RU2194078C2 - Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы - Google Patents
Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы Download PDFInfo
- 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
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
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.
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.
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)
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 |
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 |
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 |
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 |
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)
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 |
US7604967B2 (en) * | 2003-03-19 | 2009-10-20 | The Trustees Of Dartmouth College | Lignin-blocking treatment of biomass and uses thereof |
US8580541B2 (en) * | 2003-03-19 | 2013-11-12 | The Trustees Of Dartmouth College | Lignin blockers and uses thereof |
CN101006051B (zh) * | 2004-06-10 | 2014-09-10 | 密歇根州州立大学托管理事会 | 由赖氨酸合成己内酰胺 |
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 |
CA2615844C (en) | 2005-07-19 | 2015-04-21 | Holm Christensen Biosystemer Aps | 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 |
WO2008090156A1 (de) * | 2007-01-23 | 2008-07-31 | Basf Se | Verfahren zur herstellung von glucose durch enzymatische hydrolyse von cellulose, die unter verwendung einer ionischen flüssigkeit, welche ein polyatomiges anion besitzt, aus lignocellulosehaltigem material gewonnen wurde |
CN101541746B (zh) * | 2007-02-20 | 2013-01-02 | 密执安州立大学董事会 | 用于生产己内酰胺的催化脱氨基 |
CN101743257B (zh) * | 2007-04-19 | 2013-04-10 | 马斯科马公司 | 木质纤维素生物质的联合热化学预处理和精制 |
US20080299628A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-04 | Lignol Energy Corporation | Continuous counter-current organosolv processing of lignocellulosic feedstocks |
WO2008137639A1 (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 |
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 |
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 |
WO2010002792A2 (en) | 2008-06-30 | 2010-01-07 | Kior, Inc. | Co-processing solid biomass in a conventional petroleum refining process unit |
EP2310418B1 (en) * | 2008-07-16 | 2016-03-30 | Renmatix, Inc. | Method of extraction of furfural and glucose from biomass using one or more supercritical fluids |
US8546560B2 (en) * | 2008-07-16 | 2013-10-01 | Renmatix, Inc. | Solvo-thermal hydrolysis of cellulose |
US8915644B2 (en) | 2008-07-24 | 2014-12-23 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc. | Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock |
CA2638160C (en) | 2008-07-24 | 2015-02-17 | 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 |
CA2638150C (en) | 2008-07-24 | 2012-03-27 | Sunopta Bioprocess Inc. | 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 |
CA2650913C (en) | 2009-01-23 | 2013-10-15 | 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 |
CA2650919C (en) | 2009-01-23 | 2014-04-22 | Sunopta Bioprocess Inc. | Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock |
CN102105450A (zh) * | 2008-07-24 | 2011-06-22 | Draths公司 | 制备环酰胺单体的方法和相关的衍生物和方法 |
WO2010027323A2 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | Sekab E-Technology Ab | Corrosion inhibition |
CA2740301C (en) | 2008-10-17 | 2017-02-28 | Friedrich Streffer | A method for digesting a biomass comprising lignin together with cellulose and/or hemicellulose |
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 |
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 |
EP2896700B1 (en) * | 2009-03-03 | 2017-08-02 | POET Research, Inc. | Fermentation system for producing ethanol from xylose |
US8558043B2 (en) * | 2009-03-04 | 2013-10-15 | Kior, Inc. | Modular biomass treatment unit |
EP3568451A1 (en) * | 2009-05-22 | 2019-11-20 | KiOR, Inc. | Processing biomass with a hydrogen source |
