма заглушку с титановой пористой (20 мкм) пластиной на выходе. Вход в реактор соединяют со слоем с помощью тефлоновой соединительной трубки в виде змеевика. Оба конца этой трубки подсоединяют с помощью запрессованных фитингов. На дне реактора имеется 1,75 дюймовая (44,4 мм) распорная вставка, которая позволяет пружине (при полном растяжении) занять весь объем реактора. При работе по мере гидролиза твердых веществ пружина сжимает слой таким образом, чтобы поддерживать постоянным соотношение жидкой и твердой фаз, тем самым увеличивая относительную линейную скорость жидкого сырья относительно исходного объема твердой фазы, при поддержании постоянного объемного потока.
В реактор закладывают 92,05 г влажных древесных опилок американского тополя до высоты б дюймов (152,4 мм) из 12 дюймового (304,8 мм) реактора. Помещают пружинный узел с тефлоновой трубкой для подачи сырья, и, таким образом, реактор полностью собран (фиг.3). Реактор подсоединяют к проточной системе (Torget и др., 1996) и помещают в песчаную баню с температурой 176oС и доводят до 150oС, измеренной термопарой, расположенной на 0,5 дюйма (12,7 мм) от верха реактора.
Затем в реактор закачивают разбавленную (0,07 вес.%) серную кислоту со скоростью 70 мл/мин в течение 10 мин, для того чтобы растворить легко гидролизуемый ксилан, и после этого насос выключают. Пружина вызывает сжатие объема слоя на 25%. Затем реактор помещают на 5 мин в песчаную баню с температурой 227oС, для того чтобы нагреть содержимое реактора приблизительно до 210oС. Затем прокачивают разбавленную кислоту со скоростью 70 мл/мин в течение 30 мин, чтобы гидролизовать оставшийся ксилан, весь глюкан и 70% лигнина Класона. Весь слой сжимается до 8% от суммарной высоты. Затем насос выключают, а реактор отсоединяют и охлаждают.
Данные материального баланса показывают, что 70% лигнина растворяются, причем материальный баланс по лигнину сходится на 97%. Ксилан растворяется полностью, причем 97% извлекаются в виде мономерной и олигомерной ксилозы в растворе и 2,9% составляет фурфурол. Глюкан растворяется полностью, причем 92% извлекаются в виде мономерной и олигомерной глюкозы и 5% глюкана извлекаются в виде гидроксиметилфурфурола (HMF). Прочие второстепенные сахара извлекаются с выходом, превышающим 90%.
Очень высокая степень извлечения сахаров в растворе обусловлена уменьшением времени пребывания раствора за счет уменьшения объема реактора при 225oС в результате механизма непрерывного сжатия слоя в реакторе.

Claims (11)

1. Способ гидролиза и фракционирования биомассы лигноцеллюлозы для отделения сахаров гемицеллюлозы от других компонентов биомассы, предусматривающий подачу твердой исходной биомассы или твердой частично фракционированной лигноцеллюлозной биомассы в по крайней мере один проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, введение в реактор разбавленной кислоты с рН 1-5 и проведение основной стадии процесса гидролиза при 140oС-220oС в течение 10-60 мин при объемной скорости потока кислоты 1-5 объемов реактора для поддержания постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в ходе процесса для увеличения выхода сахаров гемицеллюлозы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют разбавленную минеральную кислоту.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют разбавленную угольную кислоту.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при необходимости проводят дополнительные стадии гидролиза с использованием указанной минеральной кислоты на этих стадиях.
5. Способ no любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что используют реактор, имеющий коническую форму, в который биомассу лигноцеллюлозы подают в направлении сужающейся части реактора.
6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что используют ряд реакторов с последовательно уменьшающейся емкостью, при этом биомассу перемещают из реактора большей емкости в реактор меньшей емкости.
7. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что используют реактор, имеющий цилиндрическую форму, снабженный поршнем или массивной внутренней подвижной крышкой для уменьшения объема реактора в процессе гидролиза.
8. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что используют реактор, снабженный шнеком, в который исходное сырье подают прямотоком относительно подаваемого кислотного гидролизного раствора.
9. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что перед основной стадией процесса гидролиза осуществляют предварительный гидролиз биомассы путем введения разбавленной кислоты с рН 1-5 в проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, содержащий твердый материал биомассы лигноцеллюлозы, при 94-160oС в течение 10-120 мин, при объемной скорости потока 1-5 объемов реактора для растворения экстрагируемых веществ, лигнина и белков при поддержании постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в процессе растворения.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что после основной стадии процесса гидролиза осуществляют последующий гидролиз биомассы лигноцеллюлозы путем введения разбавленной кислоты с рН 1-5 в проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, содержащий твердый частично фракционированный материал биомассы лигноцеллюлозы с основной стадии, при 180-280oС в течение приблизительно 10-60 мин и при объемной скорости потока 1-5 объемов реактора для растворения сахаров целлюлозы при поддержании постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в процессе растворения.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что осуществляют последнюю стадию процесса гидролиза путем введения разбавленной кислоты с рН 1-5 в проточный реактор непрерывного действия со сжимающимся слоем, содержащий твердый частично фракционированный материал биомассы лигноцеллюлозы, при 180-280oС в течение приблизительно 10-60 мин и при объемной скорости потока 1-5 объемов реактора для растворения сахаров целлюлозы при поддержании постоянного соотношения твердой и жидкой фаз в процессе растворения.
RU99109039/13A 1996-09-30 1997-09-19 Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы RU2194078C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/723,399 1996-09-30
US08/723,399 US6022419A (en) 1996-09-30 1996-09-30 Hydrolysis and fractionation of lignocellulosic biomass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99109039A RU99109039A (ru) 2001-03-10
RU2194078C2 true RU2194078C2 (ru) 2002-12-10

Family

ID=24906095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99109039/13A RU2194078C2 (ru) 1996-09-30 1997-09-19 Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6022419A (ru)
EP (1) EP0951347B1 (ru)
AU (1) AU4486697A (ru)
BR (1) BR9712170A (ru)
CA (1) CA2267172C (ru)
RU (1) RU2194078C2 (ru)
WO (1) WO1998014270A1 (ru)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453607C1 (ru) * 2008-06-03 2012-06-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Способ гидролиза растительного волокнистого материала для получения и выделения сахарида, включающего глюкозу
WO2014055726A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Api Intellectual Property Holdings, Llc Processes for producing cellulose pulp, sugars, and co-products from lignocellulosic biomass
RU2512339C2 (ru) * 2008-10-21 2014-04-10 ДюПон НЬЮТРИШН БАЙОСАЙЕНСИЗ АпС Способ получения ксилозы и целлюлозы для химической переработки
RU2545576C2 (ru) * 2010-09-29 2015-04-10 БЕТА РЕНЬЮЭБЛС С.п.А. Подвергнутая предварительной обработке биомасса, характеризующаяся улучшенной ферментативной доступностью
RU2556496C2 (ru) * 2010-01-19 2015-07-10 Ренмэтикс, Инк. Производство сбраживаемых сахаров и лигнина из биомассы, использующее сверхкритические текучие среды
RU2564112C2 (ru) * 2010-10-15 2015-09-27 Андритц Текнолоджи Энд Эссет Менеджмент Гмбх Ферментный реактор или смеситель и способ его использования
RU2564572C2 (ru) * 2010-11-21 2015-10-10 Андритц Инк. Способ и установка смешивания лигноцеллюлозного материала с ферментами
RU2573361C2 (ru) * 2010-09-29 2016-01-20 БЕТА РЕНЬЮЭБЛС С.п.А. Усовершенствованный способ извлечения сахаров из предварительно обработанного потока лигноцеллюлозной биомассы
RU2575616C2 (ru) * 2010-06-17 2016-02-20 Боррегорд Ас Ферментативный гидролиз целлюлозы
RU2609000C2 (ru) * 2011-05-04 2017-01-30 Ренмэтикс, Инк. Повышенный выход продукта растворимых с5-сахаров
RU2608999C2 (ru) * 2011-05-04 2017-01-30 Ренмэтикс, Инк. Многостадийный гидролиз целлюлозы и быстрое охлаждение с использованием и без использования кислоты
RU2609001C2 (ru) * 2011-05-04 2017-01-30 Ренмэтикс, Инк. ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С КОРРЕКТИРОВАНИЕМ Ph