CA2989498C (en) | 2009-05-28 | 2019-04-23 | Fibria Innovations Inc. | Derivatives of native lignin |
US8623634B2 (en) * | 2009-06-23 | 2014-01-07 | Kior, Inc. | Growing aquatic biomass, and producing biomass feedstock and biocrude therefrom |
ES2458554T3 (es) | 2009-08-24 | 2014-05-06 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Inc. | Procedimientos de producción de etanol y coproductos a partir de biomasa celulósica |
BR112012007026B1 (pt) | 2009-09-29 | 2020-01-07 | Nova Pangaea Technologies Limited | Método e sistema para fracionamento de biomassa lignocelulósica |
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 |
US20120276585A1 (en) * | 2009-12-21 | 2012-11-01 | Cofco Corporation | Method for producing fermentation products from lignocellulose-containing material |
US9447347B2 (en) | 2009-12-31 | 2016-09-20 | Shell Oil Company | Biofuels via hydrogenolysis-condensation |
US9303226B2 (en) * | 2009-12-31 | 2016-04-05 | Shell Oil Company | Direct aqueous phase reforming of bio-based feedstocks |
CA2798268C (en) | 2010-02-15 | 2019-02-12 | Lignol Innovations Ltd. | Carbon fibre compositions comprising lignin derivatives |
EP2536798B1 (en) | 2010-02-15 | 2022-04-27 | Suzano Canada Inc. | Binder compositions comprising lignin derivatives |
WO2011111189A1 (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 |
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 |
US10533203B2 (en) | 2010-03-19 | 2020-01-14 | Poet Research, Inc. | System for the treatment of biomass |
CA2795503C (en) | 2010-03-19 | 2020-02-18 | Poet Research, Inc. | System for treatment of biomass to facilitate the production of ethanol |
CN102947248B (zh) | 2010-05-12 | 2016-06-29 | 国际壳牌研究有限公司 | 包括生物质氢解及随后脱氢和醇醛缩合以生产链烷烃的方法 |
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 |
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 |
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 |
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 |
US9738943B2 (en) | 2010-11-01 | 2017-08-22 | Renmatix, Inc. | Process for controlled liquefaction of a biomass feedstock by treatment in hot compressed water |
US9017428B2 (en) | 2010-11-16 | 2015-04-28 | Kior, Inc. | Two-stage reactor and process for conversion of solid biomass material |
JP4875785B1 (ja) | 2011-01-13 | 2012-02-15 | 三菱重工業株式会社 | 糖液製造装置、発酵システム、糖液製造方法及び発酵方法 |
CA2824993C (en) | 2011-01-18 | 2019-07-23 | Poet Research, Inc. | Systems and methods for hydrolysis of biomass |
CA2829413A1 (en) | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Lignol Innovations Ltd. | Compositions comprising lignocellulosic biomass and organic solvent |
WO2012131665A1 (en) | 2011-04-01 | 2012-10-04 | University Of Limerick | Lignocellulose processing |
WO2012151531A2 (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-08 | Renmatix, Inc. | Multistage fractionation process for recalcitrant c5 oligosaccharides |
US8801859B2 (en) | 2011-05-04 | 2014-08-12 | Renmatix, Inc. | Self-cleaning apparatus and method for thick slurry pressure control |
JP5967730B2 (ja) | 2011-05-04 | 2016-08-10 | レンマティックス, インコーポレイテッドRenmatix, Inc. | リグノセルロース系バイオマスからのリグニンの製造 |
BR112014000351A2 (pt) | 2011-07-07 | 2017-01-10 | Poet Res Inc | “método para tratamento prévio de biomassa lignocelulósica” |
US20130224805A1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-08-29 | Darrell M. Waite | System and Method for Converting Cellulosic Biomass into a Sugar Solution |
ITTO20110773A1 (it) * | 2011-08-24 | 2013-02-25 | Chemtex Italia S R L | Idrolisi acida di biomassa lignocellulosica con uso minimale di catalizzatore acido |
WO2013055785A1 (en) | 2011-10-10 | 2013-04-18 | Virdia Ltd | Sugar compositions |
BR112014008911A2 (pt) * | 2011-10-12 | 2017-05-09 | Novozymes As | processo para a produção de 5-hidroximetilfurfural |
US9518729B2 (en) | 2011-12-13 | 2016-12-13 | Renmatix, Inc. | Lignin fired supercritical or near critical water generator, system and method |