RU2617758C2 (ru) * 2011-11-08 2017-04-26 Ренматикс, Инк. ОЖИЖЕНИЕ БИОМАССЫ ПРИ НИЗКОМ pH
RU2617938C2 (ru) * 2009-08-06 2017-04-28 Анникки Гмбх Способ получения продуктов расщепления углеводов из лигноцеллюлозных материалов
RU2651596C1 (ru) * 2014-04-22 2018-04-23 Ренмэтикс, Инк. Способ гидролиза смешанной биомассы
RU2675537C1 (ru) * 2015-10-08 2018-12-19 Зульцер Мэнэджмент Аг Способ и устройство для обработки биомассы
RU2745988C2 (ru) * 2016-03-24 2021-04-05 ЮПМ-Кюммене Корпорейшн Способ и устройство для ферментативного гидролиза

Families Citing this family (128)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6108237A (en) 1997-07-17 2000-08-22 Micron Technology, Inc. Fast-sensing amplifier for flash memory
US6228177B1 (en) * 1996-09-30 2001-05-08 Midwest Research Institute Aqueous fractionation of biomass based on novel carbohydrate hydrolysis kinetics
KR100341546B1 (ko) * 2000-05-20 2002-06-22 오무 식물성단백가수분해물 제조장치
US6423145B1 (en) 2000-08-09 2002-07-23 Midwest Research Institute Dilute acid/metal salt hydrolysis of lignocellulosics
US6419788B1 (en) 2000-08-16 2002-07-16 Purevision Technology, Inc. Method of treating lignocellulosic biomass to produce cellulose
US6632286B2 (en) 2001-03-19 2003-10-14 Trustees Of Dartmouth College Cross-flow process for the production of decomposable soluble products from a slurry of solids
US20030154975A1 (en) * 2001-09-17 2003-08-21 Lightner Gene E. Separation of sugars derived from a biomass
US8580541B2 (en) * 2003-03-19 2013-11-12 The Trustees Of Dartmouth College Lignin blockers and uses thereof
US7604967B2 (en) * 2003-03-19 2009-10-20 The Trustees Of Dartmouth College Lignin-blocking treatment of biomass and uses thereof
BRPI0510746A (pt) * 2004-06-10 2007-11-20 Univ Michigan State sìntese de caprolactama a partir de lisina
DK176540B1 (da) 2004-09-24 2008-07-21 Cambi Bioethanol Aps Fremgangsmåde til behandling af biomasse og organisk affald med henblik på at udvinde önskede biologisk baserede produkter
US20060124124A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Gas Technology Institute Hydroxyl radical/dilute acid hydrolysis of lignocellulosic materials
BRPI0500534A (pt) * 2005-02-15 2006-10-10 Oxiteno Sa Ind E Comercio processo de hidrólise ácida de materiais celulósicos e lignocelulósicos, vaso de digestão e reator de hidrólise
US20120184721A1 (en) * 2005-06-21 2012-07-19 Purevision Technology, Inc. Method for separating carbohydrate from lignocellulosic solid
AU2006272198B2 (en) 2005-07-19 2012-01-19 Inbicon A/S Method and apparatus for conversion of cellulosic material to ethanol
US7666637B2 (en) * 2006-09-05 2010-02-23 Xuan Nghinh Nguyen Integrated process for separation of lignocellulosic components to fermentable sugars for production of ethanol and chemicals
BRPI0806908A2 (pt) * 2007-01-23 2014-04-29 Basf Se Processos para a prepração de um produto de glicose a partir de um material lignocelulósico, e para a preparação de um produto de metabolismo microbiano, produto de glicose, e, produto de lignina
WO2008103366A2 (en) * 2007-02-20 2008-08-28 Board Of Trustees Of Michigan State University Catalytic deamination for carprolactam production
CA2684007A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-30 Mascoma Corporation Combined thermochemical pretreatment and refining of lignocellulosic biomass
US20080299628A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Lignol Energy Corporation Continuous counter-current organosolv processing of lignocellulosic feedstocks
CA2685177A1 (en) * 2007-05-02 2008-11-13 Mascoma Corporation Two-stage method for pretreatment of lignocellulosic biomass
US8193324B2 (en) 2007-05-31 2012-06-05 Lignol Innovations Ltd. Continuous counter-current organosolv processing of lignocellulosic feedstocks
US8062428B2 (en) * 2007-11-06 2011-11-22 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Solid acid catalyzed hydrolysis of cellulosic materials
FR2925533B1 (fr) * 2007-12-20 2010-01-08 Inst Francais Du Petrole Procede de conversion de solutions lignocellulosiques a haute teneur en matiere seche
FR2926824A1 (fr) * 2008-01-25 2009-07-31 Cie Ind De La Matiere Vegetale Procede de pretraitement d'une matiere vegetale lignocellulosique en vue de la production de bioethanol.
JP4427584B2 (ja) * 2008-02-01 2010-03-10 三菱重工業株式会社 バイオマスの水熱分解装置及び方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム
JP4524351B2 (ja) * 2008-02-01 2010-08-18 三菱重工業株式会社 バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム及び方法
JP4427583B2 (ja) * 2008-02-01 2010-03-10 三菱重工業株式会社 バイオマスの水熱分解装置及び方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム
WO2010002792A2 (en) 2008-06-30 2010-01-07 Kior, Inc. Co-processing solid biomass in a conventional petroleum refining process unit
US8546560B2 (en) * 2008-07-16 2013-10-01 Renmatix, Inc. Solvo-thermal hydrolysis of cellulose
CA2941318A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Renmatix, Inc. Method of extraction of furfural and glucose from biomass using one or more supercritical fluids
US8915644B2 (en) 2008-07-24 2014-12-23 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2638157C (en) 2008-07-24 2013-05-28 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
US9127325B2 (en) 2008-07-24 2015-09-08 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc. Method and apparatus for treating a cellulosic feedstock
JP2011529087A (ja) * 2008-07-24 2011-12-01 ドラス コーポレイション 環状アミドモノマーを作製する方法、ならびに関連する誘導体および方法
CA2638150C (en) 2008-07-24 2012-03-27 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2650913C (en) 2009-01-23 2013-10-15 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2650919C (en) 2009-01-23 2014-04-22 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2638159C (en) 2008-07-24 2012-09-11 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for treating a cellulosic feedstock
CA2638160C (en) 2008-07-24 2015-02-17 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2733796A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 Sekab E-Technology Ab Corrosion inhibition
EP2189488A1 (en) * 2008-10-17 2010-05-26 Friedrich Dr. Streffer A method for digesting a biomass comprising lignin together with cellulose and /or hemicellulose
DK2346927T3 (da) 2008-10-17 2014-10-06 Maxbiogas Gmbh Fremgangsmåde til fordøjelse af en biomasse omfattende lignin sammen med cellulose og/eller hemicellulose
US8871739B2 (en) 2008-11-05 2014-10-28 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Solid acid catalyzed hydrolysis of cellulosic materials
IT1394398B1 (it) 2008-12-18 2012-06-15 Eni Spa Procedimento per la produzione di zuccheri da biomassa
US8876925B2 (en) 2008-12-23 2014-11-04 Kior, Inc. Bio-oil having reduced mineral content, and process for making
US8524959B1 (en) 2009-02-18 2013-09-03 Kior, Inc. Biomass catalytic conversion process and apparatus for use therein
US8450094B1 (en) 2009-03-03 2013-05-28 Poet Research, Inc. System for management of yeast to facilitate the production of ethanol
WO2010102063A2 (en) * 2009-03-03 2010-09-10 Poet Research, Inc. System for fermentation of biomass for the production of ethanol
US8558043B2 (en) * 2009-03-04 2013-10-15 Kior, Inc. Modular biomass treatment unit
CA2759954A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Robert Bartek Processing biomass with a hydrogen source
US8431635B2 (en) 2009-05-28 2013-04-30 Lignol Innovations Ltd. Derivatives of native lignin from softwood feedstocks
US8623634B2 (en) * 2009-06-23 2014-01-07 Kior, Inc. Growing aquatic biomass, and producing biomass feedstock and biocrude therefrom
US9335043B2 (en) 2009-08-24 2016-05-10 Abengoa Bioenergy New Technologies, Inc. Method for producing ethanol and co-products from cellulosic biomass
AP3563A (en) 2009-09-29 2016-01-27 Nova Pangaea Technologies Ltd Method and system for fractionation of lignocellulosic biomass
JP5517565B2 (ja) * 2009-11-02 2014-06-11 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム
WO2011080155A2 (en) * 2009-12-21 2011-07-07 Novozymes A/S Method for producing fermentation products from lignocellulose-containing material
US9303226B2 (en) * 2009-12-31 2016-04-05 Shell Oil Company Direct aqueous phase reforming of bio-based feedstocks
US9447347B2 (en) 2009-12-31 2016-09-20 Shell Oil Company Biofuels via hydrogenolysis-condensation
CN102959033B (zh) 2010-02-15 2016-10-12 丽格诺新创有限公司 含有木素衍生物的粘合剂组合物
EP2536780A4 (en) 2010-02-15 2013-11-13 Lignol Innovations Ltd CARBON FIBER COMPOSITIONS CONTAINING LIGNIN DERIVATIVES
WO2011111190A1 (ja) 2010-03-10 2011-09-15 三菱重工業株式会社 バイオマスの水熱分解装置及びその温度制御方法、バイオマス原料を用いた有機原料の製造システム