US8759498B2 (en) | 2011-12-30 | 2014-06-24 | Renmatix, Inc. | Compositions comprising lignin |
US8894771B2 (en) | 2011-12-30 | 2014-11-25 | Renmatix, Inc. | Compositions comprising C5 and C6 monosaccharides |
RU2014131227A (ru) | 2012-01-06 | 2016-02-20 | Киор, Инк. | Двуступенчатый реактор и способ конверсии твердой биомассы |
CA2862132A1 (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) |
CA3163204A1 (en) | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Virdia, Llc | 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 |
WO2014178911A1 (en) * | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Virdia, Inc. | Methods for treating lignocellulosic materials |
US9657146B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-05-23 | Virdia, Inc. | Methods for treating lignocellulosic materials |
US9034631B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-05-19 | Poet Research, Inc. | Systems and methods for yeast propagation |
CN105358608B (zh) | 2013-05-03 | 2018-11-16 | 威尔迪亚公司 | 用于制备热稳定的木质素级分的方法 |
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 |
US10190086B2 (en) | 2014-06-24 | 2019-01-29 | Poet Research, Inc. | Methods of pitching yeast for fermentation, and related methods of fermentation and systems |
PL3166954T3 (pl) | 2014-07-09 | 2019-10-31 | Virdia Inc | Sposoby oddzielania i rafinacji ligniny z ługu czarnego i jej kompozycje |
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 |
CN107074981A (zh) | 2014-09-26 | 2017-08-18 | 瑞恩麦特克斯股份有限公司 | 含纤维素的组合物以及其制造方法 |
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 |
EP3289137A1 (en) | 2015-04-03 | 2018-03-07 | Poet Research Incorporated | Methods of compressing lignocellulosic feedstock into discrete units, and related systems |
CN107849620B (zh) | 2015-05-27 | 2022-01-11 | 威尔迪亚有限责任公司 | 用于处理木质纤维素材料的综合方法 |
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 |
US11371012B2 (en) | 2017-11-16 | 2022-06-28 | Poet Research, Inc. | Methods for propagating microorganisms for fermentation and related methods and systems |
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)
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 |
-
1996
- 1996-09-30 US US08/723,399 patent/US6022419A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-09-19 AU AU44866/97A patent/AU4486697A/en not_active Abandoned
- 1997-09-19 WO PCT/US1997/016627 patent/WO1998014270A1/en active IP Right Grant
- 1997-09-19 RU RU99109039/13A patent/RU2194078C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1997-09-19 BR BR9712170-3A patent/BR9712170A/pt not_active Application Discontinuation
- 1997-09-19 EP EP97943379A patent/EP0951347B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-19 CA CA002267172A patent/CA2267172C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
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 |
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 |
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 |
---|---|
AU4486697A (en) | 1998-04-24 |
BR9712170A (pt) | 1999-08-31 |
EP0951347B1 (en) | 2007-10-24 |
EP0951347A4 (en) | 2004-12-29 |
CA2267172C (en) | 2007-05-01 |
WO1998014270A1 (en) | 1998-04-09 |
EP0951347A1 (en) | 1999-10-27 |
CA2267172A1 (en) | 1998-04-09 |
US6022419A (en) | 2000-02-08 |
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 | |
JP5520822B2 (ja) | バイオマス成分の分離プロセス | |
ES2898874T3 (es) | Conversión hidrotermo-mecánica de biomasa lignocelulósica en etanol u otros productos de fermentación | |
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 | |
CA2933807A1 (en) | Processes and apparatus for producing fermentable sugars, cellulose solids, and lignin from lignocellulosic 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 | |
US20160130369A1 (en) | Fractionation processes for high-ash lignocellulosic biomass feedstocks | |
US11174498B2 (en) | Process for producing a bio-product | |
CN108474174B (zh) | 生产生物产品的方法 | |
JP2014024782A (ja) | バイオマスからのフルフラール類の製造方法 | |
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 |