CA2741602C (en) 2010-03-10 2013-04-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Biomass hydrothermal decomposition apparatus, temperature control method thereof, and organic raw material production system using biomass material
EP3594354A1 (en) 2010-03-19 2020-01-15 Poet Research Incorporated Method for producing a fermentation product from biomass
CA2795503C (en) 2010-03-19 2020-02-18 Poet Research, Inc. System for treatment of biomass to facilitate the production of ethanol
AU2011253083B2 (en) 2010-05-12 2014-08-21 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process including hydrogenolysis of biomass followed by dehydrogenation and aldol condensation to produce alkanes
EP2569264A1 (en) 2010-05-12 2013-03-20 Shell Oil Company Process including hydrogenolysis of biomass followed by dehydrogenation and aldol condensation for producing alkanes
IL206678A0 (en) 2010-06-28 2010-12-30 Hcl Cleantech Ltd A method for the production of fermentable sugars
JP5854586B2 (ja) 2010-07-06 2016-02-09 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 糖液を用いた発酵システム及び方法
WO2012004894A1 (ja) 2010-07-09 2012-01-12 三菱重工業株式会社 バイオマスの水熱分解システム及びバイオマス原料を用いた糖液生産方法
JP4764527B1 (ja) 2010-07-09 2011-09-07 三菱重工業株式会社 バイオマスの処理システム及びバイオマス原料を用いた糖液生産方法
US8057641B2 (en) 2010-07-19 2011-11-15 Kior Inc. Method and apparatus for pyrolysis of a biomass
BRPI1005516B1 (pt) 2010-09-03 2019-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd aparelho de decomposição de biomassa
US8772556B2 (en) 2010-09-22 2014-07-08 Kior, Inc. Bio-oil production with optimal byproduct processing
US8877468B2 (en) 2010-09-24 2014-11-04 Anaergia Inc. Method for converting biomass to methane or ethanol
IT1402200B1 (it) * 2010-09-29 2013-08-28 Chemtex Italia S R L Ora Chemtex Italia S P A Procedimento migliorato per recuperare zuccheri da un flusso di pretrattamento di biomassa lignocellulosica
BR112013010659A8 (pt) 2010-11-01 2017-12-26 Reac Fuel Ab Processo para uma conversão controlada de uma matéria-prima da biomassa
US9017428B2 (en) 2010-11-16 2015-04-28 Kior, Inc. Two-stage reactor and process for conversion of solid biomass material
WO2012095976A1 (ja) 2011-01-13 2012-07-19 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 糖液製造装置、発酵システム、糖液製造方法及び発酵方法
WO2012099967A1 (en) 2011-01-18 2012-07-26 Poet, Llc Systems and methods for hydrolysis of biomass
EP2688959A4 (en) 2011-03-24 2014-09-10 Lignol Innovations Ltd COMPOSITIONS OF LIGNOCELLULOSE BIOMASS AND ORGANIC SOLVENT
WO2012131665A1 (en) 2011-04-01 2012-10-04 University Of Limerick Lignocellulose processing
US8801859B2 (en) 2011-05-04 2014-08-12 Renmatix, Inc. Self-cleaning apparatus and method for thick slurry pressure control
SG194724A1 (en) 2011-05-04 2013-12-30 Renmatix Inc Lignin production from lignocellulosic biomass
US8895265B2 (en) 2011-05-04 2014-11-25 Renmatix, Inc. Multistage fractionation process for recalcitrant C5 oligosaccharides
US9982317B2 (en) 2011-07-07 2018-05-29 Poet Research, Inc. Systems and methods for acid recycle
ITTO20110773A1 (it) * 2011-08-24 2013-02-25 Chemtex Italia S R L Idrolisi acida di biomassa lignocellulosica con uso minimale di catalizzatore acido
US20130224805A1 (en) * 2011-08-24 2013-08-29 Darrell M. Waite System and Method for Converting Cellulosic Biomass into a Sugar Solution
US9617608B2 (en) 2011-10-10 2017-04-11 Virdia, Inc. Sugar compositions
US20140349351A1 (en) * 2011-10-12 2014-11-27 Novozymes A/S Production of 5-Hydroxymethylfurfural From Fructose
US9518729B2 (en) 2011-12-13 2016-12-13 Renmatix, Inc. Lignin fired supercritical or near critical water generator, system and method
US8894771B2 (en) 2011-12-30 2014-11-25 Renmatix, Inc. Compositions comprising C5 and C6 monosaccharides
US8759498B2 (en) 2011-12-30 2014-06-24 Renmatix, Inc. Compositions comprising lignin
AU2013207454A1 (en) 2012-01-06 2014-08-07 Kior, Inc. Two-stage reactor and process for conversion of solid biomass material
WO2013110186A1 (en) 2012-01-23 2013-08-01 Anaergia Inc. Syngas biomethanation process and anaerobic digestion system
WO2013143547A1 (en) 2012-03-29 2013-10-03 Ibus Innovation A/S Method and apparatus for small scale simulation of large scale continuous processes for treatment of plant material
BR112014025714A8 (pt) * 2012-04-30 2018-02-06 Renmatix Inc Processo que envolve a liquefação de uma calda de biomassa por meio de tratamento em água comprimida quente (hcw)
CA3060976C (en) 2012-05-03 2022-08-23 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
US9278379B2 (en) 2012-06-15 2016-03-08 Poet Research, Inc. Methods and systems for reducing the level of one or more impurities that are present in a pretreated cellulosic material and/or distillate
US9695484B2 (en) 2012-09-28 2017-07-04 Industrial Technology Research Institute Sugar products and fabrication method thereof
US20140187759A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Api Intellectual Property Holdings, Llc Biorefining processes and apparatus for separating cellulose hemicellulose, and lignin from biomass
CN103966367B (zh) 2013-02-01 2016-01-20 财团法人工业技术研究院 醣类的制备方法
US9365525B2 (en) 2013-02-11 2016-06-14 American Science And Technology Corporation System and method for extraction of chemicals from lignocellulosic materials
US9340767B2 (en) 2013-03-13 2016-05-17 Poet Research, Inc. Propagating an organism and related methods and compositions
US9034631B2 (en) 2013-03-14 2015-05-19 Poet Research, Inc. Systems and methods for yeast propagation
US9657146B2 (en) 2013-03-14 2017-05-23 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
WO2014178911A1 (en) * 2013-05-03 2014-11-06 Virdia, Inc. Methods for treating lignocellulosic materials
KR20160007537A (ko) 2013-05-03 2016-01-20 버디아, 인크. 열안정성 리그닌 분획물의 제조 방법
US11286507B2 (en) 2013-07-11 2022-03-29 Anaergia Inc. Anaerobic digestion and pyrolysis system
US9611493B2 (en) * 2013-08-01 2017-04-04 Renmatix, Inc. Method for biomass hydrolysis
EP2894212A1 (en) * 2013-12-19 2015-07-15 Biometa Finland Oy Method and equipment for preprocessing organic matter
US10329493B2 (en) 2014-06-18 2019-06-25 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Reciprocating biomass conversion scheme
WO2015200068A1 (en) 2014-06-24 2015-12-30 Poet Research, Inc. Methods of pitching yeast for fermentation, and related methods of fermentation and systems
US10767308B2 (en) 2014-07-09 2020-09-08 Virdia, Inc. Methods for separating and refining lignin from black liquor and compositions thereof
US9382283B2 (en) 2014-08-01 2016-07-05 American Science And Technology Corporation Oxygen assisted organosolv process, system and method for delignification of lignocellulosic materials and lignin recovery
SG11201701742RA (en) 2014-09-26 2017-04-27 Renmatix Inc Adhesive compositions comprising type-ii cellulose
CN112226466A (zh) 2015-01-07 2021-01-15 威尔迪亚公司 萃取和转化半纤维素糖的方法
WO2016123714A1 (en) 2015-02-06 2016-08-11 Anaergia Inc. Solid waste treatment with conversion to gas and anaerobic digestion
WO2016141432A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 Leaf Sciences Pty Ltd Apparatus, system and method for treating lignocellulosic material
BR112017021251A2 (pt) 2015-04-03 2018-06-26 Poet Res Inc métodos de compressão de matéria-prima lignocelulósica em unidades discretas, e sistemas relacionados
US11091815B2 (en) 2015-05-27 2021-08-17 Virdia, Llc Integrated methods for treating lignocellulosic material
EP3121261B1 (en) 2015-07-20 2019-05-15 Anaergia Inc. Production of biogas from organic materials
US10618850B2 (en) 2015-10-15 2020-04-14 Poet Research, Inc. Methods of extracting inorganic nutrients from pretreated biomass to form a fertilizer composition, and related systems
EP3176320A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-07 Valmet AB Process to produce a bio-product
ZA201602521B (en) 2016-03-18 2018-07-25 Anaergia Inc Solid waste processing wih pyrolysis of cellulosic waste
WO2019067526A1 (en) 2017-09-26 2019-04-04 Poet Research, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR TREATING LIGNOCELLULOSIC BIOMASS
BR112020009540A2 (pt) 2017-11-16 2020-11-03 Poet Research, Inc. métodos para propagar micro-organismos para fermentação e métodos e sistemas relacionados
BR112020011904A2 (pt) 2017-12-14 2020-11-24 Poet Research, Inc. métodos & sistemas para propagar micro-organismos em composições de vinhaça

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1014311A (en) * 1910-05-23 1912-01-09 Samuel Morris Lillie Apparatus for converting starch by a continuous operation into derivatives, dextrin, dextrose, &c.
US1023257A (en) * 1912-01-08 1912-04-16 Samuel Morris Lillie Starch-conversion process.
AT263661B (de) * 1965-07-09 1968-07-25 Bobleter Ortwin Verfahren zum Abbau von Holz, Rinde oder andern Pflanzenmaterialien
US3480476A (en) * 1966-10-17 1969-11-25 Bailey Meter Co Control system for sugar inversion process
DE1567335C3 (de) * 1967-10-17 1979-03-29 Rudolf Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Eickemeyer Verfahren und Vorrichtung zum chemischen Aufschluß cellulosehaltigen Materials
CH609092A5 (ru) * 1977-04-01 1979-02-15 Battelle Memorial Institute
US4125063A (en) * 1977-12-02 1978-11-14 Jelks James W Continuous digester
US4201596A (en) * 1979-01-12 1980-05-06 American Can Company Continuous process for cellulose saccharification
US5366558A (en) * 1979-03-23 1994-11-22 Brink David L Method of treating biomass material
US4706903A (en) * 1984-09-21 1987-11-17 The Regents Of The University Of California Apparatus for the hydrolysis and disintegration of lignocellulosic
FI58346C (fi) * 1979-12-18 1981-01-12 Tampella Oy Ab Foerfarande foer kontinuerlig foersockring av cellulosa av vaextmaterial
US4363671A (en) * 1980-03-18 1982-12-14 New York University Apparatus for chemical conversion of materials
US4591386A (en) * 1981-04-17 1986-05-27 New York University Continuous apparatus for chemical conversion of materials
DE3149587A1 (de) * 1981-12-15 1983-06-23 Werner & Pfleiderer, 7000 Stuttgart Verfahren und vorrichtung zur hydrolytischen spaltung von cellulose
FR2525236A1 (fr) * 1982-04-15 1983-10-21 Creusot Loire Procede et dispositif d'hydrolyse d'une matiere cellulosique
CA1225636A (en) * 1984-07-13 1987-08-18 Robert P. Chang Method for continuous countercurrent organosolv saccharification of wood and other lignocellulosic materials
US4615742A (en) * 1985-01-10 1986-10-07 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Progressing batch hydrolysis process
US4728367A (en) * 1985-01-31 1988-03-01 Wenger Manufacturing, Inc. Extrusion method and apparatus for acid treatment of cellulosic materials
CA1275286C (en) * 1986-05-29 1990-10-16 Edward A. Delong Method for extracting the chemical components from dissociated lignocellulosic material
US5188673A (en) * 1987-05-15 1993-02-23 Clausen Edgar C Concentrated sulfuric acid process for converting lignocellulosic materials to sugars
US4880473A (en) * 1988-04-01 1989-11-14 Canadian Patents & Development Ltd. Process for the production of fermentable sugars from biomass
FR2655661B1 (fr) * 1989-12-07 1994-06-03 Inst Francais Du Petrole Procede et unite de production en continu d'un melange de sucres contenant au moins 80% de xylose a partir d'un substrat lignocellulosique.
US5125977A (en) * 1991-04-08 1992-06-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass
US5389346A (en) * 1992-03-18 1995-02-14 Copeland, Jr.; Maxie L. Bio-hazardous waste compactor
US5424417A (en) * 1993-09-24 1995-06-13 Midwest Research Institute Prehydrolysis of lignocellulose

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453607C1 (ru) * 2008-06-03 2012-06-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Способ гидролиза растительного волокнистого материала для получения и выделения сахарида, включающего глюкозу
RU2512339C2 (ru) * 2008-10-21 2014-04-10 ДюПон НЬЮТРИШН БАЙОСАЙЕНСИЗ АпС Способ получения ксилозы и целлюлозы для химической переработки
RU2617938C2 (ru) * 2009-08-06 2017-04-28 Анникки Гмбх Способ получения продуктов расщепления углеводов из лигноцеллюлозных материалов
RU2556496C2 (ru) * 2010-01-19 2015-07-10 Ренмэтикс, Инк. Производство сбраживаемых сахаров и лигнина из биомассы, использующее сверхкритические текучие среды
RU2575616C2 (ru) * 2010-06-17 2016-02-20 Боррегорд Ас Ферментативный гидролиз целлюлозы
RU2573361C2 (ru) * 2010-09-29 2016-01-20 БЕТА РЕНЬЮЭБЛС С.п.А. Усовершенствованный способ извлечения сахаров из предварительно обработанного потока лигноцеллюлозной биомассы
RU2545576C2 (ru) * 2010-09-29 2015-04-10 БЕТА РЕНЬЮЭБЛС С.п.А. Подвергнутая предварительной обработке биомасса, характеризующаяся улучшенной ферментативной доступностью
RU2564112C2 (ru) * 2010-10-15 2015-09-27 Андритц Текнолоджи Энд Эссет Менеджмент Гмбх Ферментный реактор или смеситель и способ его использования
RU2564572C2 (ru) * 2010-11-21 2015-10-10 Андритц Инк. Способ и установка смешивания лигноцеллюлозного материала с ферментами
RU2609001C2 (ru) * 2011-05-04 2017-01-30 Ренмэтикс, Инк. ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С КОРРЕКТИРОВАНИЕМ Ph
RU2608999C2 (ru) * 2011-05-04 2017-01-30 Ренмэтикс, Инк. Многостадийный гидролиз целлюлозы и быстрое охлаждение с использованием и без использования кислоты
RU2609000C2 (ru) * 2011-05-04 2017-01-30 Ренмэтикс, Инк. Повышенный выход продукта растворимых с5-сахаров
RU2617758C2 (ru) * 2011-11-08 2017-04-26 Ренматикс, Инк. ОЖИЖЕНИЕ БИОМАССЫ ПРИ НИЗКОМ pH
WO2014055726A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Api Intellectual Property Holdings, Llc Processes for producing cellulose pulp, sugars, and co-products from lignocellulosic biomass
RU2651596C1 (ru) * 2014-04-22 2018-04-23 Ренмэтикс, Инк. Способ гидролиза смешанной биомассы
RU2675537C1 (ru) * 2015-10-08 2018-12-19 Зульцер Мэнэджмент Аг Способ и устройство для обработки биомассы
US10968471B2 (en) 2015-10-08 2021-04-06 Sulzer Management Ag Method of and arrangement for treating biomass
RU2745988C2 (ru) * 2016-03-24 2021-04-05 ЮПМ-Кюммене Корпорейшн Способ и устройство для ферментативного гидролиза

Also Published As

Publication number Publication date
US6022419A (en) 2000-02-08
EP0951347B1 (en) 2007-10-24
WO1998014270A1 (en) 1998-04-09
CA2267172A1 (en) 1998-04-09
BR9712170A (pt) 1999-08-31
EP0951347A4 (en) 2004-12-29
CA2267172C (en) 2007-05-01
AU4486697A (en) 1998-04-24
EP0951347A1 (en) 1999-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2194078C2 (ru) Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы
EP1177037B1 (en) Aqueous fractionation of biomass based on novel carbohydrate hydrolysis kinetics
Thomsen et al. Preliminary results on optimization of pilot scale pretreatment of wheat straw used in coproduction of bioethanol and electricity
CA2065548C (en) Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass
US9322072B2 (en) Processes and apparatus for lignin separation in biorefineries
ES2898874T3 (es) Conversión hidrotermo-mecánica de biomasa lignocelulósica en etanol u otros productos de fermentación
JP5520822B2 (ja) バイオマス成分の分離プロセス
US4201596A (en) Continuous process for cellulose saccharification
US11312977B2 (en) Pretreatment with lignosulfonic acid
US20090176286A1 (en) Process for Fractionating Lignocellulosic Biomass into Liquid and Solid Products
US11155846B2 (en) Methods for reducing contamination during enzymatic hydrolysis of biomass-derived cellulose
WO2014105289A1 (en) Processes and apparatus for producing furfural, levulinic acid, and other sugar-derived products from biomass
SE440086B (sv) Forfarande for utvinning av sockerarter, lignin och ev cellulosa ur lignocellulosahaltigt vegetabiliskt material
CN103842524A (zh) 酸回收系统和方法
US20170362618A1 (en) High solids enzymatic hydrolysis and fermentation of pretreated biomass
WO2013080742A1 (ja) バイオマスからの単糖類、オリゴ糖類及びフルフラール類の製造方法
CA2933807A1 (en) Processes and apparatus for producing fermentable sugars, cellulose solids, and lignin from lignocellulosic biomass
US20160130369A1 (en) Fractionation processes for high-ash lignocellulosic biomass feedstocks
CN108474174B (zh) 生产生物产品的方法
US11174498B2 (en) Process for producing a bio-product
JP2014024782A (ja) バイオマスからのフルフラール類の製造方法
US20210285018A1 (en) Enhancing product streams from ethanol production
Yu et al. Utilization of cellulosic feedstock in the production of fuel grade ethanol
CN113939625A (zh) 含有纤维素、木质素和半纤维素的颗粒固体材料的酸性水解方法，其中半纤维素具有高含量的木糖

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040920